セラミックスナノシートの活用に変革をもたらす抗菌コーティング
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22K05270
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
鎌田 海 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (90315284)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | セラミックナノシート / バイオフィルム / 抗菌コーティング / セラミック・高分子複合膜 / セラミック自立膜 / 抗菌作用 / セラミックス・高分子複合膜 / 無機ナノシート / 抗菌 / 高分子膜 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、新型コロナウィルスにより変容した社会生活でグローバルに渇望される「不特定多数が触れる場所の感染予防」に有効な抗菌材料を開発するために、2次元結晶であるセラミックスナノシートを基材とした新規な抗菌材料の創製を目指す。抗菌能を示す有機分子を包含したセラミックスナノシート単独あるいは同時に合成高分子を原料として、抗菌性を示す透明ナノシート膜を合成し、抗菌機構の解明と抗菌持続性の向上に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では抗菌・抗ウィルス活性を持つセラミックスナノシートの合成に取り組み、医療現場における「医療機器を介した感染予防」や、新型コロナウィルスにより変容した社会生活でグローバルに渇望される「不特定多数が触れる場所の感染予防」に有効な抗菌材料を開発する。病原体の物理的破壊に適した異方性形状を有する無機層状材料(セラミックスナノシート)を病原体の不活性化に効果のある有機分子で修飾する。さらに、透明な合成高分子のモノマーとナノシートを溶剤中で混合し、固体材料に塗布および高分子化させることで抗菌・抗ウィルス性表面膜を形成する。結果的に医療機器の感染防止や不特定多数が触れる箇所を原因とした接触感染防御に有効なコーティング材を開発する。
今年度はリン酸ジルコニウムナノシート(ZrP NS)のみからなるセラミックナノシート自立膜の作製とその抗菌活性の評価を行なった。テトラアルキルアンモニウムイオンを吸着させたZrP NS懸濁液をメンブレンフィルターにより緩やかに濾過すると、メンブレンフィルター上にZrP NSの自立膜が熱処理を経ることなく形成することが明らかとなった。この自立膜の機械的強度および溶液中での安定性を評価したところ、抗菌活性試験に耐えうる物理的・化学的安定性を備えていることを確認した。大腸菌および黄色ブドウ球菌を対象に抗菌性を評価すると、両者に対してZrP NS自立膜は抗菌性を示すことが明らかになった。特に自立膜表面での菌増殖の２次元分布の測定から、予想通り自立膜直上で高い抗菌効果を現れたため、自立膜表面への菌の接触あるいは自立膜の部分的な脱離が抗菌性の起源であることが予測された。また、セラミックナノシートの抗菌性を増長するために弱い光照射により触媒（殺菌）機能を示すナノシートを合成し、その光触媒効果を確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度は高分子と抗菌性セラミックナノシートの複合膜、今年度はセラミックナノシート自立膜、についてぞれぞれ表面抗菌活性を発現することを確認した。このように、本研究課題の主題であるセラミックナノシートの抗菌性を証明することができたため、おおむね順調に進展していると判断した。しかし、表面抗菌性発現の要因については未解明の点を残している。今後、この要因を明らかにすることで、抗菌活性やその持続性の向上につながり、新規なセラミックベースの抗菌剤の開発研究が完遂できると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は新規なセラミックナノシート抗菌剤が示す表面抗菌活性の起源を解明することに注力する。セラミックナノシートのサイズや形状および表面に吸着させるテトラアルキルアンモニウムイオンのアルキル基など抗菌活性を左右する因子を変化させて抗菌活性を評価し、抗菌活性を最大化する条件の探索を行う。
さらに、セラミックナノシート抗菌剤の実用化を見据えて、高分子とセラミックナノシートを含む溶剤を噴霧乾燥による皮膜化と活性評価を行う。本検討においては、素材の質感を喪失することなく抗菌性を持続するために高分子種の影響を調査する。さらに、光触媒効果を示すセラミックナノシートを用いて表面抗菌能と光抗菌能を両立させた抗菌剤の作製と評価を行う。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
