独立行政法人国立高等専門学校機構 鈴鹿工業高等専門学校（三重県鈴鹿市　校長：竹茂　求　以下「鈴鹿高専」という。）元専攻科中川遼一さんと元材料工学科斎藤開さんがそれぞれの特別研究及び卒業研究において兼松秀行特命教授の指導の下、「ぬめり」として知られるバイオフィルムの検出に二重層のグラフェン膜が有効であることを発見しました。本研究成果は、学術雑誌Sensors（出版社MDPI）に掲載され、ぬめりとして知られているバイオフィルムの発生や成長を測定する技術開発に広く利用されることが期待されます。

実験に使用した検体の構造

インピーダンス測定装置系と兼松研学生が取り組んでいる様子

研究成果の要点

GEAR5.0マテリアルユニットの抗菌・抗ウイルス・抗バイオフィルムプラットフォームで研究を進める学生がMDPI Sensors 誌(ジャーナルインパクトファクター 3.576、 サイトスコアー5.0)に投稿された研究成果です。その内容は、細菌の活動によって材料表面上に形成されるバイオフィルムがセンシングできる可能性を指摘したものです。これまでのバイオフィルムの検出には、高価な電子顕微鏡やレーザー顕微鏡などを用いて定性的な観察に留まっており定量的な評価法が待ち望まれていました。そして、二重層のグラフェン膜を利用することにより、単層膜では機械強度の弱い欠点を克服し且つバイオフィルムを定量化できる方法を開発しました。
GEARマテリアルのプロジェクトは、鈴鹿高専を中核として、鶴岡高専、小山高専、呉高専、大分高専を協力校として日本全国の高専を結んで、協力体制を取り、国内外の大学、研究所、企業間でのオープンサイエンスにより社会実装を図っていくものであり、単独での研究プロジェクトに比べて、学際領域での成果が出やすくなっていることが特徴です。研究の基礎となったのは、鈴鹿高専材料工学科の学生（中川遼一氏：当時鈴鹿高専専攻科、現在名古屋大学大学院在学中、斎藤開氏；当時鈴鹿高専材料工学科5年生、現在東京工大大学院在学中）の特別研究・卒業研究で、上記プラットフォームを利用して、鈴鹿医療科学大学、産総研、日本工業大学，物質材料研究機構、名古屋大学、米国クラークソン大学、ドイツハノーファーライプニッツ大学の協力の下、オープンサイエンスのポリシーに基づいた共同研究を進めた結果です。同論文は，高専機構が企画した国際会議ISATE2021のシンポジウム（2021年9月に開催）のポストジャーナルとしてのMDPI sensorsの特集号に掲載されています。

研究成果

グラフェン膜に形成に被覆された試料（バイオフィルム）

二重層のグラフェン膜に形成されたバイオフィルム標本は電極を装着した銅フォイルにサンドイッチすることで、インピーダンス測定ができるようになります。そして、インピーダンス挙動はバイオフィルムの存否に一致することが明らかとなりました。この事から、単層のグラフェン膜よりも強度の高い二重層のグラフェン膜を用いることによりにそこに付着したバイオフィルムを検知できることを確認しました。
　今回の研究成果は、バイオフィルムの評価法に対する国際規格化への重要な手段としての提案となり、抗バイオフィルムの素材開発を進める多くの企業にとっても不可欠な情報です。そして、私たちの生活するあらゆるところで発生するぬめり（バイオフィルム）の衛生的管理の上でその改善を図るための一役となります。

発表論文URL:https://doi.org/10.3390/s22093548
GEAR5.0マテリアル
https://www.suzuka-ct.ac.jp/gear-materials/

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