2020 Fiscal Year Research-status Report
付着珪藻の生物皮膜形成メカニズムに基づく新規防汚性表面微細構造の開発
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18K05812
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
室崎 喬之 旭川医科大学, 医学部, 助教 (40551693)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 防汚技術 / 高分子材料 / 表面微細構造 / 付着珪藻 / バイオフィルム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
付着珪藻などにより形成される生物皮膜は海中の人工構造物に対し深刻な汚損被害をもたらす事が知られている。これまでは有機スズなどの防汚塗料が生物被膜形成抑制に用いられてきたが、深刻な海洋汚染を引き起こした為、使用が禁止もしくは制限されてきている。本研究課題では付着珪藻が生物皮膜を形成するメカニズムを明らかにするとともに、環境負荷の少ない防汚材料の開発を試みる。
これまでの研究において、モデル付着珪藻として5種類の付着珪藻を採用しラボ内での培養系を確立した。特にNavicula 2種に関しては付着力が強く、増殖が速い事から本年度はNavicula 2種の付着挙動に集中して実験を進めた。
付着基質の弾性率が付着珪藻の生物皮膜形成に与える影響を調べる為、架橋度の異なるシリコーンラバー（ポリジメチルシロキサン：PDMS）を用意し、その表面における付着珪藻の付着・増殖挙動について観察を行った。何れの硬さの表面においても珪藻が増殖する様子が確認され、また増殖の速度に顕著な差は見られなかった。最も柔らかい付着基質（硬化剤：PDMS比率=1:50）の上において付着珪藻の一部が表面に埋没し付着している様子が観察された。今後ゲルなどのソフトマター表面でどのように増殖するか詳しく調べていく事をしている予定である。
さらに、付着基質表面の幾何的性質が付着珪藻の生物皮膜形成に与える影響を調べる為、ディンプル状の表面構造を持つポリスチレン（PSt）を用意し、その表面における付着珪藻の付着・増殖挙動について観察を行った。その結果、口径10マイクロメートル程度のディンプルを有する表面においてディンプル形状に沿って付着珪藻が増殖・進展する様子が観察された。これは予備実験結果と一致する結果であり、より口径の小さな形状では付着が低下する事が示唆される事からより詳細に形状を制御し実験を進める予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナウイルス感染拡大により、実験が滞り予定していた計画よりも研究が遅れている。本年度は多様な幾何的性質、化学的・物理的性質を有する表面を作成しその表面での付着実験を行う予定であったが、予定よりも少ないサンプルを用いた付着実験しか行う事ができなかった。しかし実験に用いるモデル付着珪藻を絞り込んだ事により時間と労力を集中する事が可能となり付着珪藻Naviculaの付着形態についてより深く理解する事が可能となった。観察からNaviculaには他の珪藻には見られない活発な滑走運動性が見られる事から、残りの期間ではこの滑走性と付着基質の性状との関係に着目して研究を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の実験結果より、付着基質の弾性率及び幾何的性質が付着珪藻の付着・増殖に影響を与える事が示唆された。次年度はより詳細に付着基質の性状が付着珪藻に与える影響を調べる為、シリコーン及びゲル材料などのソフトマター表面やディンプルを始めとする多様な微細形状表面での付着実験を進める予定である。またNavicula種の示す滑走運動性を画像解析ソフトウェアにより解析する事で表面滑走性と付着・増殖の関係について明らかにする事を試みる。
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| Causes of Carryover |
(理由) コロナ禍により参加を予定していた学会が開催中止となり、また研究打ち合わせを行う機会も失われた結果、旅費に係る支出が少なくなった為。さらに予定していた実験にも遅れが生じ、物品費の支出も少なくなった為。
(使用計画) 国際学会での発表に係る旅費として30万円程度、付着珪藻滑走運動解析の為の画像解析システム等に50万円程度の物品費を見積もっている。
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Research Products
(7 results)
