五重のdogma！赤トンボの羽根のblack silicon状突起が物理的抗菌作用！

【AFP＝時事】細菌が存在しない病室、ドアノブ、台所の調理台などを想像してほしい──しかも細菌を殺すのに熱湯やマイクロ波の放射、殺菌剤の1滴も必要ないとしたら・・・。オーストラリアの科学者らによる驚くべき発見をもたらした背景には、このような発想があった。豪スウィンバーン工科大学（Swinburne University of Technology）のエレーナ・イワノワ（Elena  Ivanova）氏率いる研究チームは26日、昆虫の赤トンボからヒントを得て、細菌を物理的に殺すナノテクノロジー表面構造の発見Black silicon（図1参照）状突起に至ったとの研究論文を英科学誌ネイチャー・コミュニケーションズ（Nature  Communications：http://www.nature.com/ncomms/2013/131126/ncomms3838/full/ncomms3838.html）に発表した。ところで、

１）black silicon とは一体全体何のこと？不勉強の祟りが始まったのか?

２）赤トンボの羽根にblack silicon状突起が形成されているとは！？材質は主に脂質！（表1参照。）

３）赤トンボのblack silicon状突起と合成black siliconとは同じ構造?！ 但し、black silicon は勿論、シリコンで出来ている（表1参照。）

４）black silicon状突起は非常に強力な抗菌作用とは?！

５）機構は全く不明！謎だらけ・・・。

これは筆者にとって五重の驚きである！！  

図1　Scanning electron micrographs of the upper surface of (a) bSi and (b) dragonfly forewings at × 35,000 magnification demonstrate the surface patterns of the two samples. Scale bars, 200?nm. Micrographs tilted at an angle of 53° (inset) show sharper nanopillars of black silicon distinct from one another and approximately twice the height of those of the dragonfly wing. Optical profilometry shows the nanoprotrusions of (c) bSi and (d) dragonfly forewings. Scale bars, 50?μm; inset, 2?μm. Three-dimensional reconstructions based on a displacement map technique further highlight the differences and similarities of (e) bSi and (f) dragonfly forewings.

図2　日本でもお馴染みの赤トンボ。これの前羽にblack silicon と同じナノ突起がある（挿入図）。これが殺菌効果を示した！（Sci-News.comより引用）

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Table 1: Feature comparison of insect wings and black silicon surfaces.

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Surface	Cicada wing (P. claripennis)*	Dragonfly wing (D. bipunctata)	Black silicon
*Cicada wing values are based on previously published data7, 8, 9.
†Values represent the number of average killing rate (cells killed per cm－2?min－1) over 3?h.
Surface characteristics
?Water contact angle	159°	153°	80°
?Chemical composition	Lipids/waxes	Lipids/waxes	Mostly SiO2
?Height of nanoprotrusions	200?nm	240?nm	500?nm
Bactericidal activity
?Effectiveness	Gram-negative	Gram-negative Gram-positive Spores	Gram-negative Gram-positive Spores
Efficiency†
?Versus P. aeruginosa ATCC 9027	2.0 × 105	3.0 × 105	4.3 × 105
?Versus S. aureus CIP 65.8T	N/A	4.6 × 105	4.5 × 105
?Versus B. subtilis NCIMB 3610T	N/A	1.4 × 105	1.4 × 105

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Ｎａｔｕｒｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ：DOI: 10.1038/ncomms3838
Received 7 Jun 2013 | Accepted 25 Oct 2013 | Published 26 Nov 2013
Bactericidal activity of black silicon
Elena P. Ivanova1, Jafar Hasan1, Hayden K. Webb1, Gediminas Gervinskas2,3, Saulius Juodkazis2,3,
Vi Khanh Truong1, Alex H.F. Wu4, Robert N. Lamb4, Vladimir A. Baulin5, Gregory S. Watson6,
Jolanta A. Watson6, David E. Mainwaring1 & Russell J. Crawford1
Black silicon is a synthetic nanomaterial that contains high aspect ratio nanoprotrusions on its surface, produced through a simple reactive-ion etching technique for use in photovoltaic applications. Surfaces with high aspect-ratio nanofeatures are also common in the natural world, for example, the wings of the dragonfly Diplacodes bipunctata. Here we show that the nanoprotrusions on the surfaces of both black silicon and D. bipunctata wings form hierarchical structures through the formation of clusters of adjacent nanoprotrusions. These structures generate a mechanical bactericidal effect, independent of chemical composition. Both surfaces are highly bactericidal against all tested Gram-negative and Gram-positive bacteria, and endospores, and exhibit estimated average killing rates of up to B450,000 cells min1 cm2. This represents the first reported physical bactericidal activity of black silicon or indeed for any hydrophilic surface. This biomimetic analogue represents an excellent prospect for the development of a new generation of mechano-responsive, antibacterial nanomaterials.
DOI: 10.1038/ncomms3838 OPEN

ブラック シリコンは合成ナノマテリアルで、表面に無数のナノ突起を有する。太陽光発電のアプリケーションで使用する単純な反応性イオン エッチング技術により生産する。一般的な自然の世界では、たとえば、赤トンボ の翼の表面を形成している。ここでは合成ブラック シリコンと赤トンボの羽根表面のそれとを比較する。隣接するクラスターの形成を介して、これら構造力学的殺菌効果があり、化学成分とは無関係である。両方の表面がグラム陰性菌およびグラム陽性の細菌、に対して高い殺菌効果：B450, 000 セル min(-1) cm(-2) までの平均殺害率を示した。これは初めて報告された物理的な殺菌ブラック シリコン表面の実際を表しており、生物模倣型例は機械応答性、抗菌性のナノ材料に新世代の開発のための明るい展望を示している。