2020 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of bactericidal effect using controllable nanostructures
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18K19008
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
伊藤 健 関西大学, システム理工学部, 教授 (50426350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小嶋 寛明 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 上席研究員 (00359077)
新宮原 正三 関西大学, システム理工学部, 教授 (10231367)
清水 智弘 関西大学, システム理工学部, 教授 (80581165)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノ構造 / 抗菌 / 殺菌 / QCM / 経時変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、セミの翅にある規則的ナノ構造が微生物に対して殺菌・抗菌性を示すことに着目し、人工的なナノ構造を作製し、そのナノ構造の特徴による殺菌・ 抗菌性を評価してきた。ナノ構造による殺菌・抗菌作用は微生物との相互作用により膜損傷が発生し、それにより細胞内液が漏れ出ることにより死に至ると考えられている。ところが、これまでの研究では膜損傷は実証されているが、内液の溶出は確認されていなかった。また、この現象の時間スケールもわかっていなかった。
今年度は、殺菌・抗菌作用の時間特性、つまりどれくらいの時間で菌が死んでいくかを評価するために、遺伝子組み換え技術を利用して蛍光たんぱく質(mCherry)を生成させた大腸菌を作り出した。この遺伝子組替体を用いて相互作用を観察したところ、蛍光強度変化には3つの傾きがあることが分かった。また、死に至る時間は20分以内と速いことが分かった。
また、表面への物質吸着と粘弾性評価が可能である水晶振動子マイクロバランス法（QCM-D）を利用し、ナノ構造が作製された電極への付着から死滅までの周波数変化及び抵抗変化を計測した。水晶振動子にはセミの翅を模倣したナノピラーを持つ電極を作製した。電子線描画装置を利用してナノホールを形成し、パルスめっきを用いてホール部に金からなるナノレベルの柱状電極を形成させた。この水晶振動子を用いて大腸菌の付着と抵抗変化を計測したところ、疎水性表面で最も抵抗変化が大きくなった。膜損傷を受けた細菌がナノ構造の隙間に徐々に入り込むことで粘弾性が増加したことに起因すると考えられる。
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