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ホームページ急性毒性と生化学組成に重点を置いたフィコメディエーションによるシプロフロキサシンとノルフロキサシンの除去に関する研究
Scientific Reports volume 13、記事番号: 13911 (2023) この記事を引用
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メトリクスの詳細
シプロフロキサシン (CIP) とノルフロキサシン (NOR) は、水生環境で二成分混合物として頻繁に検出される新興汚染物質のクラスに属し、抗生物質耐性遺伝子や抗生物質耐性細菌の発生の原因となります。 この研究は、5 つの異なる藻類、クロレラ ブルガリス (Cv)、クロレラ ピレノイドサ (Cp)、セネデスムス オブリキュス (So)、テトラデスムス sp (T) およびモノラフィジウム sp (M) の耐性と二成分混合物の除去を調査することを目的としています。 二成分混合物とその除去効率に関する藻類種の生化学的組成への影響は、この研究で初めて報告されています。 急性毒性 (96 時間 EC50) 値は So > Cp > T > M > Cv の順であり、Chlorella vulgaris は 17.73 ± 0.24 mg/L で最も感受性の高い藻類種であり、Scenedesmus obliquus は 39.19 mg/L で最も感受性の低い藻類種です。 ±0.79mg/L。 二成分混合物の除去効率は、So > Cp > T > M > Cv の順であることが判明し、Scenedesmus obliquus は主に寄与する除去機構として生分解により CIP (52.4%) および NOR (87.5%) を除去しました。 さらに、毒性の低い生体内変換産物がScenedesmus obliquusで検出され、生化学的特徴付けにより、脂質（35％）、炭水化物（18％）、およびタンパク質（33％）の方が成長刺激効果が高く、生物の生産に有利であることが明らかになりました。貴重なバイオマス。
抗生物質の世界的な消費量は、先進国では人口 1,000 人あたり 635 単位から 674 単位に、発展途上国では 1,490 単位から 1,593 単位に増加しました1。 研究では、投与された抗生物質の 50 ～ 80% が親化合物として糞便や尿を介して排泄され、水生環境に到達すると報告されており、これが抗生物質耐性遺伝子 (ARG) の発生につながり、世界的に公衆衛生上の懸念を引き起こしています 2 。 ARG により毎年、欧州連合諸国では 25,000 人の乳児、米国では 23,000 人の乳児、インドでは 58,000 人の乳児が死亡しています3,4。 都市廃水は、病院廃水と比較して、抗生物質汚染の主な発生源です。 メタゲノム分析により、60 か国の下水処理場では ARG が分散して分布していることが明らかになったため、下水処理場 (下水処理場) はこれらの汚染物質を除去するように設計されていません 5、6、7。 インドは、世界のジェネリック医薬品需要の 50% を満たしている第 3 位の製薬産業が活発に行われており、2030 年までに 84% 増加すると予測されている医薬品消費量上位 5 国の 1 つです8,9。 フルオロキノロン (FQ) は、世界市場の 17% を占める 3 番目に大きな抗生物質に属し、呼吸器および尿路感染症の治療に広く使用されている重要な種類の抗生物質です 10,11。 シプロフロキサシン (CIP) とノルフロキサシン (NOR) は地表水で最も頻繁に検出される FQ であり、その過剰使用により世界的に検出率が 50% を超えており、ng/L から µg/L12 の範囲のさまざまな濃度で検出されています。
これらの汚染物質の処理には、さまざまな従来の処理方法や先進的な処理方法を使用できますが、運営費と維持費が高いため、都市の下水処理場での利用は制限されています。 これらの汚染物質の不完全な石灰化により、水生生物にとって有毒な変質生成物が生成され、大きな懸念となっています6。 微生物による生分解は、環境への優しさと費用対効果の利点を備えた、これらの汚染物質の処理における優れたアプローチです 12,13。 FQ は従来の下水処理場では容易に生分解されませんが、特定の微生物種で処理すると FQ を生物学的に処理できます 14。 藻類は抗生物質の対象外の生物であり、バイオマス生産の利点を生かして廃水を処理して栄養素、有機汚染物質、重金属を効果的に除去することが知られています6,15。 CIP と NOR はフィコメディエーションについてテストされており、研究では藻類種が汚染物質を個別に生分解する能力を示しています 16、17、18、19。 クロレラ・ブルガリス (Cv)、クロレラ・ピレノイドサ (Cp)、およびセネデスムス・オブリキュス (So) は、CIP (Cv) 85% (Cv)、79% (Cp)、および 75% (So) を除去し、NOR については 52% を除去する可能性を示しています。初期濃度 CIP (0.029 μg/L) と NOR (0.032 μg/L) を別々に使用した場合の (Cv)、50% (Cp)、および 43% (So)20。 CIP と NOR はインドの地表水で二元混合物として検出され、最大検出濃度は 6.5 mg/L (CIP) と 0.52 mg/L (NOR) でした21。