カチオン性ナノバブルとキャビテーションを利用した新規バイオフィルム除去法の開発

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深い歯周ポケット内や根分岐部などの“狭く”“深い”部位に形成されたバイオフィルムを効率的に除去することは、歯周病の予防・治療・再発防止のために非常に重要な戦略である。本研究では、超音波によるキャビテーション現象を応用した非接触型の新しいバイオフィルム除去法の開発に向けて、カチオン性ナノバブルを併用する。カチオン性ナノバブルは負電荷を示す細菌表面に対して静電的親和性を有し、バイオフィルム近傍でより効率的にキャビテーションを誘導する事が可能であると考えられる。昨年度までに、カチオン性脂質であるDSDAPを含むリン脂質を用いて調製したリポソームが、平均粒径180 nm、ζ電位が+10～20 mVのカチオン性を示すことを示した。このリポソームにパーフルオロプロパンを内封して、平均粒径600 nmのカチオン性ナノバブルを作製することができた。今年度は、Storeptococcus mutans (S.mutans)に対するカチオン性ナノバブルの相互作用について、フルーサイトメトリーと生体分子相互作用解析装置 (Biacore)を用いて解析した。カチオン性ナノバブルは、S.mutansの浮遊菌およびバイオフィルムの両方に対し、DSDAPを含まない従来型ナノバブルに比べて強く相互作用することが確認された。また、蛍光標識させたナノバブル溶液をS.mutansのバイオフィルムに添加し、共焦点レーザー顕微鏡を用いてバイオフィルムに対するカチオン性ナノバブルの挙動を評価したところ、カチオン性ナノバブルを示す赤色蛍光がバイオフィルム表面および内部で強発現している様子が観察され、カチオン性ナノバブルとバイオフィルムとの静電的相互作用が増強していることが示された。さらに、超音波照射とカチオン性ナノバブルを併用すると、S.mutansバイオフィルムの剥離効果が増強する傾向が認められた。