鉄鋼材料表面に形成されたバイオフィルムの鉱物化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15K06530
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 金属・資源生産工学
• 研究機関: 人間総合科学大学 (2017); 鈴鹿工業高等専門学校 (2015-2016)
• 研究代表者: 生貝 初 人間総合科学大学, 人間科学部, 教授(移行) (60184389)
• 研究分担者: 平井 信充 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50294020)
• 連携研究者: 兼松 秀行 鈴鹿工業高等専門学校, 材料工学科, 教授 (10185952)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 生体鉱物化 / バイオフィルム / 炭素鋼 / 緑膿菌 / 微生物腐食 / 藍鉄鉱 / セラチア・マルセッセンス / Brevundimonas diminuta / 鉄イオン / 細胞外重合物質

研究成果の概要

本研究は、炭素鋼表面に形成された緑膿菌のバイオフィルム（BF）中の藍鉄鉱の沈殿、すなわち生体鉱物化の機構を明らかにするために行われた。緑膿菌のBFによって炭素鋼表面に作られた酸素濃淡電池は炭素鋼表面から鉄イオンの溶出を引き起こす（微生物腐食、MIC）。その結果、藍鉄鉱がこの鉄イオンと培地中のリン酸イオンから形成される。BF内に蓄積された鉄の濃度は炭素鋼を100%とすると約13%だった。放射光CTによって凹凸構造のBFの凹んだ部分に沿ってMICと思われる数多くの線状痕が観察された。このMICはこれまで説明されてきた酸素濃淡電池によって引き起こされるMICと形成機構が異なっているように思われた。

