富山大,プラズモンによる殺菌方法を提案・検証

富山大学は,銀微粒子の光電変換による電磁気作用を利用して細胞構造を破壊せずに病原体を不活化する新規な手法を提案し,電気化学的手法を駆使することでその有効性を実証した(ニュースリリース)。

今回研究グループは,家畜の生産性を落とす大腸菌症を克服する手段として,銀ナノ粒子のプラズモン応答による微弱な電磁気増強作用を病原体の不活化への応用を新規な手法を提案した。

一般的な抗菌方法として,抗生物質の薬理作用や光触媒の活性酸素生成作用が知られているが,病原体構造の破壊を伴うものが殆どであり,細菌が壊れたときに遊離して毒性を示す内毒素の発生により,必ずしも動植物に優しくはなかった。

そこで,今回の提案においてもその膜構造を破壊しないことを実証する必要が生じたが,迅速簡便に病原体細胞の活動性を評価する安価な方法がなかった。

研究グループは,この問題を富山大学が開発した細胞膜内で産生される NADH(ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド還元体)量を電気化学的に追跡する分析手法の採用により解決した。

具体的には,蓄電可能な太陽電池開発から派生した,Ag(銀微粒子),B(ボロン化樹脂半導体),C(粘土鉱物)から成る反応物であるABC3元複合体微粒子の電磁気作用に基づいて,大腸菌の膜構造を破壊することなく,細胞膜を介して菌体の生存活性を大きく抑制し,不活化できることを細胞内NADH量の計測から明らかにした。

また,大腸菌を不活化する微量濃度のABC3元複合体微粒子をラット等の動物細胞へ投与しても動物細胞への悪影響はほぼないことも示した。

この研究成果は,種々の細菌やカビ胞子に加え溶剤耐性を示す芽胞菌の殺菌,あるいは喫緊の社会問題と化した鳥インフルエンザウイルスや新型コロナウイルス等の感染遮断に効果的な不活化(撲滅)剤への応用が期待されるもの。

銀微粒子プラズモンを用い環境に溢れる光を殺菌に活用しながらも細胞レベルで動植物への安全性を高めた世界初の殺菌方法の提案に結実したものだとする。

研究グループは今後,人畜無害な特性を活かして農林畜産分野の植物活力剤・家畜飼料の防腐性・抗ウイルス性の増強,あるいは人体への安全性を重視する接触感染遮断用途の消臭剤・塗料・化成品プラスチック製品への応用を念頭に,外部連携企業と共にその実用化に取り組むとしている。

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