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新規高水準消毒法としての水酸化ラジカルの応用：細菌芽胞における殺菌作用機序の解明

氢氧自由基作为新型高水平消毒方法的应用：阐明细菌芽孢的杀菌作用机制

基本信息

批准号：
21K17057
负责人：
宍戸駿一
金额：
$ 3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度に、Bacillus cereusの細菌芽胞に対する殺菌試験を行い、波長400 nmのLEDを放射照度1000 mW/cm2で照射することにより、15分間で5 log以上の生菌数減少を示した。2022年度は、LEDの波長や放射照度を変えて殺菌試験を行った。まずBacilus cereusの細菌芽胞に対し、3%過酸化水素の存在下で波長365 nmのLEDを放射照度1000 mW/cm2で照射した結果、10分間で生菌数が約5 log減少した。また、波長400 nmで放射照度を335 mW/cm2にした場合、生菌数の減少は15分間で3 log未満であった。これらの結果から、波長365 nmかつ放射照度1000 mW/cm2の条件で効率的に殺芽胞効果が得られることが示された。また、栄養型細菌に対する殺菌試験を実施した。3%過酸化水素の存在下で波長365 nmまたは波長400 nmのLEDを放射照度1000 mW/cm2で照射したところ、光照射時間依存的かつ波長依存的な殺菌効果を認め、波長365 nmでは30秒間で5 log以上の生菌数減少を認めた。次に、透過型電子顕微鏡（TEM）を用いた細菌芽胞の観察を行った。まずは、観察試料作製の手順を確立し、正常な細菌芽胞の観察像を得た。今後は殺菌処理後の細菌芽胞のTEM観察を行い、形態学的な変化の有無を確認する予定である。さらに、電子スピン共鳴（ESR）を用いた予備実験も行った。4-オキソ-TEMPOとフェリシアン化カリウムの細胞膜透過性の違いを利用したESRスペクトルの解析結果から、殺菌試験により細菌芽胞の外膜や内膜が損傷されている可能性が示唆された。今後より詳細なスペクトル解析を行うことで、膜損傷の有無に加え、芽胞内部の回転相関時間や粘性について考察し、内部構造の性質変化の視点から殺菌機序を探索したいと考えている。

In 2021, Bacillus cereus bacterial spores were detected by UV irradiation with 400 nm LED and 1000 mW/cm2 irradiation. The number of bacteria decreased by more than 5 logs in 15 minutes. In 2022, the wavelength of LED and the radiation intensity were changed. In the presence of 3% peracidified water, the number of bacterial spores of Bacillus cereus was reduced by about 5 log in 10 minutes under the irradiation of 1000 mW/cm2 LED at 365 nm wavelength. When the irradiance is 335 mW/cm2 at a wavelength of 400 nm, the number of bacteria is reduced by 3 logs in 15 minutes. The results show that the wavelength of 365 nm is 1000 mW/cm2, and the effective rate of killing spores is 100 mW/cm2. The bacteria that grow on the surface of the soil In the presence of 3% peracidified water, the wavelength of 365 nm is 400 nm. The LED irradiance is 1000 mW/cm2. The irradiation time depends on the wavelength of the LED irradiance. The number of microorganisms decreases by more than 5 logs in 30 seconds at the wavelength of 365 nm. Microscopic observation of bacterial spores by transmission electron microscopy (TEM) The procedure for the preparation of the test sample was established, and the test image of normal bacterial spores was obtained. In the future, TEM observation of bacterial spores after treatment and morphological changes will be confirmed. The electron resonance (ESR) is used to prepare the electron beam. 4. The possibility of damage to the outer membrane and inner membrane of bacterial spores was demonstrated by the analysis results of ESR. In the future, the detailed analysis of the structure, the presence or absence of membrane damage, the correlation time between the internal structure and the viscosity of the spore, the change of the internal structure, and the exploration of the dimensional mechanism will be carried out.