研究成果

• [雑誌論文] Biofilm evaluation methods outside body to inside - Problem presentations for the future - (2017)
  • 著者名/発表者名: Kanematsu, H., Barry, D. M., Ikegai, H., Yoshitake, M., Mizunoe, Y.
  • 雑誌名: Medical Research Archives 巻: 5 ページ: 1-17
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Biofilm Formation Behaviors on Graphene by E. coli and S. epidermidis (2017)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Kanematsu, M Sato, Kodai Shindo, Dana M. Barry, Nobumitsu Hirai, Akiko Ogawa, Takeshi Kogo, Yuichi Utsumi, Akinobu Yamaguchi, Hajime Ikegai, Yoshimitsu Mizunoe
  • 雑誌名: ECS Transaction 巻: 80 号: 10 ページ: 1167-1175
  • DOI: 10.1149/08010.1167ecst
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Application of a loop-type laboratory biofilm reactor to the evaluation and polymers such as urinary stents and catheters (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Kanematsu, Hikonari Kudara, Shun Kanesaki, Takeshi Kogo, Hajime Ikegai, Akiko Ogawa and Nobumitsu Hirai
  • 雑誌名: Materials 巻: 9 号: 10 ページ: 824-833
  • DOI: 10.3390/ma9100824
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 鉄鋼材料表面に形成された緑膿菌のバイオフィルムは微生物腐食と生体鉱物化を誘導する (2015)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初、小林正和、平井信充、戸田裕之、諸星知広、池田 宰、上杉健太朗、黒田大介、兼松秀行
  • 雑誌名: Bacterial Adherence & Biofilm 巻: 29 ページ: 91-94
  • 査読あり
• [学会発表] In Biofilm Formation Behavior on Polymer Brush Surfaces by E. coli and S. pidermidis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanematsu, H., Sato, T., Kamijo, T., Honma, S., Oizumi, A., Umeki, S., Ogawa, A., Hirai, N., Kogo, T., Kuroda, D., Ikegai, H., Mizunoe, Y.
  • 学会等名: 2018 TMS Annual Meeting & Exhibition, Phoenix, Arizona, the USA, The Minerals, Metals & Materials Society
  • 国際学会
• [学会発表] 走査型イオン伝導顕微鏡による常在菌バイオフィルム形態観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平井信充、飯田壮葵、生貝 初、兼松秀行、白澤 樹、吉岡正義、江口由祐、岩田 太
  • 学会等名: 平成２８年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
  • 発表場所: 東京都文京区東京医科歯科大学
  • 年月日: 2017-03-24
• [学会発表] 走査型イオン伝導顕微鏡を用いた常在菌バイオフィルム形態観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平井信充、兼松秀行、生貝 初、白澤 樹、江口由祐、岩田 太
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第174回秋季講演大会
• [学会発表] バイオフィルムによって引き起こされた微生物腐食の機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初、小林正和、平井信充、兼松秀行、戸田裕之、上杉健太朗
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第174回秋季講演大会
• [学会発表] バイオフィルム形成評価に用いる試験菌の選定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堀内智博、太田知克、土屋 禎、生貝 初
  • 学会等名: 日本防菌防黴学会第44回年次大会
• [学会発表] バイオフィルム形成菌 (2017)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初
  • 学会等名: 日本防菌防黴学会第44回年次大会
• [学会発表] SICMによる常在菌バイオフィルム形態観察の試み (2016)
  • 著者名/発表者名: 平井信充、飯田壮葵、吉岡正義、江口由祐、岩田 太、生貝 初、兼松秀行
  • 学会等名: 第３６回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 名古屋市熱田区名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] Trial of in-situ observation on indigenous bacterium biofilm in aqueous solution by means of scanning ion conductive microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Hirai, Soki Iida, Masayoshi Yoshioka, Yusuke Eguchi, Futoshi Iwata, Hajime Ikegai, and Hideyuki Kanematsu
  • 学会等名: International Symposium on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Tokyo Medical and Dental University, Tokyo
  • 年月日: 2016-11-10
  • 国際学会
• [学会発表] 緑膿菌のバイオフィルムによって引き起こされた微生物腐食と生体鉱物化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初、小林正和、平井信充、戸田裕之、上杉健太朗、兼松秀行
  • 学会等名: 日本防菌防黴学会第４３回年次大会
  • 発表場所: 大阪府豊中市千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] 各種プラスチック基板上へのバイオフィルムの付着仕事評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平井信充、黒木雅人、生貝 初、兼松秀行、幸後 健、小川亜希子
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会第１７２回秋期講演大会
  • 発表場所: 大阪府豊中市大阪大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] 鉄鋼材料に微生物腐食を引き起こす緑膿菌バイオフィルムの生体鉱物化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初、平井信充、小林正和、戸田裕之、黒田大介、兼松秀行
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第170回秋季講演大会
  • 発表場所: 福岡県福岡市九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 鉄鋼材料表面に形成された緑膿菌バイオフィルムの生体鉱物化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初、小林正和、平井信充、戸田裕之、諸星知広、池田 宰、上杉健太朗、黒田大介、兼松秀行
  • 学会等名: 日本防菌防黴学会 第42回年次大会
  • 発表場所: 大阪府豊中市千里ライフサイエンスセンター
  • 年月日: 2015-09-01
• [学会発表] 鉄鋼材料表面に形成された緑膿菌のバイオフィルムは微生物腐食と生体鉱物化を誘導する (2015)
  • 著者名/発表者名: 生貝 初、小林正和、平井信充、戸田裕之、諸星知広、池田 宰、上杉健太朗、黒田大介、兼松秀行
  • 学会等名: 日本バイオフィルム学会 第29回学術集会
  • 発表場所: 愛知県蒲郡市ホテル竹島
  • 年月日: 2015-07-10
• [図書] Fundamentals of Nanoparticles Classifications, Synthesis Methods, Properties and Characterization (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanematsu, H.、Sano, K.，Ikegai, H.，Barry, D.M.，Yoshitake, M.，Mizunoe Y.，Tanaka T.
  • 出版者: Elsevier
• [図書] Handbook of Nanofibers (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanematsu, H., Barry, D. M., Ikegai, H., Yoshitake M., Mizunoe Y.
  • 出版者: Springer Nature
  • ISBN: 9783319536569
• [図書] Corrosion control and surface finishing 担当部分Metal ion sensor of pore-forming toxin for environmental evaluation (2016)
  • 著者名/発表者名: Hajime Ikegai, In Hideyuki Kanematsu and Dana M, Barry (eds)
  • 出版者: Springer
• [図書] Biofilm and Materials Science（担当部分 Genomics Approach） (2015)
  • 著者名/発表者名: Hajime Ikegai, In Hideyuki Kanematsu and Dana M. Barry(eds)
  • 総ページ数: 196
  • 出版者: Springer