(57)【要約】  【解決手段】  微生物膜の発達における二糖類トレハロースの役割が発見されたことに基づき、バイオフィルムを処理するための組成物および方法が開示される。身体で伝搬されるバイオフィルムを全身的および局所的に治療する様々な実施形態において、前記方法は、バイオフィルム形成部位でバイオフィルムのゲル基質を適切に分解するのに十分な提示時間、トレハロース、トレハロースを分解する酵素を他の単糖類と併用して投与する工程を含む。前記方法は、前記バイオフィルムに存在するタンパク質および脂質を分解するタンパク分解酵素、線維素溶解酵素、および脂肪分解酵素などの他の酵素と併用投与する工程、および前記バイオフィルムの根底にある特殊なタイプの感染性病原体に対して抗菌薬を投与する工程も含む。さらに、医療装置表面のバイオフィルムおよび工業環境に存在するバイオフィルムの分解に対処する方法も開示される。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法であって、前記表面にトレハロースを接触させる工程を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記方法は、さらに、
前記医療装置の縫合用カフ構造にトレハロースを含浸させる工程と、
前記カフを人工弁のアセンブリに取り付ける工程と
を有するものである方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、この方法は、さらに、
固定化したトレハロースコーティングで前記人工弁をコーティングする工程を有するものである方法。
【請求項４】
請求項１記載の体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は中心静脈カテーテルおよび導尿カテーテルにおけるバイオフィルム形成および増殖を予防するものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１のフラッシュ溶液を作成する工程と、
前記カテーテルを前記第１のフラッシュ溶液で流す工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２のフラッシュ溶液を作成する工程と、
前記カテーテルを前記第２のフラッシュ溶液で流す工程と
を有するものである方法。
【請求項５】
請求項４記載の体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、この方法は、さらに、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）多菌性抗生剤（ｐｏｌｙｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ）の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３のフラッシュ溶液を作成する工程と、
前記カテーテルを前記第３のフラッシュ溶液で流す工程と
を含むものである方法。
【請求項６】
請求項１記載の体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は、さらに、
トレハロースを支持構造化合物に固定する工程と、
前記医療装置のバイオフィルムに脆弱な表面に前記支持構造化合物を結合する工程と
を有するものである方法。
【請求項７】
請求項６記載の体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記装置はａ）中心静脈カテーテル、ｂ）導尿カテーテル、ｃ）内視鏡、およびｄ）医療用インプラントから成る群から選択されるものである方法。
【請求項８】
請求項7記載の体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は、さらに、
前記装置表面に抗菌薬を含浸させる工程を有するものである方法。
【請求項９】
請求項１記載の体液および組織に曝露した表面を呈示する医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は、さらに、
高分子の付着に抵抗性を示す表面を前記装置に作成する工程と、
前記表面内にトレハロースを固定化する工程と
を有するものである方法。
【請求項１０】
体外に使用される医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法であって、前記方法がａ）トレハロースに前記装置を曝露させる工程と、ｂ）前記装置にトレハロースを付着させる工程とから成る群から選択される方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法はコンタクトレンズおよびレンズケースのバイオフィルム形成および増殖を予防し、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１のレンズ処理溶液を作成する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２のレンズ処理溶液を作成する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３のレンズ処理溶液を作成する工程と、
有効となる提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で、前記処理溶液をレンズおよびレンズケースに適用する工程と
を有するものである方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は、さらに、
トレハロースを含む持続放出製剤を作成する工程と、
前記製剤を前記医療装置のバイオフィルムに脆弱な表面に結合する工程と
を有するものである方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記製剤は持続放出製剤中に少なくとも１つの抗菌薬を含むものである方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置を前記第１の処理溶液に液浸させる工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｄ）キレート剤、およびｅ）酵素安定剤から成る群から選択される第２の処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置を前記第２の処理溶液に液浸させる工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置を前記第３の処理溶液に液浸させる工程と
