銀過酸化物"Ag₂O₃クラスレート"は高い抗菌効果を有する

（宮城県仙台第二高等学校　化学部）◯日置友智、安東沙綾、山田学倫・渡辺尚（教諭）

私たちは高校での化学部活動で偶然にも銀過酸化物Ag₂O₃クラスレートの合成に成功し、その電気伝導性など多くの特異な性質を見出した。活動班のメンバーのうち2人が東北大学「科学者の卵養成講座」の受講生であったこともあり、一昨年からはこの物質の抗菌効果に着目し、同講座のエクステンドコースにて実験、研究を行ってきた。

　銀イオンが抗菌活性を有することは古くから知られており、医療器具をはじめ日常生活用品など様々な形で利用されている。例えば、医療現場では銀を含む合金でコートされた尿管カテーテル、気管内チューブ、銀でコーティングされたガラス製品などがあげられ、生活空間の中では、制汗スプレーや洗濯機などをあげることができる。また、銀が複数の酸化状態を取ることも知られており、典型例としてAg₂O、AgO、Ag₂O₃、Ag₃O₄などがある。しかしながら、これまで銀過酸化物が持つ抗菌活性についてはその効果が推測されながらも、これ調べ、定量化した研究はなかった。銀過酸化物は高い酸化状態の銀イオンを含むため、Ag⁺イオンのみを有するAg₂Oと比べて、より少量で強い抗菌効果が期待される。この効果の定量化およびその発現理由について調べることで、その有用性を判断することができる。期待される応用範囲も、抗菌性樹脂、塗料、浄水器など幅広い。

　私たちはこの物質が抗菌効果を有することを確認したのち、以下の3つの項目について実験を試みた。①Ag₂O₃クラスレートの酸化力②Ag₂O₃クラスレートの水溶性③Ag₂O₃クラスレートの抗菌効果の定量の３つである。この結果、①については濃塩酸を酸化して塩素を発生し、食紅（ニューコクシン）を酸化して分解する（Fig.1）など極めて高い酸化作用を持つことがわかった。②についてはよく知られた銀酸化物であるAg₂Oと比べて20倍もの水溶性を有することがわかった。(Fig.2)③については、Ag₂Oとの比較で、大腸菌の阻止円半径が約1.2倍、制菌数に基づく抗菌効果ではおよそ10倍の効果が確認できた。(Fig.3)　

専門用語の説明

・ クラスレート：包摂化合物。結晶格子によって作られた空間に化学的結合によらず他元素が取り込まれ、安定して存在する化合物。本研究では、参考文献[1]より出願された特許より、この表記を引用した。

参考文献

[1] Fischer P, Jansen M, Zahurak AM (2007) In:Murphy DW, Interrante LV (eds) Inorganic syntheses: nonmolecular solids, vol 30. Wiley, Hoboken, p 50

[2] Naray-Szabo I, Popp K (1963) Z Anorg Allg Chem 322:286