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高透水能とバイオフィルム形成抑制能を兼ね備えた新規酵素固定化型ろ過膜の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18J13453
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 環境技術・環境負荷低減
研究機関東京農工大学

研究代表者

包 倩  東京農工大学, 大学院工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2019年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードクオラムクエンチング / アシラーゼ / バイオフィルム形成抑制 / 菌体破損 / 親水性メンブレンシート / クオラムセンシング / アシラーゼ酵素固定化
研究実績の概要

膜ろ過プロセスは水処理装置の高効率化、装置のコンパクト化が可能であることから、排水処理から浄水処理まで幅広く用いられている。しかし、バイオファウリングによるろ過膜の目詰まりが運転コストの増大や膜の劣化等の深刻な問題を引き起こす。近年、細菌細胞の密度感知システムであるクオラムセンシング(QS)とバイオフィルム由来の膜の目詰まりの関連が報告されている。バイオファウリングが進行して細菌密度が増大することで、細菌細胞をやり取りするシグナル物質濃度が一定の値に達すると、細菌の細胞外多糖類(EPS)の産生が始まり、バイオフィルムの形成につながる。また、このシグナル物質の制御がバイオフィルム形成抑制のキーであることが報告されている。そこで本研究は、高透水能とバイオフィルム形成抑制能を兼ね備えた新規酵素固定化型ろ過膜の開発を目的とする。
初年度は特に、ろ過膜の作製とキャラクタリゼーションを中心に研究を進め、次年度は主にQSを持つピュアカルチャを用い、バイオフィルム形成抑制効果の評価を行った。その結果、カルボキシベタインを化学修飾した材料の開発により、ろ過膜表面の親水性の向上に成功し、さらに、情報伝達物質が有するアシル基を分解する酵素であるアシラーゼを固定化した膜に形成されるバイオフィルムを追跡し、酵素を固定化した材料によりバイオフィルムの形成が抑制されることを明らかにしてきた。さらに、QS抑制以外の抑制ポテンシャルを探索するため、溶菌酵素リゾチームをポジティブコントロールとし、アシラーゼ酵素による菌体破損評価した結果、加水分解酵素であるアシラーゼのQS抑制以外の効果が見られた。以上より、アシラーゼを用いた酵素固定化膜はQS持つ菌体のみならず、もっと多くの菌種への抑制効果が検証できることが期待できる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件)

  • [雑誌論文] Quorum quenching acylase impacts the viability and morphological change of Agrobacterium tumefaciens cells2020

    • 著者名/発表者名
      Bao Qian、Hosoe Ayaka、Hosomi Masaaki、Terada Akihiko
    • 雑誌名

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      巻: - 号: 1 ページ: 82-88

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2020.02.005

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Inhibition of Agrobacterium tumefaciens biofilm formation by acylase I-immobilized polymer surface grafting of a zwitterionic group-containing polymer brush2019

    • 著者名/発表者名
      Qian Bao, Li Xie, Hidenori Ohashi, Masaaki Hosomi, Akihiko Terada
    • 雑誌名

      Biochemical Engineering Journal

      巻: 152 ページ: 107372-107372

    • DOI

      10.1016/j.bej.2019.107372

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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