を有し、前記液浸が有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、前記第１の処理溶液は、トレハラーゼの酵素活性を最適にする温度で温度管理されるものである方法。
【請求項１６】
請求項１４記載の方法において、この方法は、前記バイオフィルムで汚染された表面に超音波を照射する追加の工程を含むものである方法。
【請求項１７】
請求項１４記載の方法において、前記医療装置が透析装置の構成要素を有するものである方法。
【請求項１８】
請求項１０記載の医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置のバイオフィルムで汚染された表面を前記処理溶液に液浸させる工程と、
前記溶液および前記液浸した表面に、前記バイオフィルム分解に超音波を使用してトレハロース活性を得るために適した周波数および強度の超音波を照射する工程と
を有するものである方法。
【請求項１９】
請求項１８記載の医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、この方法は、この後さらに、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置のバイオフィルムで汚染された表面を前記第２の処理溶液に液浸させる工程と、
前記第２の溶液および液浸した表面に、前記バイオフィルム分解に超音波を使用してトレハロース活性を得るために適した周波数および強度の超音波を照射する工程と、
ａ）キレート剤の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）酵素安定剤の水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置のバイオフィルムで汚染された表面を前記第３の処理溶液に液浸させる工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第４の処理溶液を作成する工程と、
前記医療装置のバイオフィルムで汚染された表面を前記第４の処理溶液に液浸させる工程と
を順次含み、前記液浸が有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項２０】
請求項１０記載の医療装置のバイオフィルム形成および増殖を予防する方法において、歯科用装置の送水管のバイオフィルム予防をターゲットとするものであり、前記方法は、さらに、多段階の手順として、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を作成する工程と、
有効となるのに十分な時間、バイオフィルムを曝露するため、前記第１の処理溶液を前記歯科用装置の送水管に注入する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、ｃ）脂肪分解酵素、ｄ）キレート剤、およびｅ）酵素安定剤から成る群から選択される試薬を含む、第２の処理溶液を作成する工程と、
有効となるのに十分な時間、バイオフィルムを曝露するため、前記第２の処理溶液を前記歯科用装置の送水管に注入する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を作成する工程と、
有効となるのに十分な時間、バイオフィルムを曝露するため、前記第３の処理溶液を前記歯科用装置の送水管に注入する工程と
を有し、前記処理溶液の前記注入が、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項２１】
生物においてバイオフィルムによる感染を治療する方法であって、前記方法は第１のトレハロース製剤を前記感染に投与する工程を有する方法。
【請求項２２】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、この方法は、多段階の手順を用いた発生部位の感染の局所治療を含むものであり、前記多段階の手順は、
ａ）トレハロースおよびｂ）トレハロースと他の単糖類から成る群から選択される製剤を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される製剤を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される製剤を投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項２３】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、前記方法は、さらに、
ａ）遅延放出型のトレハロースのみおよびｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項２４】
請求項２３記載のバイオフィルムによる感染を全身的に治療する方法において、滲出のないバイオフィルムによる中耳炎および滲出が認められる中耳炎の治療をターゲットしているが、鼓室チューブは利用しないものである方法。
【請求項２５】
請求項２４記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、滲出のないバイオフィルムによる中耳炎および滲出が認められる中耳炎の治療をターゲットしているが、鼓室チューブは利用しないものであり、前記方法は、さらに、局所治療方法として、
鼻腔内膜に局所的に、ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を投与する工程と、
鼻腔内膜に局所的に、ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を投与する工程と、
鼻腔内膜に局所的に、ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を投与する工程と
を有し、前記鼻腔内膜への前記化合物の前記局所投与は、前記鼻腔および副鼻腔から中耳への感染拡大を治療するために利用され、前記投与それぞれは、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、鼓室チューブを留置し、滲出が認められる中耳炎をターゲットするものであり、この方法は、さらに、
