Mechanistic study and control of combined toxicity of nano/microplastics and chemicals toward microorganisms

「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効果」を「界面現象」として捉え、メカニズム究明を試みた。当該年度では、合成界面活性剤を用いずに、微生物として出芽酵母(真菌の1つ)および大腸菌(グラム陰性細菌の1つ)に、微小プラスチックとして粒子径100 nm程度の正帯電ポリスチレン(PS)粒子に限定して、実験を行った。異なる2種類の微生物に対する正帯電PS粒子の曝露環境として、水溶液中のNaCl濃度5～600 mMに設定した。得られた研究成果の概要を以下に述べる。出芽酵母の場合、NaCl濃度が低下するにつれて、酵母に対する粒子付着量は増加し、酵母の細胞膜健全性およびコロニー形成能力はともに低下した。すなわち、正帯電PS粒子曝露後の出芽酵母の「細胞膜健全性」および「コロニー形成能力」の低下度合は、「粒子付着量」に比例していた。なお、出芽酵母の大きさは、NaCl濃度の変化に対して一定のままであった。大腸菌に対して粒子を低濃度で曝露した場合、NaCl濃度が低下するにつれて、大腸菌に対する粒子付着量は増加し、細胞膜健全性は低下した。高濃度で粒子曝露した場合、粒子付着量はNaCl濃度の低下に対して単調増加するのではなく、M字型に変化し100 mM NaClにおいて極小となった。この原因は、大腸菌の大きさがNaCl濃度の低下に対して一定ではなく、V字型に変化し100 mM NaClにおいて極小となったためと考えられる。正帯電PS粒子曝露後の大腸菌の細胞膜健全性およびコロニー形成能力は、出芽酵母の場合と大きく異なり、NaCl濃度100 mM前後(50～150 mM NaCl)において、「粒子付着量」と「コロニー形成能力」の相互関係が逆転するという興味深い現象を見出した。

「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効果」を「界面現象」として捉え、メカニズム究明を試みた。当該年度では、合成界面活性剤を用いずに、微生物として出芽酵母(真菌の1つ)および大腸菌(グラム陰性細菌の1つ)に、微小プラスチックとして粒子径100 nm程度の正帯電ポリスチレン(PS)粒子に限定して、実験を行った。異なる2種類の微生物に対する正帯電PS粒子の曝露環境として、水溶液中のNaCl濃度5～600 mMに設定した。得られた研究成果の概要を以下に述べる。出芽酵母の場合、NaCl濃度が低下するにつれて、酵母に対する粒子付着量は増加し、酵母の細胞膜健全性およびコロニー形成能力はともに低下した。すなわち、正帯電PS粒子曝露後の出芽酵母の「細胞膜健全性」および「コロニー形成能力」の低下度合は、「粒子付着量」に比例していた。なお、出芽酵母の大きさは、NaCl濃度の変化に対して一定のままであった。大腸菌に対して粒子を低濃度で曝露した場合、NaCl濃度が低下するにつれて、大腸菌に対する粒子付着量は増加し、細胞膜健全性は低下した。高濃度で粒子曝露した場合、粒子付着量はNaCl濃度の低下に対して単調増加するのではなく、M字型に変化し100 mM NaClにおいて極小となった。この原因は、大腸菌の大きさがNaCl濃度の低下に対して一定ではなく、V字型に変化し100 mM NaClにおいて極小となったためと考えられる。正帯電PS粒子曝露後の大腸菌の細胞膜健全性およびコロニー形成能力は、出芽酵母の場合と大きく異なり、NaCl濃度100 mM前後(50～150 mM NaCl)において、「粒子付着量」と「コロニー形成能力」の相互関係が逆転するという興味深い現象を見出した。