時間分解レーザー誘起蛍光法による微生物細胞上の3価キュリウムの吸着状態解明

• Project/Area Number: 15750059
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Inorganic chemistry
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 尾崎 卓郎 特殊法人日本原子力研究所, 先端基礎研究センター, 研究員 (50322673)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2003: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: 吸着状態 / 3価キュリウム / 微生物 / 時間分解レーザー誘起蛍光法 / 配位状態図 / 3価ユウロピウム

Research Abstract

3価キュリウムの微生物上での配位状態を解明するためには、キュリウムと化学的性質カミ類似し取扱いが容易である3価のユウロピウムの利用が有効である。そこで、微生物および微生物膜構成高分子とユウロピウムおよびキュリウムとの相互作用を調べ、両元素の吸着挙動を比較した。今年度は、新たに3種のグラム陰性微生物(Atcaligenes faecalis、Shewanellaputrefaciens、aracocc"sdenitrificans)と1種のグラム陽性微生物(Bacilluscereus)への両元素の吸着挙動を0.5%NaCl溶液中でpH3-5の範囲で調べた。その結果、全ての微生物について両元素は同一の吸着挙動(分配率の時間変化、pH依存性)を示した。この結果および前年度に得られた結果より、特異な性質を示す微生物種以外では、キュリウムの状態解明にユウロピウムの適用が可能であることを確認した。つづいて、時間分解レーザー誘起蛍光分光法(TRLFS)により上記微生物に0.5%NaCl溶液中で吸着したユウロピウムの配位状態を調べた。TRLFSにより得られた配位状態にっいての情報(内圏水和数、配位子揚の強度)を独自に開発した「配位状態図」により解析した結果、すべての微生物上のユウロピウムは細胞表面上の官能基が多座で配位することがわかった。一方、Paアacoccusdenitrificans上のユウロピウムは他の微生物上のそれより有意に強い配位子場中に存在することがわかった。ユウmピウムに強い配位子場を与えるのは高濃度のNaCl中で成育する好塩微生物の特徴であることを前年度に示した。Paracoccusdenitrificansを高濃度のNaCl溶液中で成育したところ、非好塩微生物では生育が困難な濃度(5%NaCl)でも容易に成育し、「配位状態図」により微生物の生理的な特徴が評価できることがわかった。また、微生物細胞表面官能基の主成分であるカルボキシル基やリン酸基を有する試薬に配位した3価ユウロピウムについて配位環境を評価したところ、高濃度のNaCl存在下でもParacoccusdenitrificansほど強い配位子場をユウロピウムに与えることができなかった。こ紺さ、Paracoccusdenitrificaris上の強い配位子場が高いイオン強度により形成される性質のものではなく、高濃度のNaCl存在下で成育する微生物の膜構造によることがわかった。廃棄物管理上の制約からキュリウムー微生物混合溶液の液量は少量にせざるを得ず、その場合のpH調整が極めて難しいことから、キュリウムを用いた系統的な研究には至らなかった。取り組むべき研究課題として今後とも研究対象とする予定である。

Research Products

• [Journal Article] Sorption behavior of Eu(llI) and Cm(III) to the cell surfaces of microorganisms (2004)
  • Author(s): T.Ozaki, et al.
  • Journal Title: Radiochimica Acta 92 Pages: 741-748
• [Journal Article] Associations of Eu(llI) with Gram-negative bacteria, Alcaligenes faecalis, She wanella putrefaciens. and Paracoccus denitrificans
  • Author(s): T.Ozaki, et al.
  • Journal Title: Journal of Nuclear and Radiochemical Sciences (発表予定)
• [Journal Article] Association of Eu(llI), Am(III), and Cm(III) with cellulose, chitin, and chitosan
  • Author(s): T.Ozaki, et al.
  • Journal Title: Environmental Toxicology and Chemistry (発表予定)
• [Publications] T.Ozaki, J.B.Gillow, T.Kimura, T.Ohnuki, Z.Yoshida, A.J.Francis: "Sorption behavior of Eu(III) and Cm(III) to the cell surfaces of microorganisms"Radiochimica Acta. (受理済).
• [Publications] T.Ozaki, T.Kimura, H.Isobe, T.Ohnuki, T.Yoshida, Z.Yoshida, A.J.Francis: "Association of Eu(III), Am(III), and Cm(III) with cellulose, chitin, and chitosan"(発表予定).
• [Publications] T.Ozaki, T.Kimura, T.Ohnuki, J.B.Gillow, A.J.Francis: "Effect of NaCl concentrations on the association of Eu(III) and Cm(III) with Halomonas sp.isolated from WIPP sites"(発表予定).