前記鼓室チューブの表面をａ）トレハロース、ｂ）他の単糖類、ｃ）前記感染に存在する前記病原菌に特異的な抗生剤、ｄ）多菌性抗生剤、およびｅ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物で覆う工程と、
耳に前記チューブを留置する工程と
を有するものである方法。
【請求項２７】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項２８】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、消化管感染の治療をターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）遅延放出型のトレハロースのみ、ｃ）トレハロースと他の単糖類との併用、およびｄ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、ｃ）脂肪分解酵素、およびｄ）他の消化酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項２９】
請求項２８記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、下部消化管感染を局所的に治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、多段階の局所手順として、
かん腸により、バイオフィルム形成部位に、ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との混合水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される化合物を投与する工程と、
かん腸により、バイオフィルム形成部位に、ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される化合物を投与する工程と、
かん腸により、バイオフィルム形成部位に、ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される化合物を投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で、有効となるのに十分な量の化合物を用いて行われるものである方法。
【請求項３０】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、消化管感染を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）遅延放出型のトレハロースのみ、ｃ）トレハロースと他の単糖類との併用、およびｄ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物と消化酵素を併用し、消化管に投与する工程を有するものである方法。
【請求項３１】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、上気道のバイオフィルムによる感染を局所的に治療することをターゲットとたものであり、この方法は、さらに、多段階の手順として、
ａ）点滴注入、ｂ）洗浄、ｃ）噴霧、ｄ）ゲル塗布、およびｅ）軟膏塗布、またはそのいずれかの組み合わせから成る群から選択される方法により、ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物をバイオフィルム形成部位に投与する工程と、
ａ）点滴注入、ｂ）洗浄、ｃ）噴霧、ｄ）ゲル塗布、およびｅ）軟膏塗布、またはそのいずれかの組み合わせから成る群から選択される方法により、ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物をバイオフィルム形成部位に投与する工程と、
ａ）点滴注入、ｂ）洗浄、ｃ）噴霧、ｄ）ゲル塗布、およびｅ）軟膏塗布、またはそのいずれかの組み合わせ成る群から選択される方法により、ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物をバイオフィルム形成部位に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項３２】
請求項３１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、上気道のバイオフィルムによる感染を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、全身投与法として、
ａ）遅延放出型のトレハロースのみおよびｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項３３】
請求項３１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、上気道のバイオフィルムによる感染を治療することをターゲットとしたものであり、全身投与法として、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と
を含み、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項３４】
請求項３１記載の方法において、緑膿菌感染をターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、
アルギン酸リアーゼ酵素の投与を有し、前記酵素は多糖類アルギン酸を分解するために利用されるものである方法。
【請求項３５】
請求項３１記載の方法において、連鎖球菌属感染をターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、
デキストラナーゼ酵素の投与を有し、前記酵素は多糖類デキストランを分解するために利用されるものである方法。
【請求項３６】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、下気道のバイオフィルムによる感染を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、全身投与法として、
ａ）遅延放出型のトレハロースのみおよびｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項３７】
請求項３６記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、下気道のバイオフィルムによる感染を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、下気道を治療する工程として、
