2023 Fiscal Year Final Research Report
Analysis of interaction between single cell and nanostructured surface to clarify the sterilization mechanism due to nanostructure
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21H01773
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28040:Nanobioscience-related
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
Takeshi Ito 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)
岩木 宏明 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (00368200)
田中 重光 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (20509822)
永尾 寿浩 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 統括研究員 (30416309)
田中 秀吉 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所, 室長 (40284608)
富成 征弘 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究員 (90560003)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ナノ構造 / 抗菌 / 殺菌 / 膜溶解酵素 |
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| Outline of Final Research Achievements |
Bacteria adhering to nanostructures are killed as a result of cell membrane damage caused by the physical interaction between the nanostructure and the bacteria. The process is complex and has not yet been elucidated. In this study, we analyzed this process by simultaneously acquiring electrochemical measurements which is very sensitive to the material interface and fluorescence microscopy imaging. We also analyzed the interaction of nanostructures with bacteria lacking lytic enzymes of bacteria. From these results, it was concluded that membrane damage is caused by physical stress due to adhesion to the nanostructures, with the associated production of stress-related substances and activation of the lytic enzymes.
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| Free Research Field |
ナノ・マイクロ工学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
これまでに、ナノ構造の殺菌メカニズムは、ナノ構造が膜を貫通し物理的な損傷を与えると考えられてきたが、本研究から物理的に膜が引き延ばされたことによる膜溶解酵素の活性化、つまり生化学応答に起因することが認められた。最近は分裂する際に膜溶解を自ら生じさせているため、ナノ構造との物理的作用がきっかけとなり生物独自の機構で発生すると考えられる。このことから、どのような微生物であっても同じ現象が生じる可能性があり、適用できる菌種が多い、つまり広い抗菌スペクトルを持つであろうと期待できる。そのため、医療材料など強い薬剤を用いずとも抗菌の必要がある用途への展開が可能である。
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