Mechanistic study and control of combined toxicity of nano/microplastics and chemicals toward microorganisms

纳米/微塑料与化学品对微生物联合毒性的机理研究与控制

基本信息

批准号：
21H01696
负责人：
新戸浩幸
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Fukuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

「微生物に対する微小プラスチックと合成界面活性剤の複合毒性効果」を「界面現象」として捉え、メカニズム究明を試みた。当該年度では、合成界面活性剤を用いずに、微生物として出芽酵母(真菌の1つ)および大腸菌(グラム陰性細菌の1つ)に、微小プラスチックとして粒子径100 nm程度の正帯電ポリスチレン(PS)粒子に限定して、実験を行った。異なる2種類の微生物に対する正帯電PS粒子の曝露環境として、水溶液中のNaCl濃度5～600 mMに設定した。得られた研究成果の概要を以下に述べる。出芽酵母の場合、NaCl濃度が低下するにつれて、酵母に対する粒子付着量は増加し、酵母の細胞膜健全性およびコロニー形成能力はともに低下した。すなわち、正帯電PS粒子曝露後の出芽酵母の「細胞膜健全性」および「コロニー形成能力」の低下度合は、「粒子付着量」に比例していた。なお、出芽酵母の大きさは、NaCl濃度の変化に対して一定のままであった。大腸菌に対して粒子を低濃度で曝露した場合、NaCl濃度が低下するにつれて、大腸菌に対する粒子付着量は増加し、細胞膜健全性は低下した。高濃度で粒子曝露した場合、粒子付着量はNaCl濃度の低下に対して単調増加するのではなく、M字型に変化し100 mM NaClにおいて極小となった。この原因は、大腸菌の大きさがNaCl濃度の低下に対して一定ではなく、V字型に変化し100 mM NaClにおいて極小となったためと考えられる。正帯電PS粒子曝露後の大腸菌の細胞膜健全性およびコロニー形成能力は、出芽酵母の場合と大きく異なり、NaCl濃度100 mM前後(50～150 mM NaCl)において、「粒子付着量」と「コロニー形成能力」の相互関係が逆転するという興味深い現象を見出した。

我们试图通过将“微塑料和合成表面活性剂对微生物的合并毒性作用”视为“界面现象”来研究机制。在今年，在不使用合成表面活性剂的情况下进行了实验，微生物仅限于发芽的酵母（一种真菌）和大肠杆菌（一种革兰氏阴性菌）作为微生物，并且具有正电的多苯乙烯（PS）（PS）（PS）颗粒，其颗粒尺寸的粒度约为100 nm。水溶液中的NaCl浓度设置为5-600 mM，作为对两种不同类型的微生物的正电荷PS颗粒的暴露环境。在下面说明了获得的研究结果的轮廓。在萌芽酵母的情况下，随着NaCl浓度的降低，酵母对颗粒粘附的量增加，细胞膜完整性和酵母的菌落形成能力都降低了。换句话说，暴露于带正电荷的PS颗粒后出现的酵母的“细胞膜完整性”和“菌落形成能力”的程度与“粒子粘附量”成正比。随着NaCl浓度的变化，发芽酵母的大小保持恒定。当颗粒以低浓度暴露于大肠杆菌时，随着NaCl浓度的降低，粘附到大肠杆菌的颗粒量增加，细胞膜完整性降低。当颗粒暴露于高浓度时，相对于NaCl浓度的降低，颗粒粘附的量不会单调增加，而是变为M形状，并在100 mm NaCl时变得极小。这被认为是因为大肠杆菌的大小与NaCl浓度的降低相关，而是变为V形的形状，导致NaCl的色调为100 mm。暴露于带正电荷的PS颗粒后的大肠杆菌的细胞膜完整性和菌落形成能力与发芽的酵母菌的细胞膜完整性和菌落形成能力，我们发现了一种有趣的现象，在这种现象中，“粒子粘附量”和“菌落形成能力”之间的关系在NaCl浓度约为100 mm（50-150 mm nacl）的NaCl浓度下逆转。