新規機能性材料創出に向けた微生物由来酸化鉱物の大量取得に関する基盤研究

Leptothrix属やGallionella属細菌といった鉄酸化細菌は、細胞外にチューブ状やらせん形紐状の鉄酸化物構造体を形成する。これまでの研究により、これら酸化物がLiイオン二次電池の電極材や顔料、酵素担体、触媒等、多様な利用価値を有する機能性材料として有用であることが見出されている。一方、これら酸化物を生成する細菌は、難培養性細菌であり、酸化物生成メカニズムはもとより細菌自体の生理生態的特性については、まだまだ未知な細菌である。本研究では、これら細菌の単離をはじめ純粋培養法の確立、酸化物生成過程を把握することを柱とし、新規機能性材料の創出に向けて人為制御による産生酸化物の制御と工業利用に向けた大量培養による安定的な酸化物生成を最終目標としている。当該年度では、目的細菌の単離培養を目指し、集積培養から単一菌への純化を試みた。Gallionella属細菌は、液体培養中に浮遊したマイクロコロニーの単離を繰り返し、細菌純化を進め、二種類の異なる形状のらせん紐状酸化鉄を生成するコロニーをそれぞれ分けることができた。また、L. ochraceaの単離においては、滅菌地下水で再現性良く集積培養することが可能となり、その培養条件を決定した。これら難培養細菌の単離が成功すれば、酸化鉄生成メカニズムの解明に大きな一歩となる。一方、酸化鉱物生成メカニズムの解明に向けて、既に単離に成功したLeptothrix属細菌OUMS1を利用し、チューブ内から細菌が消失する過程について検証し、自己溶菌作用が鞘の中空化の一因であることを示した。鞘の形成機構を明らかにすることで、細菌の培養による様々な機能をもった酸化鉱物材料の生成制御が可能となる。

Leptothrix属やGallionella属細菌といった鉄酸化細菌は、細胞外にチューブ状やらせん形紐状の鉄酸化物構造体を形成する。これまでの研究により、これら酸化物がLiイオン二次電池の電極材や顔料、酵素担体、触媒等、多様な利用価値を有する機能性材料として有用であることが見出されている。一方、これら酸化物を生成する細菌は、難培養性細菌であり、酸化物生成メカニズムはもとより細菌自体の生理生態的特性については、まだまだ未知な細菌である。本研究では、これら細菌の単離をはじめ純粋培養法の確立、酸化物生成過程を把握することを柱とし、新規機能性材料の創出に向けて人為制御による産生酸化物の制御と工業利用に向けた大量培養による安定的な酸化物生成を最終目標としている。当該年度では、目的細菌の単離培養を目指し、集積培養から単一菌への純化を試みた。Gallionella属細菌は、液体培養中に浮遊したマイクロコロニーの単離を繰り返し、細菌純化を進め、二種類の異なる形状のらせん紐状酸化鉄を生成するコロニーをそれぞれ分けることができた。また、L. ochraceaの単離においては、滅菌地下水で再現性良く集積培養することが可能となり、その培養条件を決定した。これら難培養細菌の単離が成功すれば、酸化鉄生成メカニズムの解明に大きな一歩となる。一方、酸化鉱物生成メカニズムの解明に向けて、既に単離に成功したLeptothrix属細菌OUMS1を利用し、チューブ内から細菌が消失する過程について検証し、自己溶菌作用が鞘の中空化の一因であることを示した。鞘の形成機構を明らかにすることで、細菌の培養による様々な機能をもった酸化鉱物材料の生成制御が可能となる。