ａ）点滴注入、ｂ）洗浄、ｃ）噴霧、ｄ）ゲル塗布、およびｅ）軟膏塗布、またはそのいずれかの組み合わせから成る群から選択される方法により、ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を鼻腔および副鼻腔に投与する工程と、
ａ）点滴注入、ｂ）洗浄、ｃ）噴霧、ｄ）ゲル塗布、およびｅ）軟膏塗布、またはそのいずれかの組み合わせから成る群から選択される方法により、ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を鼻腔および副鼻腔に投与する工程と、
ａ）点滴注入、ｂ）洗浄、ｃ）噴霧、ｄ）ゲル塗布、およびｅ）軟膏塗布、またはそのいずれかの組み合わせから成る群から選択される方法により、ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を鼻腔および副鼻腔に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項３８】
請求項３７記載の方法において、前記他の単糖類がａ）アルギン酸リアーゼおよびｂ）デキストラナーゼから成る群から選択される化合物であり、前記単糖類は多糖類アルギン酸およびデキストランを分解するために利用されるものである方法。
【請求項３９】
請求項３６記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、下気道のバイオフィルムによる感染を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、さらに、
多段階の局所治療で気管支肺胞洗浄を行う工程を有するものであり、この工程は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４０】
請求項３９記載の方法において、前記他の単糖類がａ）アルギン酸リアーゼおよびｂ）デキストラナーゼから成る群から選択される化合物であり、前記単糖類は多糖類アルギン酸およびデキストランを分解するために利用されるものである方法。
【請求項４１】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、下気道のバイオフィルムによる感染を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、全身投与法として、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４２】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、自然弁心内膜炎、感染性心内膜炎、および留置カテーテル敗血症を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、全身投与法として、
ａ）遅延放出型のトレハロースのみおよびｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項４３】
請求項４２記載の方法において、この方法は、多段階の手順を用いた発生部位の感染の局所治療を含み、前記多段階の手順は、
ａ）トレハロースおよびｂ）トレハロースと他の単糖類から成る群から選択される第１の製剤を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される第２の治療製剤を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される第３の治療製剤を投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４４】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、自然弁心内膜炎、感染性心内膜炎、および留置カテーテル敗血症を治療することをターゲットとしたものであり、この方法は、全身投与法として、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４５】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、前立腺炎の局所治療を含み、多段階の手順により、カテーテルから前立腺管内のバイオフィルム形成部位に直接投与するものであり、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液、およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を投与する工程と、
タンパク分解酵素および線維素溶解酵素を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４６】
請求項４５記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、バイオフィルムによる慢性細菌性前立腺炎の全身療法を含むものであり、前記方法は、さらに、
ａ）遅延放出型のトレハロースのみおよびｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項４７】
請求項４５記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、バイオフィルムによる慢性細菌性前立腺炎の全身療法を含むものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４８】
請求項２１記載のバイオフィルムによる尿路感染を治療する方法において、以下の多段階の手順による膀胱への点滴注入により上記感染を局所的に治療する工程を有するものであり、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項４９】
請求項４８記載のバイオフィルムによる尿路感染を治療する方法において、バイオフィルムによる尿路感染の全身療法を含むものであり、前記方法は、さらに、
ａ）遅延放出型のトレハロースのみおよびｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される消化管化合物を投与する工程と
を有し、前記トレハロースおよび単糖類の前記遅延放出が、前記トレハロースおよび単糖類の前記投与されたタンパク分解酵素への曝露を回避し、上部消化管に天然で存在するタンパク分解酵素への曝露を回避するように調節されるものである方法。
