◎　「ぬめり」と「耐性化」を打破する、現場のためのバイオフィルム完全撤去マニュアル！

バイオフィルムの
除去、防止と形成阻害剤の開発

◇第１章　バイオフィルム形成メカニズム◇

2節　レンサ球菌のクオラムセンシングのメカニズム
はじめに
１．レンサ球菌の代表的なクオラムセンシング
　1.1　ComCDE
　1.2　LuxS/AI-2
　1.3　Rgg/SHP
　1.4　その他
２．主要なレンサ球菌のクオラムセンシングによるバイオフィルム形成への関与
　2.1　肺炎球菌
　2.2　ミュータンス菌
　2.3　A群レンサ球菌
３．レンサ球菌クオラムセンシング系に対する阻害剤開発と構造生物学的知見
　3.1　ComA
　3.2　ComD/CSP
　3.3　LuxS
　3.4　Rgg2/Rgg3
おわりに

3節　黄色ブドウ球菌のバイオフィルム形成と薬剤耐性獲得
１．黄色ブドウ球菌
２．黄色ブドウ球菌による感染症
３．バイオフィルム形成と病原性
４．相変異とバイオフィルム
５．バイオフィルムと遺伝子水平伝達
６．SCCmecのバイオフィルムでの伝達
７．まとめ

4節　バイオフィルムにおける膜小胞の機能的役割
はじめに
１．細菌の膜小胞形成機構
　1.1　細菌の細胞膜構造
　1.2　膜小胞の形成機構
２．バイオフィルムのライフサイクルと膜小胞
　2.1　膜小胞によるバイオフィルム形成促進
　2.2　膜小胞によるバイオフィルム脱離促進および形成阻害
３．緑膿菌バイオフィルムにおける膜小胞産生
　3.1　緑膿菌バイオフィルムにおける膜小胞産生誘発因子
　3.2　付着菌体による活発な膜小胞形成
４．バイオフィルムにおける膜小胞の生理的機能
　4.1　細胞間相互作用と環境応答における役割
おわりに

5節　バイオフィルムによる金属腐食のメカニズムとその対策

◇第２章　バイオフィルムの各種評価法◇

◇第３章　抗バイオフィルム製品開発のための評価法◇

2節 住環境の汚れに関係するバイオフィルムの形成抑制試験
はじめに
１．住生活環境において頻繁に検出されるバイオフィルム形成微生物
　1.1　ピンク汚れと Methylobacterium 属、Rhodotorula属
　1.2　水回りの黒ずみと Cladosporium属、Exophiala 属
　1.3　無色または褐色のぬめり
２．住環境を模したバイオフィルムの形成試験
　2.1　微生物の薬剤耐性化を模した継代評価法
　2.2　バイオフィルム形成評価
おわりに

3節 96ピンプレートリッドを用いた抗バイオフィルム素材のスクリーニング法
はじめに
１．従来法の課題
２．96ピンプレートリッドを用いたバイオフィルム試験法の特長
　2.1　測定プロセスの簡略化と作業効率の向上
　2.2　試験再現性の向上とバラツキの抑制
３．バイオフィルム形成条件の確立
４．バイオフィルム形成量測定法とその適用例
　4.1　バイオフィルム形成阻害効果測定
　4.2　バイオフィルム除去効果測定
５．バイオフィルム内微生物代謝活性測定法とその適用例
おわりに

4節　各種素材表面におけるバイオフィルムの定量法と抗バイオフィルム性能の評価法開発
はじめに
１．BF成長量の新規な評価法、Plate-hanging法
２．BF菌体に対する抗菌活性の新規な評価法、Biofilm replica法
３．抗カビ性能の新規な評価法、Mycelial invasion distance法
おわりに

◇第４章　抗バイオフィルム剤の種類と特徴◇

はじめに
１．微生物の付着を妨げる材質・表面機能物質
　1.1 析出結晶原因イオンの除去　
　1.2 材料の表面粗さ
　1.3 接触角
２．付着してくる微生物の対処技術
　2.1 薬剤による分解
　2.2 物理的除去
　　2.2.1　紫外線照射
　　2.2.2　超音波照射
　　2.2.3　電気的作用
　　2.2.4　氷結作用の利用
　　2.2.5　光触媒材料チタン
３．付着微生物の増殖抑制，バイオフィルムを形作る主要成分である細胞外多糖(EPS)脱離技術
　3.1 洗浄除去
　3.2 薬剤による除去

