バイオフィルムを中心とした「ヌメリ」形成のポイントと評価・除去対策

「ヌメリ」の形成制御や防止・洗浄の難しさは、その構造物が常に生長する微生物細胞を中心としたバイオフィルムで形成されているためである。そのため、「ヌメリ」制御法や形成抑制・除去法にはバイオフィルムの構造や性質を知る必要がある。しかしながら、バイオフィルムの構造は単純ではなく、周辺環境や構成微生物種によって異なり、「この対処法で大丈夫」という画一的なものはない。そこで、バイオフィルムを形成する微生物の基本事項を理解することも重要となる。 　本セミナーでは微生物細胞の活動と微生物制御に関する様々な問題点を示しながら、微生物細胞集団であるバイオフィルム制御の難しさを解説する。また、バイオフィルム内の細菌叢の検出法や細胞の生理状態の確認法についても解説する。これらを通して、バイオフィルムの構造と形成過程の知見や、バイオフィルムの防止・洗浄技術についても解説する。

1. 微生物制御と「ヌメリ」に関わる微生物
   1. 一般的な抗菌処理方法
   2. 微生物の分類
   3. 生長する「ヌメリ」、バイオフィルムとは
2. 微生物細胞の生活環
   1. 一般的な微生物細胞の生活環
   2. 微生物の生育に必要な環境条件
      • 栄養
      • 温度
      • pH
      • 水分活性 (湿度)
      • 酸化還元電位 (酸素)
   3. 細菌細胞の構造
      • バクテリア細胞表層構造
      • 真菌類の細胞表層構造
      • 細胞膜構造
   4. 細菌細胞の特徴とストレス耐性
      • 栄養細胞
      • 休眠細胞 (胞子・芽胞・Persister cell)
      • 環境ストレスとストレス応答
        • 熱ストレス
        • 酸化ストレス
        • 飢餓ストレス
3. 「ヌメリ」の原因とバイオフィルム
   1. バイオフィルムが形成する環境について
      • 水/土壌環境
      • 一般住居環境
      • 人工構造物 (木材・金属・コンクリート)
   2. バイオフィルム構造
      • 細胞外多糖
      • 細胞外DNA
      • その他の細胞外基質
      • バイオフィルム細胞
   3. バイオフィルムのストレス耐性
      • 飢餓ストレス
      • その他の環境ストレス
      • 抗菌剤ストレス耐性
   4. バイオフィルム形成・成熟過程
      • 細胞運度と固形物表面付着
      • 固形物表面固着
      • マイクロコロニー
      • バイオフィルム成熟
      • バイオフィルム崩壊
   5. バイオフィルム形成および崩壊に関わる情報伝達システム
      • c – di – GMPによるバイオフィルム形成初期の遺伝子発現制御
      • クオラムセンシングシステムによるバイオフィルム崩壊に向けた遺伝子発現制御
      • その他、バイオフィルム構成成分の合成制御
   6. バイオフィルム制御に向けて
      • バイオフィルム付着部位表面の特徴は?
4. バイオフィルム評価法
   1. コロニーカウント法の問題点
   2. 蛍光染色法を用いた細胞検出と生死判定
   3. 微生物細胞の同定法
   4. 次世代シーケンサーを用いた細菌叢解析
   5. バイオフィルム評価法
      • 染色法
      • 顕微鏡法
      • フローセル法
5. 「ぬめり」・バイオフィルム対策
   1. バイオフィルムと表面構造
   2. バイオフィルム制御・防止技術
      • 界面活性剤洗浄
      • 酸化系抗菌剤
      • 塩素系抗菌剤
      • 細胞外基質分解酵素の活用
      • ファインバブルの活用
      • その他
   3. バイオフィルム対策の問題点
      • 殺菌剤利用における耐性菌出現の問題
6. 今後のバイオフィルム研究とその活用