【請求項５０】
請求項４８記載のバイオフィルムによる尿路感染を治療する方法において、バイオフィルムによる尿路感染の全身療法を含むものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類との併用から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤、ｂ）多菌性抗生剤、およびｃ）他の抗菌薬から成る群から選択される化合物を全身に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項５１】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、眼球のバイオフィルムによる感染をターゲットとしたものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を眼に投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を眼に投与する工程と、
ａ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を眼に投与する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項５２】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、歯牙感染および歯周炎をターゲットとしたものであり、前記方法は、さらに、
トレハロースと、ａ）口内洗浄液、ｂ）ジェル、およびｃ）歯磨き粉から成る群から選択される化合物とを併用した治療用製剤を作成する工程と、
前記製剤を歯および口腔組織に投与する工程と
を有するものである方法。
【請求項５３】
請求項５２記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、歯牙感染および歯周炎をターゲットとしたものであり、前記製剤はさらに他の単糖類を有するものである方法。
【請求項５４】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、歯の清掃中のバイオフィルムの予防および治療をターゲットとしたものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を投与する工程と、
抗菌性化合物の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を投与する工程と
を有し、各工程が、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類および単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために調節され、歯科医院で行う歯の清掃中に経口投与されるものである方法。
【請求項５５】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、口腔手術におけるバイオフィルムの予防および治療をターゲットとしたものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を投与する工程と、
ａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素から成る群から選択される第２の処理溶液を投与する工程と、
抗菌性化合物の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を投与する工程と
を有し、各工程が、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために調節され、歯牙手術中およびその前後に口腔組織に投与されるものである方法。
【請求項５６】
請求項２１記載のバイオフィルムによる感染を治療する方法において、歯内治療におけるバイオフィルムの予防をターゲットとしたものであり、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロース、ｂ）他の単糖類、およびｃ）歯内治療における歯の治療に一般的に使用される物質を有する治療用製剤を作成する工程と、
前記製剤を適切な歯および歯肉表面に投与する工程と
を有するものである方法。
【請求項５７】
パイプライン系においてバイオフィルム形成および増殖を処理する方法であって、パイプラインに含まれるバイオフィルムをトレハロースで処理する工程を有する方法。
【請求項５８】
請求項５７記載のパイプライン系のバイオフィルム形成および増殖を処理する方法において、前記方法は、さらに、
トレハロースを含む水溶液を作成する工程と、
パイプラインの石油の流れに、前記パイプラインの内面にすぐ隣接し、前記パイプラインの石油の流れの中心を囲むように流れる環状層として、限られた量の前記水溶液を導入する工程と
を有し、前記環状水層がパイプラインのバイオフィルムを前記トレハロースに曝露させるものである方法。
【請求項５９】
請求項５７記載のパイプライン系のバイオフィルム形成および増殖を処理する方法において、前記方法は、さらに、
トレハロースを、磁性化合物および強磁性化合物から成る群から選択される支持構造物質に固定する工程と、
上記固定化トレハロースを含む水性懸濁液を作成する工程と、
前記パイプラインの石油の流れに、一定量の前記水性懸濁液を導入する工程と、
バイオフィルムが増殖しやすいパイプライン内の位置で前記トレハロースが濃縮されるように、前記パイプラインの外側に磁場をかけることで、前記固定されたトレハロースの動きの方向を決める工程と
を有するものである方法。
【請求項６０】
請求項５７記載のパイプライン系のバイオフィルム形成および増殖を処理する方法において、前記方法は、さらに、
パイプラインのバイオフィルムに対して親和性を示す化合物を選択する工程と、
トレハロースを支持構造として前記化合物に固定する工程と、
前記固定化酵素を前記バイオフィルムの形成部位に送達する工程と
を有するものである方法。
【請求項６１】
請求項６０記載の方法において、前記固定化酵素は油水エマルジョンに含まれるものである方法。
【請求項６２】
加熱、換気、および空調（「ＨＶＡＣ」）装置のバイオフィルム形成および増殖を処理する方法であって、
ａ）トレハロースのみの水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液を作成する工程と、