◇第５章 細菌の付着防止から見る抗バイオフィルム剤の開発 ◇

2節　微細加工と生物模倣による細菌付着抑制素材の開発
はじめに
１．細菌付着機構と表面微細構造による制御
２．微細表面構造と抗菌作用の自然界事例
　2.1　微細表面構造による抗菌作用の仕組み
　2.2　代表的生物表面の微細構造と抗菌作用
３．自然界模倣型モスアイ構造の抗菌性評価
　3.1　人工モスアイ構造による抗菌性評価
　3.2　材料依存性による抗菌性評価
４．微細加工技術の現状と課題
　4.1　フォトリソグラフィ
　4.2　ナノインプリントリソグラフィ
　4.3　3Dプリンティング
　4.4　エッチング
おわりに

3節　バイオミメティック界面設計による医療機器感染の抑制
はじめに
１．医療機器での感染が成立する分子機構と抗菌戦略の限界
２．バイオミメティック界面設計と2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマー
３．実際の医療機器におけるMPCポリマー表面処理の効果
　3.1　縫合糸におけるMPCポリマー表面処理と感染抑制
　3.2　人工股関節におけるMPCポリマー表面処理と長期感染抑制
　3.3　コンタクトレンズにおけるMPCポリマー表面処理と眼感染リスク低減
　3.4　光反応性MPCポリマーによる義歯表面の防汚および感染予防処理
４．結語：抗菌薬使用から感染抑制材料の応用へ ― 医療機器設計におけるパラダイム転換

◇第６章　バイオフィルムの形成阻害メカニズムと抗バイオフィルム剤の開発◇

1節　クオラムセンシング阻害によるバイオフィルムの形成抑制効果
はじめに
１．クオラムセンシングによる遺伝子発現制御
　1.1　細胞間シグナリング
　1.2　クオラムセンシング阻害のストラテジー
２．AHLトラップ法
　2.1　シクロデキストリンのAHLトラップによるクオラムセンシング阻害効果
　2.2　AHLトラップによるバイオフィルム形成阻害
３．AHL分解酵素によるクオラムクエンチング
　3.1　AHLラクトナーゼによるバイオフィルム形成阻害
　3.2　AHLラクトナーゼによるバイオファウリング抑制
おわりに

2節　樹脂製ナノピラーのバイオフィルム形成阻害効果の評価
はじめに
１．ナノピラーによる物理的バイオフィルム形成阻害の基本原理
　1.1　昆虫の翅のナノ構造に学ぶ物理的殺菌作用
　1.2　初期付着阻害とバイオフィルム形成抑制
２．樹脂材料を用いたナノピラー表面の特徴と意義
　2.1　無機材料ナノピラーとの比較における樹脂材料の位置づけ
　2.2　樹脂製ナノピラー表面における物性変化
３．樹脂材料を中心としたナノピラー構造設計の基本的な考え方
　3.1　ナノピラーの配列密度の影響
　3.2　ナノピラー高さの影響
　3.3　直径および先端形状の影響
　3.4　樹脂製ナノピラー作製技術の概要
４．樹脂製ナノピラーによる抗付着・抗バイオフィルム効果
　4.1　COPナノピラー構造を用いた抗バイオフィルム性能評価
　4.2　樹脂製ナノピラーが示す細菌種依存的付着阻害特性
　4.3　構造可動性および細菌付着配向制御型ナノピラーによる抗バイオフィルム機能の高度化
５．樹脂製ナノピラーの応用展望と技術的課題
　5.1　医療分野への応用可能性
　5.2　食品・包装・産業分野への展開
　5.3　技術的課題と今後の研究方向
おわりに

