ナノザイムによる抗生物質汚染物質の触媒分解

抗生物質は20世紀における最も重要な医学的発見の一つであり、微生物を不活化・殺滅する強力な作用により、ヒトの健康管理において広く使用されています。現在、抗生物質の広範な使用に伴い、スルファメトキサゾール、スルファジアジン、テトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、エリスロマイシン等の一般的な抗生物質が、生態系中から高濃度で検出されています。したがって、抗生物質汚染問題に対しては、標的を絞った対策が不可欠です。

抗生物質の分解に一般的に用いられる手法には、吸着、生分解、高度酸化プロセス（AOP）があります。ナノザイムは水中の抗生物質残留物を効果的に除去でき、過酷な環境条件下でも適用可能です。Creative Enzymes は、抗生物質汚染物質の触媒分解に用いる各種ナノザイムを提供し、ナノザイム分野におけるお客様の研究を支援します。

ナノザイムによるテトラサイクリンの分解

• テトラサイクリン（TC）は最も広く使用されている抗生物質の一つですが、吸収されなかったTCの大部分は水環境へ排出され、ヒトの健康および水生生態系に対する潜在的リスクとなります。

図1 多面体Fe₃O₄ナノザイムに基づくテトラサイクリンの分解。

• Creative Enzymesは、硫酸第一鉄およびチオ硫酸ナトリウムを前駆体として、140℃にて水熱法により露出面を有する多面体Fe₃O₄ナノザイムを合成します。
• その結果、多面体Fe₃O₄ナノザイムは広いpH範囲でUV-Fenton反応を触媒します。本分解システムは優れた化学的安定性および分解活性を有し、光触媒型酵素触媒の調製・開発に新たな可能性をもたらします。
• また、水熱法によりAg系ナノザイム複合体も調製しています。本酵素はTCに対して高い光触媒分解効率を示し、繰り返し試験の結果から当該複合体が光触媒的に安定であることが示されています。

ナノザイムによるスルホンアミド系抗生物質の分解

• スルホンアミド系抗生物質は、世界的に最も生産・使用されている抗生物質の一つです。スルファジアジン、スルファメトキサゾール、スルファジアジン・ジメチルピリミジン等を含む合成抗生物質の一群です。
• スルファメタジン（SMT）への長期曝露は、水生生態系の安全性を深刻に脅かします。
• 当社ではFe/Cu二金属ナノザイムを調製し、H₂O₂触媒分解プロセスに適用しています。独自の構造および組成により、ナノザイムはH₂O₂活性化後に優れた吸着特性および触媒特性を示します。初期溶液が酸性条件下でSMTを除去可能です。

図2 Fenton反応に基づくFe/Cuペルオキシダーゼ様システムにおけるSMT分解の反応機構。

• さらに、酸化鉄ナノザイムを触媒として用い、H₂O₂とのFenton様反応を形成することで、スルホンアミド系抗生物質に対して良好な分解効果を得ています。

Creative Enzymes は、最先端技術および酵素に関する豊富な専門知識を共有し、お客様の研究ならびにプログラム開発を促進できることを嬉しく思います。当社サービスにご関心をお持ちの方、またはご不明点がございましたら、どうぞお気軽にお問い合わせいただくか、オンラインでのお問い合わせをご利用ください。