2021 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 – 2023-03-31
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| Keywords | 防汚材料 / 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 |
付着珪藻は船舶などの海中構造物表面に生物皮膜を形成し、汚損生物と見なされる場合がある。一方で、一部の付着珪藻は、ナマコやウニ、アワビなど海産生物幼若個体の飼料として用いられる為、有用な水産資源としての側面も持つ。よって、付着珪藻の生物皮膜形成メカニズムを解明する事は海で囲まれた我が国にとって防汚技術並びに生物生産技術の面で重要な意味を持つ。
これまでの研究から、数種類の付着珪藻の室内培養系を立ち上げ、種々の付着基質に対する付着実験系を確立した。その結果、Navicula種の付着性、増殖性及び運動性が評価しやすく、また安定して培養可能な事からNavicula種をモデル付着生物として採用する事とした。今年度の研究では表面微細構造が付着珪藻の付着・増殖に与える影響に焦点を絞って評価・検討を行った。
マイクロレンズアレイ構造を有するポリジメチルシロキサンを鋳型とし熱プレスによりサイズの異なるマイクロディンプル構造を有するポリスチレン基板を作製し、これを付着実験に用いる付着基質とした。各付着基質表面に付着珪藻を播種し、付着・増殖の様子について走査電子顕微鏡を用いて観察し、画像解析ソフトウェアにより珪藻クラスター（細胞塊）サイズ及び表面被覆率についての解析を行った。実験の結果、付着珪藻の増殖速度には違いがあり、マイクロディンプルの曲率半径が増殖に影響を与える可能性が示唆された。また付着珪藻のクラスターサイズ分布について解析を行った結果、初期（播種1週間後）の細胞分散性は基板により異なり、マイクロディンプルの曲率半径と初期の細胞分散性の間には相関性がある事が示唆された。この結果は表面構造によって珪藻の運動性が制限された事により分散性が異なり、広く分散した方が効率的に増殖する可能性がある事を示唆していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの感染拡大により、今年度の実験は当初の計画よりも遅れている。共同研究先への打ち合わせや、電子顕微鏡使用の為に移動する事が制限された事が大きく影響した。結果として想定していたよりも少ないサンプルの解析しか行う事ができなかった。基板作製や観察の時間が制約された分、画像解析による被覆率やクラスターサイズの解析にリソースを費やした。その事により、付着珪藻の増殖挙動について深い知見を得る事ができた。残りの期間では、今年度行う事ができなかった他の構造基板や材質上における付着珪藻の付着・増殖挙動について評価を進めていく予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の実験結果より、マイクロディンプル構造の曲率半径の違いにより増殖速度及び、初期の細胞分散性が異なる事が明らかとなった。しかしどのようなメカニズムで各種表面構造における付着珪藻の増殖が異なるのか明らかになっていない。付着珪藻は付着基質表面を滑走運動しながら増殖する事が知られている。表面構造によって珪藻の滑走運動が制限される事が細胞の分散性に影響を与え、結果として増殖挙動が異なるのではないかという仮説のもと、画像解析ソフトウェアによる滑走運動の解析を行い、表面の性状と増殖挙動の関係について調べる予定である。
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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国際学会が開催延期となるかオンラインでの開催となり、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、付着実験用基板作製費等に50万円程度の物品費を見積もっている。
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