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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J13453/
• 关键词: クオラムクエンチング; アシラーゼ; バイオフィルム形成抑制; 菌体破損; 親水性メンブレンシート; クオラムセンシング; アシラーゼ酵素固定化

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。

从废水处理到净纯化处理，膜过滤过程被广泛使用，因为它们允许水处理设备的高效率和紧凑性。但是，由生物污染引起的过滤膜堵塞会引起严重的问题，例如增加的操作成本和膜的恶化。最近，据报道，已经报道了群体传感（QS），细菌细胞的密度传感系统与生物膜衍生膜的堵塞之间的关联。随着生物污染的发展和细菌密度的增加，当交换细菌细胞的信号浓度达到一定值时，细菌细胞外多糖（EPS）的产生开始，从而导致生物膜的形成。还据报道，该信号物质的控制是抑制生物膜形成的关键。因此，这项研究旨在开发一种新型的酶毫密度过滤膜，该膜结合了高水的渗透性并抑制生物膜形成。在第一年，研究主要是关于过滤膜的制造和表征的研究，第二年，我们评估了使用纯培养物抑制生物膜形成的效果，纯培养物主要具有QS。结果，用化学修饰的羧贝因的材料开发在改善过滤膜表面的亲水性方面已成功，此外，在膜上形成的生物膜，该生物膜已被固定在酰基酶的膜中，该酶是一种酶，该酶被解析了酰基的均具有诱导的酶，该酶是诱导的，该酰基均具有诱导的剂量，该酰基均具有诱导的形成，该剂量是抑制了该剂量的形成，而这种形成均具有形成的形成，该形成源是诱导的形成，是诱导的形成，是诱导的。用酶固定。此外，为了寻找抑制QS以外的抑制潜力，溶菌酶被用作阳性对照，并通过酰基酶酶评估细胞损伤，因此，观察到酰基酶以外的水解酶的作用，观察到了水解酶的作用。从以上，可以预期，使用酰基酶固定的膜不仅可以用于QS的细菌细胞，还可以验证许多细菌。

项目成果

Quorum quenching acylase impacts the viability and morphological change of Agrobacterium tumefaciens cells

• DOI: 10.1016/j.jbiosc.2020.02.005
• 发表时间: 2020-07-01
• 期刊: JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING
• 影响因子: 2.8
• 作者: Bao, Qian;Hosoe, Ayaka;Terada, Akihiko
• 通讯作者: Terada, Akihiko

Inhibition of Agrobacterium tumefaciens biofilm formation by acylase I-immobilized polymer surface grafting of a zwitterionic group-containing polymer brush

• DOI: 10.1016/j.bej.2019.107372
• 发表时间: 2019-12-15
• 期刊: BIOCHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
• 影响因子: 3.9
• 作者: Bao, Qian;Xie, Li;Terada, Akihiko
• 通讯作者: Terada, Akihiko