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高透水能とバイオフィルム形成抑制能を兼ね備えた新規酵素固定化型ろ過膜の開発

开发具有高透水性和抑制生物膜形成能力的新型酶固定化过滤膜

基本信息

批准号：
18J13453
负责人：
包倩
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

膜ろ過プロセスは水処理装置の高効率化、装置のコンパクト化が可能であることから、排水処理から浄水処理まで幅広く用いられている。しかし、バイオファウリングによるろ過膜の目詰まりが運転コストの増大や膜の劣化等の深刻な問題を引き起こす。近年、細菌細胞の密度感知システムであるクオラムセンシング（QS）とバイオフィルム由来の膜の目詰まりの関連が報告されている。バイオファウリングが進行して細菌密度が増大することで、細菌細胞をやり取りするシグナル物質濃度が一定の値に達すると、細菌の細胞外多糖類（EPS）の産生が始まり、バイオフィルムの形成につながる。また、このシグナル物質の制御がバイオフィルム形成抑制のキーであることが報告されている。そこで本研究は、高透水能とバイオフィルム形成抑制能を兼ね備えた新規酵素固定化型ろ過膜の開発を目的とする。初年度は特に、ろ過膜の作製とキャラクタリゼーションを中心に研究を進め、次年度は主にQSを持つピュアカルチャを用い、バイオフィルム形成抑制効果の評価を行った。その結果、カルボキシベタインを化学修飾した材料の開発により、ろ過膜表面の親水性の向上に成功し、さらに、情報伝達物質が有するアシル基を分解する酵素であるアシラーゼを固定化した膜に形成されるバイオフィルムを追跡し、酵素を固定化した材料によりバイオフィルムの形成が抑制されることを明らかにしてきた。さらに、QS抑制以外の抑制ポテンシャルを探索するため、溶菌酵素リゾチームをポジティブコントロールとし、アシラーゼ酵素による菌体破損評価した結果、加水分解酵素であるアシラーゼのQS抑制以外の効果が見られた。以上より、アシラーゼを用いた酵素固定化膜はQS持つ菌体のみならず、もっと多くの菌種への抑制効果が検証できることが期待できる。

High efficiency of water treatment equipment, equipment conversion, drainage treatment, water treatment and other applications In addition, the development of new technologies and new technologies has led to the development of new technologies and new technologies. In recent years, the relationship between the density sensing system of bacterial cells and the origin of membrane has been reported. The growth of bacterial cell density increases, bacterial cell growth increases, and the concentration of bacterial substances reaches a certain value. The production of bacterial extracellular polysaccharides (EPS) begins. The control of the substance is reported in the report. This study aimed to develop a new enzyme immobilized membrane with high water permeability and formation inhibition. In the first year, the research on the production of special films and films was carried out, and in the second year, the production of special films and films was carried out. As a result, chemical modification of the material has been carried out in the development of the film surface, and the hydrophilic properties of the film surface have been improved. In addition, the information material has been decomposed into a single group, and the enzyme has been immobilized in the film formation. In the case of enzyme immobilization, the film formation has been inhibited. The results of bacterial damage assessment and hydrolysis of enzymes other than QS inhibition were also observed. The enzyme immobilized membrane can be used to inhibit the growth of bacteria and bacteria.