3節 フェノール系抗菌剤のバイオフィルム形成阻害効果
はじめに
１．フェノール系抗菌剤〜イソプロピルメチルフェノール〜
　1.1　イソプロピルメチルフェノールの抗菌効果
　1.2　イソプロピルメチルフェノールの抗菌メカニズム
２．イソプロピルメチルフェノールのバイオフィルム形成阻害効果
　2.1　緑膿菌およびミュータンス菌バイオフィルムに対する形成阻害効果
　2.2　洗口液モデル処方でのバイオフィルム形成阻害効果
３．ミュータンス菌におけるバイオフィルム形成阻害の相乗効果
　3.1　IPMP製剤によるミュータンス菌バイオフィルム形成阻害の相乗効果
　3.2　界面活性剤のウェル表面改質によるミュータンス菌の初期付着に与える影響
　3.3　IPMPによる糖転移酵素の遺伝子発現抑制効果
　3.4　相乗効果メカニズムのまとめ
４．おわりに

4節　ヘパリン類似物質のアクネ菌バイオフィルム形成への抑制作用
はじめに
１．ヘパリン類似物質によるAI-2阻害
２．ヘパリン類似物質によるC. acnesのバイオフィルム形成抑制
３．C. acnesのバイオフィルム形成抑制によるIPMPの殺菌効果向上
おわりに

5節 アビエチン酸系化合物の抗バイオフィルム効果
はじめに
１．アビエチン酸系化合物の抗菌効果・抗バイオフィルム効果と特徴
　1.1　抗菌効果
　1.2　抗バイオフィルム効果
　1.3　細菌への生育への影響
　1.4　安全性
　1.5　応用研究
２．社会実装への展開
　2.1　抗菌抗バイオフィルムシート
　2.2　抗菌抗バイオフィルム樹脂
　2.3　抗菌抗バイオフィルム木材
３．おわりに

6節 一価銅化合物や脂肪酸エステルによる抗バイオフィルム効果
はじめに
１．一価銅化合物の抗微生物性
　1.1　一価銅化合物の抗菌・抗ウイルス性
　1.2　一価銅化合物の抗バイオフィルム性
２．脂肪酸エステルの抗バイオフィルム性
　2.1　脂肪酸の抗バイオフィルム性
　2.2　脂肪酸エステルを応用した抗バイオフィルムコーティング
　2.3　脂肪酸エステルを応用した抗バイオフィルム樹脂材料
　2.4　脂肪酸エステルによる抗バイオフィルム性発現のメカニズム
３．今後の抗バイオフィルム材料としての展開
おわりに

7節 遠紫外線の歯周病菌バイオフィルムへの効果
はじめに
１．遠紫外線と遠紫外線照射装置
　1.1 遠紫外線の特徴
　1.2 遠紫外線照射装置
２．遠紫外線の歯周病菌に対する殺菌効果
　2.1 遠紫外線の歯周病菌に対する殺菌効果
　2.2 紫外線照射後の歯周病菌へのPI取り込みとCPDの形成
３．遠紫外線による歯周病菌バイオフィルムの破壊効果
　3.1　遠紫外線による歯周病菌バイオフィルムの破壊効果
　3.2　遠紫外線照射後のバイオフィルム内の生菌量の変化
　3.3　遠紫外線照射後のバイオフィルムの形態的変化
４．遠紫外線のバイオフィルムの破壊メカニズム

8節 低次元セラミックスのバイオフィルムの形成抑制
はじめに
１．無機ナノシートの多様性と抗菌応用の背景
２. α-ZrP NSの物理的抗菌性
　2.1　無機ナノシートの物理的抗菌機構：エッジ効果とラッピング効果
　2.2　濁度法およびQCM法による動的抗菌性評価
３．異種金属イオンをドーピングしたチタン酸ナノシート（M-TNS）の化学的抗菌性
　3.1　M-TNSの合成および化学分析
　3.2　Cu, Ag-TNSの抗菌活性
　3.3　WST?1アッセイおよび酸化酵素模倣活性評価に基づくCu?TNSの抗菌機序の推定
　3.4　酸化還元電位に依存したMn-, Fe-TNSの抗菌強度
　3.5　イオン半径と酸化還元電位の異なる金属イオンのドーピングによるTNSの抗菌性能の設計
おわりに

9節 食品成分からのバイオフィルムを抑制する成分の探索
はじめに
１．茶カテキンによるバイオフィルム阻害
２．ブドウ果皮抽出物によるバイオフィルム阻害
３．シイタケ抽出物によるバイオフィルム阻害
４．ヤマブシタケ抽出物によるバイオフィルム阻害

