研究のタイプ: 医学/生物学の研究 (experimental study)

[大腸菌に対するマイクロ波放射の電磁界に特異的な影響] med./bio.

Specific electromagnetic effects of microwave radiation on Escherichia coli.

掲載誌: Appl Environ Microbiol 2011; 77 (9): 3017-3022

この研究は、亜致死温度下でマイクロ波MWばく露を受けた大腸菌に生じる影響を調べた。実験は、熱による菌の変性を回避するために18 GHzのMWばく露中の温度は40 ℃未満に保たれた。その場合の電界強度は300 V / mであり、吸収電力は1500 kW / m3と計算された。陰性対照として、ペルチェプレートを用いて、最大40 ℃まで、大腸菌の加熱を行なった(熱処理群)。その結果、走査型電子顕微鏡(SEM)による細胞形態の観察では、ばく露終了直後には、ばく露群で、陰性対照群に比べ、有意に異なる細胞形態が観察されたが、10分の経過期間の後の観察において、ばく露群の細胞形態は対照群と同様の状態に戻ったように見えたため、このようなMWの影響は一時的なものであるように見えた;共焦点レーザー走査顕微鏡(CLSM)検査で、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)結合デキストラン(150 kDa)がMWばく露細胞に取り込まれたことが示され、細胞膜内に細孔が形成されたことが示唆された;しかし、細胞生存率実験では、ばく露群の細胞の88 %が、ばく露後に回復したことが示されたことから、MWばく露細胞致死効果はないことが明らかになった、と報告している。

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研究目的(著者による)

To study the effects of microwave irradiation on Escherichia coli applied under a sub-lethal temperature.

詳細情報

In order to ensure that any effects caused by microwave exposure were not purely a result of thermal heating, a heat control with the same temperature gradients (20°C - 40°C - 20°C etc.) was used experienced by the bacteria during microwave exposure.

影響評価項目

ばく露

ばく露 パラメータ
ばく露1: 18 GHz
ばく露時間: 60 s on - 120 s off - repeated three times

ばく露1

主たる特性
周波数 18 GHz
タイプ
  • electromagnetic field
ばく露時間 60 s on - 120 s off - repeated three times
ばく露装置
ばく露の発生源/構造
  • multi-mode microwave cavity
ばく露装置の詳細 frequency of 18 GHz chosen because its wavelength is comparable to the bacterial cell diameter; bacterial samples of 2 ml placed into micro Petri dishes with a diameter of 35 mm; samples placed individually on a ceramic pedestal in the exposure chamber; during the 60 s exposure temperature rise of 20°C/min from 20°C to 40°C; during the 120 s interval sample was cooled on ice back to 20°C with a cooling rate of 10°C/min
パラメータ
測定量 種別 Method Mass 備考
電界強度 300 V/m - 測定値 - -
参照 - - 計算値 - absorbed power: 1500 kW/m³

Reference articles

ばく露を受けた生物:

方法 影響評価項目/測定パラメータ/方法

研究対象とした生物試料:
調査の時期:
  • ばく露前
  • ばく露後

研究の主なアウトカム(著者による)

Scanning electron microscopy analysis performed immediately after microwave exposure revealed that the Escherichia coli cells exhibited a significantly different cell morphology compared to that of the heat controls. This microwave effect, however, appeared to be temporary, as following a further 10 minute elapsed period, the cell morphology appeared to revert to a state that was identical to that of the untreated controls.
Confocal microscopy revealed that FITC-conjugated dextran dye was taken up by the microwave exposed cells, suggesting that pores had formed within the cell membrane.
Cell viability experiments showed that the microwave exposure was not bactericidal, since 88% of the cells recovered after irradiation.
It is proposed that one of the effects of exposing Escherichia coli cells to microwave irradiation under sub-lethal temperature conditions is that the cell surface undergoes a modification that is electro-kinetic in nature, resulting in a reversible microwave-induced poration of the cell membrane.

研究の種別:

研究助成

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