薬剤師トップ  〉 ファーマスタイル  〉 知識  〉 Medical Diagram  〉 クマゼミの羽に隠された驚くべき作用とは?
check
【特定薬剤管理指導加算】「イ(RMP)」「ロ(選定療養)」算定Q&A
Medical Diagram

クマゼミの羽に隠された驚くべき作用とは?

2018年11月号
昆虫の羽の法則の画像

クマゼミなどの透明な羽は、林立する“突起”で物理的に細菌を殺す

2018年8月、「関大チーム 最強『セミの羽』抗菌材 安全な製品開発期待」という見出しの記事が毎日新聞のニュースサイトに掲載されました1)。クマゼミの羽の構造をまねて、強力な抗菌効果がある材料を作り出すことに、関西大学システム理工学部機械工学科教授の伊藤健氏のチームが世界で初めて成功した、というものです。セミの羽と抗菌材が、いったいどのように関係しているのでしょうか。
この抗菌材の開発のベースとなる驚くべき発見が2012年に報告されています2)。豪スウィンバーン工科大学のエレーナ・イワノワ氏が率いる研究チームが、抵抗力の低下した人に呼吸器感染症や尿路感染症、敗血症などを引き起こす緑膿菌に対して、セミの羽が強力な殺菌作用を及ぼすことを見出したのです。同研究チームはベニヒメトンボを用いてさらに研究を推し進めました3)。トンボの羽の表面を電子顕微鏡で見ると、高さ240ナノメートル(1ナノメートル=10億分の1メートル)の突起が林立しています。びっしりと並んだ突起によって羽の表面積が増え、細菌の吸着量が増加することに加え、この構造自体が細菌を引き寄せる力(毛細管力)を持っています。そのため、この“トラップ”にかかった細菌は身動きできなくなります。そして、突起により細菌の細胞壁が変形し、破壊されて死滅してしまいます。つまり、セミやトンボの羽は、林立した突起によって “物理的”に殺菌していたのです。
このような羽に似た物質があれば、抗菌材として活用が期待できます。探索に乗り出したイワノワ氏らは、細菌を殺す表面構造を持つ物質を突き止めます。その物質とは「ブラックシリコン」。1990年代に偶然発見された物質で、これをソーラーパネルに用いることで発電効率を高めた太陽光発電システムが開発されています。ブラックシリコンの表面を触っても滑らかですが、高さ500ナノメートルの突起が並んでおり、セミやトンボの羽の構造に酷似しています。このトンボの羽とブラックシリコンに、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、枯草菌の3種を付着させ、効果を調べました。この中でも枯草菌は、芽胞と呼ばれる耐久性の高い細胞構造を有しています。すると、羽もブラックシリコンも極めて強力な殺菌能力を持っていました。なお、殺菌効果を示すのはクマゼミやベニヒメトンボなどの透明な羽に限るようです。
伊藤氏らは、この構造を人工的に再現しました。記事によれば、ケイ素樹脂の板を無数の樹脂製ビーズ(直径約200ナノメートル)でコーティングし、上から金を薄く載せます。これを特殊な液体に浸すと、ケイ素樹脂と金が接した部分だけが削られ、クマゼミの羽とほぼ同じ200ナノメートル大の円柱形の突起構造ができあがりました。この材料の表面に大腸菌を付着させると、24時間後の生存率は日本工業規格(JIS)で抗菌性が認められる1%を大きく下回ったそうです。
現在、薬剤を用いた抗菌加工製品が出回っていますが、アレルギー疾患の誘発など、人体への影響が懸念されています。表面の構造だけで抗菌できれば安全性は高く、トイレや台所用品、医療機器などに応用できます。昆虫の持つ構造が人間の役に立つ──。とてもユニークな製品開発物語ではないでしょうか。

  1. 毎日新聞HP, 2018年8月29日
    https://mainichi.jp/articles/20180829/k00/00e/040/301000c
  2. Ivanova EP, et al. Small 2012; 8: 2489-2494
  3. Ivanova EP, et al. Nat Commun 2013; 4: 2838. DOI: 10.1038/ncomms3838

この記事の関連キーワード

この記事の冊子

特集

妊婦がかかる糖尿病「妊娠糖尿病」の実態とは?

妊娠すると女性の体内では胎児を育てるために糖代謝動態に大きな変化が現れます。「妊娠糖尿病」は妊娠中に発症する、糖尿病には至っていない糖代謝異常のことを言います。

妊婦がかかる糖尿病「妊娠糖尿病」の実態とは?の画像
専門医+エキスパートに聞くよりよい服薬指導のための基礎知識

糖尿病患者の服薬指導

糖尿病を発症すると細小血管障害、大血管障害により全身にさまざまな合併症を起こす。治療は合併症の予防とADL(日常生活動作)の維持、QOLの向上を目指して行われます。糖尿病における薬物療法と服薬指導とは?

糖尿病患者の服薬指導の画像
専門医+エキスパートに聞くよりよい服薬指導のための基礎知識

糖尿病患者のアドヒアランス向上の決め手は?

糖尿病では、患者自身が糖尿病についての理解を深め、定期的に検査を受けて血糖や血圧、脂質、肥満がコントロールできているかを確認する必要があります。血糖コントロールの不良例は、薬剤師が服薬状況を把握しコントロール不良の原因を見極めなければなりません。

糖尿病患者のアドヒアランス向上の決め手は?の画像
ここに注目!知っているようで知らない疾患のガイセツ

知っているようで知らない 疾患のガイセツ 閉塞性動脈硬化症

閉塞性動脈硬化症は、「歩くと足が痛い」という症状から下肢のみに関する疾患と認識されがちですが、動脈硬化に起因する全身疾患として捉えるべき疾患です。今回は重松邦広氏に、糖尿病など動脈硬化性疾患との関連も含めて解説していただきました。

知っているようで知らない 疾患のガイセツ 閉塞性動脈硬化症の画像
Medical Diagram

クマゼミの羽に隠された驚くべき作用とは?

クマゼミの羽の構造をまねて、強力な抗菌効果がある材料を作り出すことに、関西大学システム理工学部のチームが世界で初めて成功しました。セミの羽と抗菌材がどのように関係しているのでしょうか。

クマゼミの羽に隠された驚くべき作用とは?の画像
Special Report

骨粗鬆症患者のための電子薬歴システムの活用とは?

骨粗鬆症治療の中心は薬物療法だが、患者は痛みなどの自覚症状がないことも多く、1年で約半分は脱落するとされ、治療の継続が課題になっている。

骨粗鬆症患者のための電子薬歴システムの活用とは?の画像
Special Report

編集部が選ぶ患者指導箋 糖尿病編

服薬指導の際に欠かせない患者指導箋。製薬企業各社から多種多様な指導箋が配布されています。編集部が独断と偏見で選んだ「おすすめ患者指導箋」をご紹介します。

編集部が選ぶ患者指導箋 糖尿病編の画像
Early Bird

急性骨髄性白血病の最新治療

急性骨髄性白血病は高齢者で多く発症することが知られている。死亡率が高く、治療選択肢はほとんどないのが現状だ。現状の課題と最新治療について、腫瘍内科教授の三谷絹子氏の講演をお届けします。

急性骨髄性白血病の最新治療の画像
韓国語で服薬指導

服薬指導:1日3回毎食後1錠お飲みください

韓国人の患者さんが来局した際に知っておきたい基本的な会話を紹介する本シリーズ。今回は服薬指導について。「1日3回毎食後1錠お飲みください」。これを韓国語で言うと!

服薬指導:1日3回毎食後1錠お飲みくださいの画像

この記事の関連記事

人気記事ランキング