◇第７章　口腔内、感染由来のバイオフィルムの制御、除去、防止対策◇

2節　生薬による口腔内細菌のバイオフィルム形成阻害効果
はじめに
１．口腔内のバイオフィルム感染症
　1.1 口腔内の微生物の特徴
　1.2 う蝕の原因となる細菌の特徴
　1.3 歯周病の原因となる細菌の特徴
　1.4 口腔内に存在する真菌
２．生薬によるバイオフィルム形成の抑制
　2.1 生薬と漢方薬
　2.2 口腔細菌によるバイオフィルム形成を抑制する生薬
３．生薬の口腔内への応用
４．口腔バイオフィルム制御の課題

3節　緑藻抽出エキスの抗バイオフィルム作用
はじめに
１．口腔バイオフィルムの構成と関係する菌類
２．植物及び海藻レクチンとバイオフィルム制御について
３．海藻レクチンによる口腔細菌に対する作用
　3.1　緑藻ミル由来レクチンによる初期付着抑制
　3.2　緑藻ミル由来レクチンと抗菌剤との併用によるハイブリット膜の形成
　3.3　抗菌剤/ミル抽出物ハイブリッドコーティングによる菌付着抑制作用
４．まとめ

4節　経鼻ワクチンによる口腔バイオフィルム形成阻害効果
はじめに
１．S. mutans由来ベジクルと卵殻由来水酸アパタイト経鼻ワクチンの性状
　1.1 S. mutansが放出するベジクルの精製と分析
　1.2 ベジクルと卵殻由来水酸アパタイトの凝集体の観察
２．ベジクルと卵殻由来水酸アパタイトの経鼻免疫により誘導された免疫応答
　2.1 粘膜IgA応答
　2.2 全身IgG応答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　2.3 誘導された抗体のGTFsに対する反応性
　2.4 ベジクルと卵殻由来水酸アパタイトの経鼻免疫による樹状細胞の活性化
　2.5 ベジクルと卵殻由来水酸アパタイトの経鼻免疫により誘導された免疫応答の極性
３．誘導されたIgGによるバイオフィルム形成阻害効果
おわりに

5節　茶カテキンによる口腔バイオフィルムの制御：分子メカニズムから臨床・材料応用への展開

6節　ヨード処理技術によるバイオフィルムの形成抑制
はじめに
１．バイオフィルムの形成過程
　1.1　初期付着（可逆的付着）
　1.2　固着（不可逆的付着）
　1.3　マイクロコロニー形成
　1.4　バイオフィルム成熟
　1.5　分散（離散）
2．ヨードの抗菌作用の特性
　2.1　ヨードの殺菌メカニズム
　2.2　広域抗菌スペクトル
　2.3　耐性菌の出現抑制
３．ヨード加工チタン製インプラントの表面構造と特性
　3.1　ヨードコーティング構造
　3.2　ヨードコーティングの生物学的特性
４．in vitroおよびin vivoでの抗バイオフィルム効果
　4.1　in vitroにおける細菌付着抑制効果
　4.2　in vivoにおける細菌付着抑制効果
おわりに

7節　医療器具内部の洗浄における複雑な有機汚染物質の酵素による分解
はじめに
１．洗浄剤用途の酵素について
　1.1 洗浄剤中の酵素の役割
　1.2 医療器具洗浄剤用途の酵素
２．EPSの分解を意図した新たな酵素種
３．単離菌由来EPSに対する効果の検証
　3.1 実験方法
　3.2 実験結果と考察
４．おわりに

