学術的背景と研究課題 微生物は地球上で最も広く存在する生命体の一つであり、海洋や土壌、そして人間そのものとも密接に関わっています。人体には約350兆個の微生物細胞（microbial cells）が存在しており、健康や病気の発症・進展と密接な関係を持っています。近年、シーケンシング技術とバイオインフォマティクスの急速な発展により、人体の微生物叢（microbiome）構成やその機能が健康に与える影響を明らかにする研究が数多くなされています。例えば、腸内細菌叢の構成変化は免疫系や疾患発症に影響を与え、肝臓の代謝も腸内微生物の調節を受け、エネルギー消費の低下や脂肪蓄積の促進などを介して代謝疾患の進展に寄与することが証明されています。 実験バイオ医学は微生物―疾患（microbe-disease）...

学術的背景 近年、世界中でSARS（重症急性呼吸器症候群）、MERS（中東呼吸器症候群）、COVID-19（新型コロナウイルス感染症）など、コロナウイルスによる感染症が複数回発生しています。これらの感染症は人類の健康に重大な脅威をもたらしただけでなく、コロナウイルスの突発的感染に対する緊急対策の不備も浮き彫りにしました。コロナウイルス感染はしばしば肺の炎症反応を伴うため、ウイルス感染を抑制しつつ炎症を緩和することが治療の重要な課題となっています。従来の抗体治療は効果的ではありますが、開発サイクルが長く、ウイルスの急速な変異に対応しづらいという課題があります。さらに、抗体依存性増強効果（ADE）も治療効果を低下させる恐れがあります。したがって、新興コロナウイルス感染に迅速に対応でき、かつ抗ウイ...

背景紹介 生きた細菌の生物医学分野での応用は近年、広く注目を集めています。伝統的に、細菌は病原体と見なされ、排除されるべき存在でした。しかし、現代細菌学の発展に伴い、細菌が人体と共生する複雑さや、治療、診断、薬物送達における独自の潜在能力が徐々に認識されるようになりました。化学工学は生物学的安全性の向上と治療効果の改善に革新的なアイデアを提供していますが、生きた細菌を活用した精密医療の全面的な応用は依然として大きな課題に直面しています。特に、生きた細菌が人体に入った後の運命、その生物学的プロセスの複雑さ、そして個別化治療の多様性は、解決が急がれる問題です。さらに、人工知能（AI）と機械学習（ML）技術の導入は、生きた細菌と人体の相互作用を設計・予測する新たな可能性を提供しています。 論文の出...

学術的背景 米（Oryza sativa L.）は世界的に重要な穀物作物であり、世界の約5分の1の人々に主要なカロリー源を提供しています。しかし、米の生産はさまざまな生物的および非生物的ストレスに直面しており、収量の低下を引き起こしています。その中でも、真菌病原体Cochliobolus miyabeanusによって引き起こされる稲の褐斑病（brown leaf spot disease）は広く蔓延する病害であり、米の収量と品質に深刻な影響を与えています。従来の化学農薬は効果が限られているだけでなく、環境に害を及ぼす可能性もあります。そのため、環境に優しく持続可能な病害防除策の開発が急務となっています。ナノバイオテクノロジー、特に銀ナノ粒子（AgNPs）の応用は、その高い抗菌および抗真菌活性...

研究背景 病院感染（nosocomial infections）は医療環境でよく見られる深刻な問題であり、特に再利用可能な医療機器において、交差汚染やバイオフィルム（biofilm）の形成がその主な原因の一つです。この課題に対応するため、研究者たちは金属ナノ粒子を含むコーティング材料を使用して微生物の付着と増殖を防ぐ方法を探求し始めました。銀ナノ粒子（silver nanoparticles, AgNP）はその強力な抗菌および抗真菌特性から注目を集めています。しかし、銀ナノ粒子を医療機器のコーティングに効果的に組み込みながら、材料の物理化学的安定性と抗菌効果を維持することは、まだ解決すべき課題です。 本研究は、銀ナノ粒子とポリエーテルシロキサン（ureasil-polyether, U-PE...

学術的背景 ニッケル酸化物（NiO）は、p型半導体として、その優れた光学特性、化学的安定性、および光エレクトロニクス、光触媒、バイオセンサーなどの分野での広範な応用により注目を集めています。NiOの高透明度、調整可能な導電率、および広いバンドギャップ特性は、太陽電池、光検出器、エネルギー貯蔵システムにとって理想的な材料となっています。しかし、NiOの抗菌性能とバイオメディカル分野での応用可能性は、さらなる研究が必要です。これまでの研究では、NiOが活性酸素種（ROS）を生成することで細菌の成長を抑制できることが示されていますが、その抗菌効率は結晶サイズ、欠陥密度、表面構造などの要因に影響を受けます。 近年、ドーピング技術はNiOの性能を最適化するために広く使用されています。BaO（酸化バリウ...