超好感度磁気センサを用いた磁性細菌の環境修復への応用技術の開発

利用超灵敏磁传感器开发磁性细菌环境修复应用技术

• 批准号: 11878099
• 负责人: 田中 三郎
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Toyohashi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11878099/
• 关键词: 磁性細菌; 磁界; バイオ; 磁石

我々は磁性細菌の磁界および電界による方向制御が可能であるかどうかを研究テーマとして取り上げ取り組んだ。環境から採取した菌体は球状で大きさにはばらつきがあり、体長およそ1-3μm、菌体内に10-40個の磁性体を持っていることがわかった。この菌体はこれまでに報告されているものとは形状が異なり、新種である可能性が高い。磁性細菌は磁界に反応して移動すると考えられるが、その磁界の大きさとの関係は調べた例がなく、今回、磁界の大きさを変化させて、磁性細菌の挙動を調べた。磁界は0.1Hzの正負対称の方形波で、その大きさは電流によって制御され、最大磁束密度8x10^<-3>[T]まで印加することができるよう設計した。観察のためにスライドグラスの中央部にはマイクロピペットで磁性細菌を含む液体を滴下し、その上には乾燥を防ぐためにカバーガラスを乗せた。磁性細菌の動きは位相差顕微鏡によって観察し、画像はビデオテープに記録して、後ろから解析を行った。0.5x10^<-4>4[Tesla](0.5ガウス)以下の微弱な磁界では、環境磁気の影響を受けて非常に計測が難しいため、詳細には測定できないが、磁束密度が約5x10-4[Tesla](5ガウス、地磁気の10倍)程度では3-6mm/分で、最も大きな移動速度を示すことがわかった。それ以上の磁界では速度は減少し、細菌の固体にも依存するがおよそ、50x10^<-4>[Tesla](50ガウス、地磁気の100倍)で速度は2-3mm/分程度となりほぼ一定値を示した。我々は磁界が大きくなると、それに伴って移動速度も大きくなると予想していたが、そうではなく減少することがわかった。そこで、その原因を探るために詳細に細菌の軌跡を観察したところ、磁界が大きくなると細菌が移動する際の体の振れ角が大きくなり、結果的に移動速度が小さくなることがわかった。振れ角が変化する原因については細菌の鞭毛モーターの電子伝達系、あるいは物理的側面から現在検討中である。

我们的研究主题是是否可以利用磁场和电场来控制磁性细菌的方向。从环境中采集的菌体呈球形，大小不一，长度约为1-3μm，细菌体内含有10-40个磁性颗粒。这种菌体的形状与目前报道的不同，很可能是一个新物种。人们认为磁性细菌会响应磁场而移动，但这与磁场大小之间的关系从未被研究过。这次，我们通过改变磁场大小来研究磁性细菌的行为。磁场是正负对称的 0.1Hz 方波，其大小由电流控制，设计为能够施加最大磁通密度 8x10^<-3>[T] 。为了观察，使用微量移液管将含有磁性细菌的液体滴到载玻片的中心，并在顶部放置盖玻片以防止干燥。使用相差显微镜观察磁性细菌的运动，并将图像记录在录像带上并从后面进行分析。在0.5x10^<-4>4[特斯拉]（0.5高斯）以下的弱磁场中，由于环境磁的影响，测量极其困难，因此无法详细测量，但磁通量密度约为5x10-4特斯拉（5高斯，地球磁场的10倍），最高移动速度为3-6毫米/分钟。在高于该值的磁场中，速度会降低，这取决于细菌的坚固程度，但在大约 50x10^<-4>[特斯拉]（50 高斯，地球磁场的 100 倍）时，速度大约为所示值恒定在约2-3毫米/分钟。我们原本预计随着磁场的增加，运动速度也会增加，但我们却发现它反而减少了。为了探究其原因，他们仔细观察了细菌的运动轨迹，发现随着磁场的增大，细菌运动时身体摆动的角度增大，导致运动速度降低。目前正在从细菌鞭毛运动的电子传输系统或物理方面的角度研究摆动角度变化的原因。