Analysis of physicochemical behavior between metal particles and cells in culture medium and development of sustained-release control method

金属酸化物としてZnより植物要求量の多いMgに着目し、オルトケイ酸テトラエチル（TEOS）を用いたゾルゲル法で粒径100 nmのMgO粒子にシリカコーティングを施すことで凝集性・溶解性の制御を試みた。コーティングMgOナノ粒子の水への溶解速度を測定したところ、反応前のMgOより最大溶出速度は25％減少し、亜鉛同様の合成法でナノ粒子の溶解性を調整できることがわかった。得られたコーティングMgOナノ粒子を緑藻類であるクラミドモナスへ投与したところ、Mgを水溶性の塩で投与した場合や、コーティングなしのMgOナノ粒子を暴露した場合より、コーティング粒子を暴露した場合に細胞数がより増加した。この細胞数の増加は、緑藻だけでなく褐虫藻に対してコーティングMgO粒子を投与した際にも見られた。投与後の細胞表面のMg量を測定したところ、コーティングMgO粒子で最も多くなった。これは、MgO粒子表面の電荷がコーティングで減少することで細胞表面により凝集しやすくなったためと考えられる。また、細胞内へのMg吸収量もコーティングMgO粒子で最も多くなった。以上の結果から、MgOナノ粒子の凝集性および溶解性を制御することで、広範な植物細胞の成長を制御できる可能性が見出された。上記の実験と並行して、水溶性塩であるZnCl2に対してポリエチレングリコール（PEG）を混合し、粒子をPEGでコーティングすることで低溶解性を付与したZn粒子を調製し、クラミドモナスへの投与試験を行ったところ、PEGコーティングを行ったZn粒子でも細胞数の増加が観察された。これは、PEGでも溶解性制御が可能であることを示すと同時に、ZnCl2のような水溶性塩であっても徐放性を付与して投与可能であることを意味しており、窒素・リン酸・カリウムといった植物細胞にとってより重要な水溶性栄養成分へ本手法を転用できる可能性を示唆している。

金属酸化物としてZnより植物要求量の多いMgに着目し、オルトケイ酸テトラエチル（TEOS）を用いたゾルゲル法で粒径100 nmのMgO粒子にシリカコーティングを施すことで凝集性・溶解性の制御を試みた。コーティングMgOナノ粒子の水への溶解速度を測定したところ、反応前のMgOより最大溶出速度は25％減少し、亜鉛同様の合成法でナノ粒子の溶解性を調整できることがわかった。得られたコーティングMgOナノ粒子を緑藻類であるクラミドモナスへ投与したところ、Mgを水溶性の塩で投与した場合や、コーティングなしのMgOナノ粒子を暴露した場合より、コーティング粒子を暴露した場合に細胞数がより増加した。この細胞数の増加は、緑藻だけでなく褐虫藻に対してコーティングMgO粒子を投与した際にも見られた。投与後の細胞表面のMg量を測定したところ、コーティングMgO粒子で最も多くなった。これは、MgO粒子表面の電荷がコーティングで減少することで細胞表面により凝集しやすくなったためと考えられる。また、細胞内へのMg吸収量もコーティングMgO粒子で最も多くなった。以上の結果から、MgOナノ粒子の凝集性および溶解性を制御することで、広範な植物細胞の成長を制御できる可能性が見出された。上記の実験と並行して、水溶性塩であるZnCl2に対してポリエチレングリコール（PEG）を混合し、粒子をPEGでコーティングすることで低溶解性を付与したZn粒子を調製し、クラミドモナスへの投与試験を行ったところ、PEGコーティングを行ったZn粒子でも細胞数の増加が観察された。これは、PEGでも溶解性制御が可能であることを示すと同時に、ZnCl2のような水溶性塩であっても徐放性を付与して投与可能であることを意味しており、窒素・リン酸・カリウムといった植物細胞にとってより重要な水溶性栄養成分へ本手法を転用できる可能性を示唆している。