Ag₂O₃ Clathrate is a Novel and Effective Antimicrobial Agent

Ando, S.; Hioki, T.; Yamada, T.; Watanabe, N.; Higashitani, A. J. Mater. Sci. 47, 2928 (2012). DOI: 10.1007/s10853-011-6125-0

先日茨城の女子高生がBZ反応における新発見によりJournal of Physical Chemistry A誌に論文を発表したことをお伝えしましたが(記事：茨城の女子高生が快挙！)^[1]、今度は仙台の女子および男子高校生がやってくれました。

仙台第二高等高校の化学部に所属する３名らが行った研究を、東北大学科学者の卵養成講座（独立行政法人科学技術振興機構「未来の科学者養成講座」委託事業）において行われた研究をJournal of Material Science誌に報告しましたので、彼らの研究内容について紹介したいと思います（公立の第二高等学校というところが共通しているのは偶然でしょうか）。論文は東北大学科学者の卵養成講座（独立行政法人科学技術振興機構「未来の科学者養成講座」委託事業）の協力の下執筆されたとのことです（2011.11.29.加筆訂正）。

銀を用いた制汗スプレーなどの商品が一般的に出回っている事からもお分かりかと思いますが、銀イオンにはある種の抗菌活性があることが知られています。実はその機構はいまだ明らかになっているわけではありませんが、ヒポクラテスが既に銀の効能について言及していたとされており、保存性の向上を目的とした銀のミルクボトルの利用を始め、抗生物質が登場する前から第一次世界大戦においても薬品として銀（もしくはその化合物）は利用されてきました。現代でもスルファジアジン銀（通称ゲーベンクリーム）が火傷や傷口の細菌感染を抑えるのに処方されることがあります。ただし、何でもかんでも銀イオン入りの商品が必ずしも効果が期待出来るものばかりではないと思いますので慎重に商品を吟味されることをお奨めいたします。

ゲーベンクリームの成分(スルファジアジン銀）

さて、仙台二高化学部の諸子が行った研究は硝酸銀水溶液の電気分解という非常に基本的な実験に始まります。白金電極を用いて電気分解を行ったところ、陰極側には銀が、陰極側には黒光りする針状結晶が生じました。この針状結晶をX-線結晶回折によって分析したところ、Ag₂O₃のクラスレート（包接化合物）であることが分かりました。銀には３種の酸化物、酸化銀(I) (Ag₂O)、一酸化銀 (AgO)、酸化銀(III) (Ag₂O₃)が知られています。一酸化銀は二価ではなく一価と三価の混合物とみなされていることから、銀は一価のみならず三価も可能ということです。Ag₂O₃はNaClO₄とAgClO₄水溶液の電気分解によって得られることは知られていましたが、今回の方法は非常に安価にAg₂O₃を生成する方法です。

また、Ag₂O₃は必ずしも注目されていた物質ではなく、その性質や利用法もよく知られていませんでしたが、彼らは抗菌活性について調査しました。その結果、Ag₂O₃クラスレートはAg₂Oよりも大腸菌に対する抗菌活性が１０倍強いことを明らかとしました。飽和水溶液を比較すると得られたAg₂O₃はAg₂Oの１８倍程銀イオン(I)をその水溶液に含んでいること、さらに高い酸化力を示すことを明らかにしており、これらが高い抗菌作用をもたらしているのかもしれません。
安価に製造でき、強い活性を提供出来る事から様々な領域での広範囲の利活用が期待されるとのことです。

銀酸化物粉体を用いた大腸菌の生育阻害活性試験（論文より引用）

茨城の女子高生の件もそうですが、多くの高校生が若く溢れる活力を化学に注いでくれることは大きな喜びです。素朴な実験から大きな発見が生まれる事もあるでしょうし、何より化学実験を通じた新発見の喜びと興奮を体験することで、未来の科学者が育まれることを期待しています。高校の化学部の顧問の先生頑張って下さい！

参考文献

1. Onuma, H.; Okubo, A.; Yokokawa, M.; Endo, M.; Kurihashi, A.; Sawahata, H. J. Phys. Chem. A ASAP, DOI: 10.1021/jp200103s

 

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