Development of a rapid culturing method for microorganisms using inert solvent and optical technology

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04746
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Ogawa Yuichi 京都大学, 農学研究科, 准教授 (20373285)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 昌彦 東北大学, 農学研究科, 教授 (70218642) ; 菊池 正二郎 兵庫医科大学, 医学部, 准教授 (70381960)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: 微生物 / 迅速培養 / ウシ結核菌 / センサ / フッ素系溶媒

Outline of Final Research Achievements

In order to speed up microbial culture testing, we developed a technology based on our original sensor technology to quantitatively and sensitively evaluate the proliferation ability of microorganisms. We developed a basic technology that can rapidly diagnose the susceptibility of tuberculosis bacteria to 12 types of antituberculosis drugs using our original sensor. We also clarified that when culturing E. coli, FC not only functions as an oxygen reservoir but also adsorbs carbon dioxide. Furthermore, we discovered that adding FC to the culture solution changes the metabolism of E. coli that involves iron. Furthermore, we showed that the polymerization reaction is frequency-dependent when irradiated with submillimeter waves.

Free Research Field

生物センシング工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

微生物は我々の暮らしと密接な関係を有しているが，その分析や利用に際し，古くからの培養法に依存している。本研究では，迅速に微生物増殖をモニタリングできる技術を構築するために，高感度なセンサを用いるだけに留まらず，培養環境そのものを見直すことや，外部から電場で摂動を与えるといった新しい技術の検討を行った。得られた成果は，例えば医学分野では難培養菌である結核菌への薬剤耐性を従来よりはるかに早い段階で評価できることを示したり，フッ素系溶媒の培地への添加が，明らかに微生物増殖に有利に働いていることを示し，さらにはそのよる簡便で扱いやすい方法を特許として検討している点において，社会的意義は大きい。