◇第８章　生活環境で発生するバイオフィルムの具体的な制御、除去、防止対策◇

2節　温泉などの浴槽水からのレジオネラ症とバイオフィルム対策
はじめに
１．レジオネラ属菌（Legionella spp.）とレジオネラ症（Legionnaires' disease）について
　1.1 レジオネラ属菌（Legionella spp.：以下L spp.）の特性
　1.2 レジオネラ症（Legionnaires' disease：以下LD）
２．洗浄清掃の対象確認項目「関わる五つの要因と解決や改善へ」及び関連する法令
　2.1 LD 発生源（感染源）に関わる五つの要因とその解決や改善のための洗浄清掃の対象確認項目・捉えどころ
　2.2　法令で決められている「浴槽水中の細菌数」の水質基準は（表3）である
　2.3　L spp.検出（陽性）時やLD患者発生時における事案広報及びマスメディア報道につながる法令
　2.4　バイオフィルム等の洗浄清掃や消毒の関連法令
３．実際の入浴施設設備の概要及び洗浄清掃箇所について
　3.1 実際の入浴施設設備のL spp.検出（陽性）可能性ハザードマップと洗浄清掃箇所例
　3.2 バイオフィルムの潜在的な部分例
４．「�B浴槽・浴場系」のバイオフィルム洗浄（化学）方法の事例及び洗浄評価
　4.1 過酸化水素水（液体）による方法
　4.2 過炭酸ナトリウム（粉末）による方法
　4.3 粉末酸性剤と過炭酸ナトリウム塩類剤等の二段階処理による方法
　4.4 酸性化亜塩素酸ナトリウム（液体）ASC（Acidified Sodium Chlorite）による方法
　4.5　洗浄効果の例と洗浄評価に関して
５．バイオフィルム消毒処置方法における高濃度塩素消毒について
６．おわりに

3節　銅錯体添加による過炭酸ナトリウムの除菌効果の向上
はじめに
１．銅錯体の添加効果
　1.1 アルギン酸ナトリウムの粘度低下効果
　1.2 標準菌株に対する除菌効果
　　1.2.1　黄色ブドウ球菌、大腸菌、枯草菌に対する除菌効果
　　1.2.2　レジオネラ属菌に対する除菌効果
　1.3　ポリ-γ-グルタミン酸ナトリウムに対する分解効果
　1.4　銅錯体の過酸化水素活性化触媒効果に対するキレート剤の影響
　1.5　まとめ
２．モデル循環水槽への効果
　2.1 循環水配管モデル系でのバイオフィルム作成と採取
　2.2 循環水配管モデルにおける菌叢解析結果
　2.3 まとめ
おわりに

◇第９章　食品で発生するバイオフィルムの具体的な制御、除去、防止対策◇

1節　天然無機材料を利用したバイオフィルムの制御と食品の保存への応用
はじめに
１．貝殻焼成カルシウムの抗微生物活性
　1.1 細菌（栄養細胞）
　1.2 細菌芽胞
　1.3　ウイルス
　1.4 真菌
　1.5 抗菌メカニズム
２．貝殻焼成カルシウムの抗バイオフィルム活性
３．貝殻焼成カルシウムの食品保存への応用
　3.1 カット野菜・野菜・フルーツ類
　3.2 食肉・魚介類
　3.3 米
４．その他
　4.1 環境殺菌
　4.2 パッケージング・ゲル・塗料材料

2節　食品工場におけるバイオフィルムの評価と洗浄剤による除去効果
はじめに
１．食品工場におけるバイオフィルム形成菌の実態調査
２．各種材料におけるバイオフィルム形成量の評価
３．洗浄剤によるバイオフィルムの除去
　3.1 各種材料に形成したバイオフィルムの洗浄剤による除去効果
　3.2 製造器具・装置に形成したバイオフィルムにおける市販洗剤の除去効果
４．まとめ

