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微生物に対する微小プラスチックと化学物質の複合毒性発現のメカニズム究明および制御

研究課題

研究課題/領域番号 21H01696
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分27010:移動現象および単位操作関連
研究機関福岡大学

研究代表者

新戸 浩幸  福岡大学, 工学部, 教授 (80324656)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
キーワード酵母 / 大腸菌 / グラム陽性菌 / ポリスチレン粒子 / 材料/細胞界面 / 粒子付着量 / 細胞膜健全性 / コロニー形成能力 / 出芽酵母 / ルテウス菌 / 微生物 / 微小プラスチック / 化学物質 / 複合毒性 / 乳酸菌 / 分裂酵母 / 陽イオン界面活性剤 / 陰イオン界面活性剤
研究開始時の研究の概要

近年、水環境中から検出されている微小プラスチックと有害化学物質(PCB、ダイオキシン、合成界面活性剤など)の複合毒性の危険性が、地球規模の問題となっている。このため、モデル生物(藻類、ミジンコ、メダカなど)を対象とするいくつかの毒性学的な研究プロジェクトが現在進行している。本研究では、「環境微生物に対する微小プラスチックと合成界面活性剤の複合毒性発現」を「界面現象」として捉えてメカニズム究明し、実環境に近い条件下における複合毒性を抑制するための指針を確立することを目指す。本研究は「いわゆる毒性学的な研究」とは一線を画し、界面コロイド科学および細胞生物学に立脚する「分野横断的な基礎研究」である。

研究成果の概要

微小プラスチックの環境リスク研究を単一菌体レベルで界面に注目して遂行するため、モデル粒子として単分散で蛍光ラベル化されたポリスチレン粒子を作製し、その物性評価を行った。このモデル粒子が種々の環境(電解質の濃度、イオン性界面活性剤の濃度、温度)下で曝露された複数種類の菌体株を複合的に観測・評価することにより、微生物に対する微小プラスチックとイオン性界面活性剤の複合毒性発現メカニズムの全体像を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、微小プラスチックによる生態系への悪影響が問題視されている。さらに、微小プラスチックは化学物質を吸着させやすい性質をもつため、水環境中における微小プラスチックと有害化学物質による複合汚染として懸念されている。本研究では、微小プラスチックのモデル粒子を合成した上で、フローサイトメーターや各種顕微鏡法などを駆使して、微生物に対するナノ粒子と界面活性剤の複合毒性およびそれに及ぼす曝露環境(イオン強度、温度)の影響を明らかにした。このような本研究は「いわゆる毒性学的な研究」とは一線を画し、界面コロイド科学および細胞生物学に立脚する「分野横断的な基礎研究」であり、高い学術的・社会的意義を有している。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 酵母菌体への正帯電ナノ粒子の付着・毒性におよぼす塩濃度および曝露温度の影響2024

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸
    • 雑誌名

      粉体工学会誌

      巻: 61 ページ: 232-232

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of salt concentration on adhesion and toxicity of positively charged polystyrene nanoplastics toward bacterium Escherichia coli compared with yeast Saccharomyces cerevisiae2023

    • 著者名/発表者名
      Shinto Hiroyuki、Ryu Toshiki、Fukuda Junko、Fujimoto Kensuke、Hirohashi Yumiko、Seto Hirokazu
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 34 号: 10 ページ: 104153-104153

    • DOI

      10.1016/j.apt.2023.104153

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Individual and combined cytotoxicity effects of positively charged polystyrene nanoplastics and ionic surfactants on budding yeast Saccharomyces cerevisiae2023

    • 著者名/発表者名
      Kojima Maki、Fujita Ryo、Hirohashi Yumiko、Seto Hirokazu、Shinto Hiroyuki
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 34 号: 5 ページ: 103995-103995

    • DOI

      10.1016/j.apt.2023.103995

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of salt concentration and exposure temperature on adhesion and cytotoxicity of positively charged nanoparticles toward yeast cells2022

    • 著者名/発表者名
      Shinto Hiroyuki、Kojima Maki、Shigaki Chika、Hirohashi Yumiko、Seto Hirokazu
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 33 号: 11 ページ: 103835-103835

    • DOI

      10.1016/j.apt.2022.103835

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 微生物および動物細胞に対する微粒子の付着・毒性2024

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸
    • 学会等名
      第16回機能性微粒子分科会セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノプラスチックが曝露された大腸菌の細胞膜健全性およびコロニー形成能力に及ぼす媒体塩分濃度の影響2024

    • 著者名/発表者名
      本 健介、朝長 京生、伊藤 俊昭、山下 大輝、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      第61回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ガラス毛細管マイクロ流体デバイスを用いたアルギン酸ゲル・マイクロカプセルの作製2024

    • 著者名/発表者名
      松代 留奈、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      第61回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マイクロピペット吸引法によるアルギン酸カプセルの力学的特性評価2024

    • 著者名/発表者名
      立川 明香里、坂口 大芽、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      第61回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ナノプラスチックが曝露された微生物の細胞膜健全性およびコロニー形成能力2023

    • 著者名/発表者名
      藤本 健介、龍 俊樹、福田 純子、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ガラス毛細管マイクロ流体デバイスを用いた生細胞封入用ゲルカプセルの作製2023

    • 著者名/発表者名
      松代 留奈、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌および出芽酵母への正帯電ナノプラスチックの付着・毒性に及ぼす媒体塩分濃度の影響2023

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸、龍 俊樹、福田 純子、藤本 健介、廣橋 由美子、瀬戸 弘一
    • 学会等名
      化学工学会 第54回秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 正帯電ナノプラスチックが曝露された大腸菌と出芽酵母の細胞膜健全性およびコロニー形成能力2023

    • 著者名/発表者名
      藤本 健介、龍 俊樹、福田 純子、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      化学工学会 第54回秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ガラス毛細管マイクロ流体デバイスを用いたアルギン酸ハイドロゲルカプセルの作製2023

    • 著者名/発表者名
      松代 留奈、廣橋 由美子、瀬戸 弘一、新戸 浩幸
    • 学会等名
      化学工学会 第54回秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 酵母細胞に対する微小プラスチックとイオン性界面活性剤の複合毒性2023

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸, 小嶋 真季, 藤田 亮, 廣橋 由美子, 瀬戸 弘一
    • 学会等名
      粉体工学会 第58年 技術討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 出芽酵母に対する微小プラスチックと界面活性剤の複合毒性効果2023

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸, 小嶋 真季, 藤田 亮, 廣橋 由美子, 瀬戸 弘一
    • 学会等名
      第73回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 出芽酵母に対する微小プラスチックと界面活性剤の複合毒性2022

    • 著者名/発表者名
      新戸 浩幸, 小嶋 真季, 藤田 亮, 廣橋 由美子, 瀬戸 弘一
    • 学会等名
      化学工学会 第87年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Effect of exposure environment on adhesion and cytotoxicity of nanoparticles toward budding yeast and fission yeast2021

    • 著者名/発表者名
      Maki Kojima, Chika Shigaki, Yumiko Hirohashi, Hirokazu Seto, Hiroyuki Shinto
    • 学会等名
      8th Asian Particle Technology Symposium APT2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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