新規高水準消毒法としての水酸化ラジカルの応用：細菌芽胞における殺菌作用機序の解明

氢氧自由基作为新型高水平消毒方法的应用：阐明细菌芽孢的杀菌作用机制

基本信息

批准号：
21K17057
负责人：
宍戸駿一
金额：
$ 3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

2021年度に、Bacillus cereusの細菌芽胞に対する殺菌試験を行い、波長400 nmのLEDを放射照度1000 mW/cm2で照射することにより、15分間で5 log以上の生菌数減少を示した。2022年度は、LEDの波長や放射照度を変えて殺菌試験を行った。まずBacilus cereusの細菌芽胞に対し、3%過酸化水素の存在下で波長365 nmのLEDを放射照度1000 mW/cm2で照射した結果、10分間で生菌数が約5 log減少した。また、波長400 nmで放射照度を335 mW/cm2にした場合、生菌数の減少は15分間で3 log未満であった。これらの結果から、波長365 nmかつ放射照度1000 mW/cm2の条件で効率的に殺芽胞効果が得られることが示された。また、栄養型細菌に対する殺菌試験を実施した。3%過酸化水素の存在下で波長365 nmまたは波長400 nmのLEDを放射照度1000 mW/cm2で照射したところ、光照射時間依存的かつ波長依存的な殺菌効果を認め、波長365 nmでは30秒間で5 log以上の生菌数減少を認めた。次に、透過型電子顕微鏡（TEM）を用いた細菌芽胞の観察を行った。まずは、観察試料作製の手順を確立し、正常な細菌芽胞の観察像を得た。今後は殺菌処理後の細菌芽胞のTEM観察を行い、形態学的な変化の有無を確認する予定である。さらに、電子スピン共鳴（ESR）を用いた予備実験も行った。4-オキソ-TEMPOとフェリシアン化カリウムの細胞膜透過性の違いを利用したESRスペクトルの解析結果から、殺菌試験により細菌芽胞の外膜や内膜が損傷されている可能性が示唆された。今後より詳細なスペクトル解析を行うことで、膜損傷の有無に加え、芽胞内部の回転相関時間や粘性について考察し、内部構造の性質変化の視点から殺菌機序を探索したいと考えている。

2021年，我们对蜡样芽胞杆菌的细菌芽孢进行了灭菌测试，结果显示，通过使用波长为400 nm、辐照度为1000 mW/cm2的LED照射，15分钟内活菌数量减少了5个log以上。 2022年，我们通过改变LED的波长和辐照度进行了灭菌测试。首先，在3%过氧化氢存在下，用波长为365 nm的LED，以1000 mW/cm2的辐照度照射蜡样芽孢杆菌细菌孢子，10分钟内活菌数量减少约5个log。此外，当波长为400 nm、辐照度为335 mW/cm2时，活菌数量在15分钟内减少了不到3个对数。结果表明，在波长365 nm、辐照度1000 mW/cm2的条件下，可以有效地获得杀孢子效果。此外，还进行了针对营养菌的杀菌试验。当在3%过氧化氢存在下，用波长为365 nm或400 nm的LED以1000 mW/cm2的辐照度照射时，观察到光照射时间依赖性和波长依赖性的杀菌效果降低；观察到每秒超过 5 个对数的活细菌数量。接下来，使用透射电子显微镜（TEM）观察细菌孢子。首先，我们建立了制备观察样品的程序并获得了正常细菌孢子的图像。今后，我们计划对灭菌后的细菌孢子进行TEM观察，以确认是否存在形态变化。此外，还进行了使用电子自旋共振（ESR）的初步实验。利用4-oxo-TEMPO和铁氰化钾之间细胞膜通透性的差异进行ESR光谱分析的结果表明，细菌孢子的外膜和内膜可能因杀菌试验而受到损伤。未来，我们希望通过进行更详细的光谱分析，检查孢子内部的旋转相关时间和粘度，以及膜损伤的有无，从性质变化的角度探讨灭菌机理。的内部结构。