バイオフィルム感染症の治療薬開発を後押しする二つの技術

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二つ目は、簡便で短時間での測定が可能な抗菌活性評価を実施するためのバイオセンサーの合成技術です。

近年では、CO2レーザーや青色レーザーを用いてポリイミドシート上にグラフェン層を効率的に生成できることが報告されており、この材料はレーザー誘起グラフェン（LIG）として知られています。この材料は微細孔構造（図4）をもつため、バイオフィルムに接触させることで細菌を捕捉することができます。細菌を捕捉したLIGを電極として使用すると、細菌の僅かな活性の変化に応じて電極の性質が変化するため、高感度での抗菌活性評価につながると考えられます。

本研究では、LIG電極を用いた新規バイオセンサーを開発することで、従来に比べて簡便に抗菌活性評価を可能とする、LIG電気化学測定プラットフォームを構築できました。高感度なセンサーを作成するためには、電流値の変化を測定するために電極の高導電性が重要ですが、CO2レーザーの照射条件を最適化することでこれを実現しました。表皮ブドウ球菌が形成したバイオフィルムに対し、開発したバイオセンサーを浸し、一定電位を与えた際の電流応答を測定したところ、バイオフィルムに製剤を投与した時間に応じて応答電流値が減少し（図5）、既往の希釈平板法で調べた生菌率の経時変化と同じような挙動を示しました。応答電流の測定は10分程度で可能であり、新規製剤の抗菌効果の評価を大幅に短縮できる可能性があります。

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今後の予定

今後、薬剤耐性菌及び複数菌で形成されるバイオフィルムに対して効果的な製剤の設計を進めていきます。また、様々な菌種、製剤を用いてレーザー誘起グラフェンを電極に用いたバイオセンサーによる抗菌活性評価を実施する予定です。同時に、本バイオセンサーを改良し、高感度で酸化還元反応の測定が可能な系を構築し、活性酸素種の測定を進めます。