Mutans streptococciに関する界面電気化学的研究 : 表面特性に影響を及ぼす因子について
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概要
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歯表面への細菌の初期付着現象を界面化学的に解明する講座の一連の研究の一つとして, 本研究では, Mutans streptococciのゼータ電位に対して, さまざまな分散溶液の条件がどのような影響を及ぼすのか, またその変化がハイドロキシアパタイト(HAp)との間に働く表面ポテンシャルエネルギーにどのような変化を及ぼすのかについて検討した. 細菌には, Streptococcus rattus BHT(S. rattus BHT), S. cricetus HS-6, S. mutans GS-5, S. mutans OMZ175, S. mutans OMZ49, S. sobrinus K-1-R, S. sobrinus K-1, S. sobrinus 6715および S. sobrinus SL-1を用い, 通法に従って培養, 集菌および洗浄し, 試料とした. 溶液は, pH (2.0〜9.0)およびイオン強度(0.01〜0.15)を変化させたリン酸緩衝液ならびに NaCl, Nal, NaNO_3, Na_3PO_4, KCl, CaCl_2, ZnCl_2. AlCl_3, SnCl_4, NaFあるいは chlorhexidineを 1×10^<-7>〜1×10^<-3>Mの濃度になるように調整したpH7.0, イオン強度0.03のリン酸緩衝液を用いた. これらの溶液に濃度が10^8cells/mlになるように細菌を分散させ, 光散乱電気泳動式ゼータ電位測定装置を用いて, ゼータ電位を測定した. 最小発育阻止濃度(MIC)および最小殺菌濃度(MBC)は, 液体培地希釈法にて判定した. また, 表面ポテンシャルエネルギーは電気二重層相互作用力とファンデルワールス力をそれぞれ通法に従って算出し, その和から求めた. その結果, 各細菌のゼータ電位は, 増殖速度の速い細菌ほど負に大きくなる傾向を示すとともに, 血清型aおよびb型において負に大きく, b, fおよびg型において負に小さくなった. このように細菌の基本的特性とゼータ電位は関連のあることが示唆された. 各細菌のゼータ電位は, pHが高くなるに従って負に大きくなったが, その影響の大きさは菌種によって異なった. また, 各細菌のゼータ電位はイオン強度の低下に伴って負に小さくなったが, その値は決して正の値をとることはなかった. 溶液中にNaCl, Nal, NaNO_3, KCl, CaCl_2および ZnCl_2が存在しても, 各細菌のゼータ電位にはほとんど変化がなく, Na^+, K^+, Ca^<2+>, Zn^<2+>, Cl^-, I^-および NO^-_3は, 各細菌のゼータ電位に対して無関係イオンであることがわかった. これに対して, 溶液中にNa_3PO_4が存在すると, 各細菌のゼータ電位はわずかに負に大きくなり, 逆にAlCl_3および SnCl_4が存在すると, 正に大きくなって符号の反転が生じた. このことから, PO^<3->_4, Al^<3+>および Sn^<4+>は, 各細菌に対する電位決定イオンであることがわかった. また, 溶液中に NaFおよび chlorhexidineが存在する場合も, 各細菌のゼータ電位は, 正に大きくなって符号の反転が生じた. しかし, これらの物質の各細菌に対するMICおよびMBCが今回の設定濃度範囲内に存在することから, これらの電位の変化は細菌の活性低下に伴う表面の変性によるものであることが示唆された. さらに, 細菌-HAp間に働く表面ポテンシャルエネルギーの極大反発力値である Vmaxは, ゼータ電位の大きい殺菌の場合, 溶液のpHの上昇, イオン強度の低下および溶液中にAl^<3+>, Sn^<4+>, F^<4->あるいは chlorhexidine が存在しないことによって大きくなるが, ゼータ電位の小さい殺菌の場合, イオン強度の低下によってのみ大きくなることがわかった. 以上の結果から, Mutans streptococciのゼータ電位は, 溶液のpH, イオン強度ならびに多価の陽イオンなどの存在によって影響されることがわかった. また, 表面ポテンシャルエネルギーによって細菌のHApへの付着を阻止するためには, 溶液のpHを高く, またイオン強度を小さくし, しかも溶液中に多価の陽イオンを含まないことが重要であることがわかった.
- 1996-09-25
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