特集　マイクロ・ナノバブル(1)-いろいろつかえるマイクロ・ナノバブル,
巻頭言
特集にあたって
独立行政法人産業技術総合研究所　高橋　正好
海の魚と川の魚がひとつの水槽内で共存して泳ぐ(下図)という,あたかも竜宮城のような不思議な世界を実現したのは「ナノバブル」と呼ばれる超微小気泡である.ナノバブルは直径が1$\mu$mにも満たない小さな気泡であり,長期に持続していることが特徴である.通常,この様に微小な気泡を水中で発生させると,気泡内部に含まれる気体が急速に周囲の水に溶け出すため,気泡はほぼ瞬間的に消滅する.ところがナノバブルの場合,気泡の周囲を高濃度のイオン類が取り巻いていており,内部の気体が水に溶解することを抑制することで長期に安定化していると考えられている.これはマイクロバブルと呼ばれる直径50$\mu$m以下の微小気泡を利用して生成することで初めて可能になった技術である.
淡水魚と海水魚の共存,弱った魚の急速な回復,水没状態で花を咲かせ続ける胡蝶蘭など不思議な効果が注目されてきたナノバブルであるが,これを医療やバイオなどの実用分野で有効に活用しようという研究が活発化している.また,ナノバブルのベースであるマイクロバブルについても,これ自体が非常に新しい技術であり,水処理や環境改善,化学工学,農水産業などの分野で応用が進められつつある.
「泡(あわ)」は我々に大変になじみの深い存在であるが,微小な気泡が通常とは異なった効果を発揮することが明らかになったのは21世紀の幕開けと時期をほぼ同じくしている.この様な新しい技術であるマイクロバブルやナノバブルを実用の場で如何に使いこなしていくか,このことが技術開発の主体である.また,そのための作用メカニズムの解明が急務の課題となっている.本特集はマイクロバブルやナノバブルへの取り組みで中心的な役割を果たしている研究者が最新の情報を提供することにより日本発の技術である極微小気泡の応用展開の推進に寄与することを目的としている.

マテリアル インテグレーション 2009年5月号
MATERIALS INTEGRATION マイクロ・ナノバブル(1)-いろいろつかえるマイクロ・ナノバブル

マイクロバブルとナノバブルの基礎と工学的応用
■著者
産業技術総合研究所　高橋　正好

■要約
直径が50μmに満たない微小気泡(マイクロバブル)は,気体を溶解させる効果が強いため,水中で縮小してついには消滅する.これは気液界面が縮小する現象であるが,この過程において界面が持つ特異な効果が強調されて出現する.その結果,フリーラジカルの発生やナノバブルとしての安定化など,通常の気泡では想定し得ない現象を生じる.本稿ではそのメカニズムと工学的応用の可能性について紹介する.


マイクロバブルの農業分野への利用の可能性
■著者
明治大学農学部農学科　玉置　雅彦

■要約
従来のオゾン殺菌技術は培養液中での拡散率が悪く殺菌効果が低いことから,大量の培養液を効率よく殺菌できる技術導入が求められていた.液相でのオゾンガスの安定性を高めるためにバブルの大きさをマイクロレベルまで微小にしたオゾンマイクロバブルは,オゾンによる処理効率と安定性を飛躍的に高めていることから農業分野での利用が有望視されている.そこで,マイクロバブルの農業分野での利用の可能性について,オゾンマイクロバブルによる水耕培養液の殺菌効果について検討した.その結果,低濃度のオゾンマイクロバブルを培養液中で発生させ,オゾンを溶存させ培養液に殺菌効果を保持させれば,培養液を介した根への病原菌の侵入は防げると考えられた.今後は,水耕栽培培養液の殺菌システムとしてオゾンマイクロバブルの利用が期待される


マイクロバブルの水産・養殖分野への応用
■著者
独立行政法人水産総合研究センター屋島栽培漁業センター　場長　山本　義久

■要約
現在でのマイクロ・ナノバブルの水産分野での応用事例は多くはないが,カキやマダイなどの魚介類養殖の一部で実用化され,大きな効果が現れている.また,将来の養殖の主流になると考えられる陸上での閉鎖循環飼育システムへマイクロ・ナノバブルの特性を生かした装置開発が進められる等,応用技術開発に大きな期待がかかっている.今後はマイクロ・ナノバブルの特性を用いて沿岸での環境汚染の修復を含めた多面的な研究の展開に期待する.


ナノバブルの医療分野への応用
■著者
東京医科歯科大学医学部　眞野　喜洋

■要約
今後どの種類の癌腫に対してどの種類のナノ液をどのように投与したら良いかは動物実験ならびにその作用機序を含めて更なる検証が必要である.しかし,異常細胞を叩くことで正常な生体内環境を整えようとするナノ液の効用は生体のhomeostasisを維持させる上で確かな機能を有しているものと思われる. 　ナノの生体への影響について現在知りうる範囲の極く一部の試験結果を例示したが,何れにしてもナノ液が人の健康,病態の予防,改善,治療へと波及しうる可能性を見いだす端緒となる様に思われる. 　ナノ液は人の平均寿命と健康寿命との差を如何に縮める事ができるかのkey wordの一つになるものと予測している.


ナノバブル水の歯周治療への応用
■著者
東京医科歯科大学歯学部附属病院　維持系診療科 歯周病外来　荒川　真一

■要約
歯周炎治療の基本は,プラークコントロールと呼ばれる歯肉と歯の境界領域(歯肉縁上)の細菌の塊(プラークまたはバイオフィルム)を患者さんが自身で除去することで,これが実行されていない状況では歯石の除去(スケーリング)などの歯周治療の次のステップを実施しても治療効果が上がらないだけでなく,却って逆効果を及ぼしてしまいます.しかし,口の中は見えにくく,歯の裏側(舌側,口蓋側)や歯と歯の間(歯間部)のプラークを除去することは非常に困難です. 　オゾンナノ水には優れた殺菌能があることが明らかにされています.そこで,オゾンナノ水を含嗽剤として使用していただき,ブラッシング(プラークコントロール)の困難な部位に存在する細菌の除去(殺菌)を行い,結果として患者さんの負担が軽減されることを目的として研究を進めています.


酸素ナノバブルの抗炎症・抗細胞増殖作用--血管内皮および平滑筋細胞における効果--
■著者
自治医科大学循環器内科　北條　行弘

■要約
この動脈硬化発症の初期段階に血管内皮細胞の炎症が重要な役割を果たすことが知られています.血管内皮細胞の炎症は高血圧,高脂血症糖尿病喫煙などで助長されその中心には酸化ストレスや炎症性サイトカインが重要な役割を果たすことが明らかになっています.近年では肥満による内臓脂肪の蓄積によってもたされるメタボリック症候群や慢性腎臓病があらたな危険因子として注目されています. 　ナノバブルは大きさがマイクロバブル以下の微小気泡であり,植物の生長促進作用や海洋生物の創傷治癒効果などさまざまな生理活性を有していると考えられています.我々のグループはナノバブルが血管の炎症・増殖を抑える作用を有するかどうかを細胞実験で確認しました.


連載
近代日本のセラミックス産業と科学・技術の発展に尽力した偉人,怪人,異能,努力の人々(34)浅野総一朗の波乱に満ちた生涯と事業の栄枯盛衰,浅野セメント(株)の発展(1)
■著者
宗宮　重行


連載
プレゼン修行拾遺録[5]四十四の手習い
■著者
物質・材料研究機構 光材料センター　轟　眞市