有効となるのに十分な提示時間、ＨＶＡＣ装置内のバイオフィルムが含まれる表面を前記第１の処理溶液で処理する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、ｃ）脂肪分解酵素、ｄ）キレート剤、およびｅ）酵素安定剤から成る群から選択される第２の処理溶液を作成する工程と、
有効となるのに十分な提示時間、ＨＶＡＣ装置内のバイオフィルムが含まれる表面を前記第２の処理溶液で処理する工程と、
ａ）抗菌性化合物の水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を作成する工程と、
有効となるのに十分な提示時間、ＨＶＡＣ装置内のバイオフィルムが含まれる表面を前記第３の処理溶液で処理する工程と
を有し、前記第２の処理溶液の考えられる分解酵素への前記トレハロースおよび単糖類の曝露を回避するように、前記溶液を前記ＨＶＡＣに塗布するものである方法。
【請求項６３】
海洋面にみられるバイオフィルムを処理する方法であって、トレハロース含有物質を前記表面に塗布する工程を有する方法。
【請求項６４】
請求項６３記載の海洋面にみられるバイオフィルムを処理する方法において、前記方法は、さらに、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類から成る群から選択される化合物を含む第１の処理用ゲルを作成する工程と、
前記表面を前記第１の処理用ゲルに曝露する工程と、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、ｃ）脂肪分解酵素、ｄ）キレート剤、およびｅ）酵素安定剤から成る群から選択される化合物を含む第２の処理用ゲルを作成する工程と、
前記表面を前記第２の処理用ゲルに曝露する工程と、
抗菌薬から成る群から選択される化合物を含む第３の処理用ゲルを作成する工程と、
前記表面を前記第３の処理用ゲルに曝露する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項６５】
請求項６３記載の海洋面にみられるバイオフィルムを処理する方法において、前記方法は、さらに、
前記バイオフィルムに親和性を示す化合物を有する海洋面コーティングを作成する工程と、
トレハロースを支持構造として前記化合物に固定する工程と
を有するものである方法。
【請求項６６】
食品加工面、食品保存面、および家庭用品表面のバイオフィルムを処理する方法であって、多段階の手順として、
バイオフィルムに脆弱性の表面にａ）少なくとも１つのトレハロースのみおよびｂ）少なくとも１つのトレハロースと他の単糖類から成る群から選択される第１の処理用組成物を塗布する工程と、
バイオフィルムに脆弱性の表面にａ）少なくとも１つのタンパク分解酵素、ｂ）少なくとも１つの線維素溶解酵素、およびｃ）少なくとも１つの脂肪分解酵素から成る群から選択される第２の処理用組成物を塗布する工程と、
バイオフィルムに脆弱性の表面に抗菌薬から成る群から選択される第３の処理用組成物を塗布する工程と
を有し、前記投与それぞれが、有効となるのに十分な提示時間、前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するために示された順序で行われるものである方法。
【請求項６７】
ａ）トレハロース、ｂ）トレハロースと他の単糖類、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物を有する外部バイオフィルムによる感染を治療するための組成物であって、前記化合物は、ａ）水溶液または食塩水溶液、ｂ）ゲル、およびｃ）軟膏から成る群から選択される形態であり、前記化合物は有効となるのに十分な量および塗布時間使用され、前記製剤は前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与される組成物。
【請求項６８】
請求項６７記載のバイオフィルムによる感染を治療するための組成物において、眼の感染をターゲットとしたものである組成物。
【請求項６９】
ａ）遅延放出型のトレハロース、ｂ）トレハロースと遅延放出型の他の単糖類との併用、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物を有する、内部バイオフィルムによる感染を全身的に治療する組成物であって、前記化合物は有効となるのに十分な量使用され、前記製剤は前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項７０】
バイオフィルムによる感染を予防および治療するための組成物であって、前記組成物はトレハロースを有するものである組成物。
【請求項７１】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
ａ）水溶液または食塩水溶液、またはゲル型のトレハロースのみ、ｂ）水溶液または食塩水溶液、またはゲル型のトレハロースおよび他の単糖類、ｃ）水溶液または食塩水溶液、またはゲル型のタンパク分解酵素、ｄ）水溶液または食塩水溶液、またはゲル型の線維素溶解酵素、ｅ）水溶液または食塩水溶液、またはゲル型の脂肪分解酵素、およびｆ）水溶液または食塩水溶液、またはゲル型の抗菌薬から成る群から選択される化合物を有し、
前記化合物それぞれの量は有効となるのに十分であり、前記組成物は上気道感染を治療し、前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように局所的に投与するために適用されるものである組成物。
【請求項７２】
請求項７１記載の上記道感染を治療する組成物において、緑膿菌感染に対応するアルギン酸リアーゼを含むものである組成物。
【請求項７３】
請求項７１記載の上記道感染を治療する組成物において、連鎖球菌属感染に対応するデキストラナーゼを含むものである組成物。
【請求項７４】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
水溶液または食塩水溶液と、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）トレハロースと他の単糖類との併用、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物と