◇第10章　工場、機械、配管で発生するバイオフィルムの具体的な制御、除去、防止対策◇

2節　医薬品製造に用いる製薬用水におけるバイオフィルム
―形成機構の理解と包括的管理戦略―
はじめに
１．製薬用水システムにおけるバイオフィルムの形成機構と特性
　1.1　バイオフィルムとは何か
　1.2　対策を困難にする理由
　1.3　製薬用水システムにおけるバイオフィルムのライフサイクル
　1.4　製薬用水システムにおけるバイオフィルムが形成されやすい場所
　1.5　クオラムセンシング(バイオフィルムの社会性)
２．バイオフィルムの除去戦略の有効性と限界
　2.1　除去の原則と困難性
　2.2　効果が限定的な除去方法とその理由(単一の化学薬剤による処理)
　2.3　効果的な除去戦略(多段階アプローチ)
　　2.3.1　熱水およびピュアスチームによるサニタイゼーション
　　2.3.2　化学薬剤の組み合わせ
　　2.3.3　物理的処理との組み合わせ
３．バイオフィルムの予防戦略(最も効果的なリスク管理)
　3.1　予防戦略の原則
　3.2 単独の予防戦略の限界
　3.3　包括的な予防戦略
　　3.3.1　設計による対策(Engineering Controls)
　　3.3.2　運転管理による対策(Procedural Controls)
４．バイオフィルムの予防的管理を支援するモニタリング戦略
　4.1　従来の微生物試験(培養法)の限界
　　4.1.1　サンプリングの構造的限界
　　4.1.2　生物学的な検出限界
　4.2　データの傾向分析による間接的なモニタリング手法
　　4.2.1　エンドトキシンのモニタリングによる早期アラート：
　　4.2.2　微生物測定データの挙動パターン：
　4.3　バイオフィルム管理を強化するモニタリング技術
　　4.3.1　迅速微生物試験法(RMM)の活用および各種検出技術
　　　4.3.2　バイオフィルム形成を可視化するクーポン試験片

3節　工作機械設備内におけるバイオフィルムと除去・制御のポイント
はじめに
１．水溶性切削油剤に繁殖しやすい細菌とバイオフィルム
　1.1 水溶性切削油剤の成分・使用環境
　1.2 水溶性切削油剤に繁殖しやすい細菌
２．工作機械の構造とバイオフィルム
３．工作機械設備での適用が考えられるバイオフィルム除去・制御技術
　3.1 ファインバブル
　3.2 超音波
　3.3 ガス圧
　3.4 紫外線
　3.5 その他（形成予防技術）

4節　食品工場における設備洗浄とバイオフィルム除去
はじめに
１．食品製造におけるバイオフィルムの弊害
２．洗浄の基本の確認
　2.1　洗浄性を配慮した食品製造設備の基本
　2.2　洗浄液の流速
　　2.2.1　配管
　　2.2.2　プレート式熱交換器
　　2.2.3　タンク
３．機器の衛生的な構造および使い方
　3.1　衛生的な構造
　3.2　衛生的な使い方
　3.3　機器本体の表面粗さ
　3.4　バイオフィルム防止のさらなる留意点
　　3.4.1　水分の残留を防止する
　　3.4.2　窪みや溝などを排除する
　3.5　洗浄結果の評価
４．バイオフィルムの除去と殺菌
　4.1　バイオフィルムの除去操作として
　　4.1.1　洗浄操作の改善
　　4.1.2　洗浄剤による改善
　4.2　バイオフィルムの殺菌操作では
　　4.2.1　熱殺菌
　　4.2.2　薬剤殺菌
　　4.2.3　実際の現場では
５．衛生管理の国際化とともに

5節　過酢酸製剤の特徴とバイオフィルム対策としての使用事例
はじめに
１．バイオフィルムの脅威
２．過酢酸製剤とは
　2.1 過酢酸製剤の成分
　2.2 過酢酸製剤の殺菌作用
　2.3 過酢酸製剤のバイオフィルムに対する効果
　2.4 食品添加物としての過酢酸製剤
３．過酢酸製剤の各種試験データ
　3.1 有機物接触による失活テスト
　3.2 ステンレスに対する腐食性テスト
　3.3 各種微生物に対する殺菌効果データ
　3.4 細菌芽胞に対する殺菌効果データ
４．食品工場での使用事例
　4.1 ソース、たれ、調味料等の製造工場での事例
　4.2 チラー水配管のバイオフィルム剥離事例
　4.3 米飯加工のベルトコンベアの事例
　4.4 酒蔵でのサニテーションの事例
５．導入にあたっての注意点
おわりに

6節　バイオフィルムの発生原因となる微生物の総菌／生菌の検査
はじめに
１．微生物の存在が疑われる不具合
　1.1 製造用水が汚染されている可能性
　1.2 処理槽が汚染されている可能性
２．従来の微生物検査法とバイオフィルム評価の課題
　2.1 培養法の概要
　2.2 バイオフィルム評価における問題点
３．直接観察による微生物評価
　3.1 蛍光染色法
　3.2 現場管理で求められる評価法
　3.3 微生物迅速検出装置を使った菌数測定
おわりに