を有し、前記組成物は気管支肺胞洗浄製剤および副鼻腔への点鼻製剤を用いて下気道感染を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記化合物は前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項７５】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
水溶液または食塩水溶液と、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）トレハロースと他の単糖類との併用、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物と
を有し、前記組成物は副鼻腔への点鼻製剤を用いて中耳炎感染を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記化合物は前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項７６】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
水溶液または食塩水溶液と、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）トレハロースと他の単糖類との併用、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物と
を有し、前記組成物は前記組成物を送達するカテーテルを用いて慢性細菌性前立腺炎を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記化合物は前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項７７】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
ａ）トレハロースのみおよびｂ）トレハロースと他の単糖類から成る群から選択される化合物と併用した消化酵素
を有し、前記組成物は上部消化管のバイオフィルムによる感染を治療するために適用されるものである組成物。
【請求項７８】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液、ｃ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｄ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｅ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液、ｆ）存在する感染菌に特異的な抗生剤の水溶液または食塩水溶液、ｇ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液、およびｈ）他の抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択され、かん腸として局所投与される化合物
を有し、前記組成物は消化管のバイオフィルムによる感染を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記化合物は前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項７９】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）トレハロースと他の単糖類との併用、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物
を有し、前記組成物は自然弁心内膜炎、感染性心内膜炎、および留置カテーテル敗血症を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記化合物は前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項８０】
請求項７０記載の組成物において、前記組成物は、さらに、
ａ）トレハロースのみ、ｂ）トレハロースと他の単糖類との併用、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物
を有し、前記組成物は歯周炎を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記化合物は前記トレハロースおよび前記単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項８１】
内部バイオフィルムによる感染を局所的に治療する組成物であって、ａ）トレハロース、ｂ）トレハロースと他の単糖類、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬から成る群から選択される化合物を有し、前記化合物の量は有効となるのに十分であり、前記製剤は前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与される組成物。
【請求項８２】
バイオフィルムによる感染を予防および治療するための組成物であって、前記組成物は、
ａ）トレハロースおよびｂ）トレハロースと他の単糖類の群から選択される化合物
を有し、前記組成物は口内のバイオフィルムによる感染を治療するために適用され、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分である組成物。
【請求項８３】
請求項８２に記載の口内のバイオフィルムによる感染を治療するための組成物において、この組成物は、ａ）メタノール、ｂ）チモール、ｃ）メチル・サリチル酸、ｄ）オイカリプトール、およびｅ）他の抗菌約から成る群から選択される他の化合物を含むものである組成物。
【請求項８４】
口内のバイオフィルムによる感染を治療するためのチューイングガムの組成物であって、ａ）トレハロース、ｂ）トレハロースと他の単糖類との併用、およびｃ）抗菌薬から成る群から選択される化合物を有する組成物。
【請求項８５】
口内のバイオフィルムによる感染を治療するためのデンタルフロスの組成物であって、ａ）絹、ｂ）ポリアミド、およびｃ）テフロンから成る群から選択される原料のトレハロース含浸繊維を有する組成物。
【請求項８６】
コンタクトレンズおよびレンズケースにおけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物であって、ａ）トレハロースのみ、ｂ）トレハロースと他の単糖類、ｃ）タンパク分解酵素、ｄ）線維素溶解酵素、ｅ）脂肪分解酵素、およびｆ）抗菌薬の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される組成物を有し、前記組成物中の化合物の量は有効となるのに十分であり、前記組成物は前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように投与される組成物。
【請求項８７】
医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物であって、トレハロースを有する組成物。
【請求項８８】
請求項８７記載の医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、前記トレハロースは前記医療装置のバイオフィルムに脆弱性の表面に結合する持続放出組成物に取り込まれるものである組成物。
【請求項８９】
請求項８８記載の医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、この組成物は持続放出製剤に少なくとも１つの抗菌薬を含むものである組成物。
【請求項９０】
請求項８７記載の医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、この組成物は支持構造化合物を含み、前記トレハロースは前記支持構造化合物によって前記装置表面に固定されるものである組成物。
【請求項９１】
請求項８７記載の医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、この組成物は、さらに、
ａ）トレハロースのみの水溶液または食塩水溶液およびｂ）トレハロースと他の単糖類との水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第１の処理溶液、およびａ）タンパク分解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｂ）線維素溶解酵素の水溶液または食塩水溶液、およびｃ）脂肪分解酵素の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第２の処理溶液を有し、前記溶液は前記トレハロースおよび単糖類の前記タンパク分解酵素への曝露を回避するように使用されるものである組成物。
【請求項９２】
請求項９１記載の医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、この組成物は、さらに、
ａ）抗菌薬およびｂ）多菌性抗生剤の水溶液または食塩水溶液から成る群から選択される第３の処理溶液を有するものである組成物。
【請求項９３】
請求項９１記載の体外医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、この組成物は、ａ）他の酵素、ｂ）キレート剤、ｃ）酵素安定剤、およびｄ）殺生物剤から成る群から選択される他の試薬を含み、前記医療装置はトレハロースの酵素分解化合物への曝露を予防するように、前記バイオフィルムを処理するため、前記製剤に含浸されるものである組成物。
【請求項９４】
請求項９１記載の医療装置におけるバイオフィルム形成および増殖を処理するための組成物において、この組成物は、前記装置表面に高分子の付着に抵抗性を持つ少なくとも１つの化合物を含むものである組成物。
【請求項９５】
歯科用装置の送水管、換気空調系（ＨＶＡＣ）、食品加工および食品保存系、家庭用品表面におけるバイオフィルム形成および増殖を処理する組成物であって、ａ）少なくとも１つのトレハロースおよびｂ）少なくとも１つのトレハロースと他の単糖類との併用から選択される第１の処理用組成物、ａ）少なくとも１つのタンパク分解酵素、ｂ）少なくとも１つの線維素溶解酵素、ｃ）少なくとも１つの脂肪分解酵素、ｄ）少なくとも１つの緩衝剤、ｅ）少なくとも１つの界面活性剤、ｆ）少なくとも１つの洗剤、ｇ）少なくとも１つのキレート剤、およびｈ）少なくとも１つの酵素安定剤からから成る群から選択される第２の処理用組成物、および少なくとも１つの殺生物剤から成る群から選択される第３の処理用組成物を有し、前記組成物は、前記第２または第３の処理用組成物中の分解する可能性がある化合物への前記トレハロースおよび単糖類の曝露を回避するように使用される組成物。
【請求項９６】
請求項９５記載の組成物において、前記組成物はエアロゾルとして前記ＨＶＡＣ系に送達されるものである組成物。
【請求項９７】
パイプライン系のバイオフィルムを処理するための組成物であって、前記製剤はトレハロースの水溶液を有するものである組成物。
【請求項９８】
請求項９７記載の組成物において、この組成物は、さらに、
ａ）タンパク分解酵素、ｂ）線維素溶解酵素、ｃ）脂肪分解酵素、ｄ）緩衝剤、ｅ）界面活性剤、ｆ）洗剤、ｇ）キレート剤、ｈ）酵素安定剤、およびｉ）殺生物剤から成る群から選択される追加化合物を有し、前記製剤は分解する可能性がある化合物への前記トレハロースおよび単糖類の曝露を回避するように投与されるものである組成物。
【請求項９９】
請求項９７記載の組成物において、この組成物は、さらに、
油水エマルジョンに前記組成物を組み入れる工程を有し、前記エマルジョンは前記パイプライン系に流水層がない状態で、前記組成物をバイオフィルムに送達させることができるものである組成物。
【請求項１００】
請求項９７記載の組成物において、前記トレハロースは前記バイオフィルムに親和性を示す支持構造物質に固定されるものである組成物。
【請求項１０１】
請求項９７記載の組成物において、前記トレハロースは前記バイオフィルム中の前記トレハロースの沈着が磁場または電磁場の影響を受けるように、磁性を示す支持構造物質に固定されるものである組成物。
【請求項１０２】
第１の経口投与される酵素組成物が第２の経口投与される酵素組成物、または他の化合物、または上部消化管で自然発生する酵素により分解されるのを防ぐ方法であって、前記方法は、
第１の経口投与される酵素の遅延放出組成物を作成する工程と、
前記第２の経口投与される酵素組成物を作成する工程と、
ａ）前記第１の酵素組成物、ｂ）前記第２の酵素組成物、およびｃ）前記他の化合物から成る群の組成物を経口投与する工程と
を有し、前記遅延放出の期間は、前記第１の酵素組成物の小腸における最初の放出が可能となり、それによって前記第２の組成物の酵素、または前記他の化合物、または前記上部消化管で自然発生する酵素による前記第１の組成物の酵素の分解を回避するのに十分である方法。
【請求項１０３】
第１の経口投与される酵素組成物が第２の同時投与される酵素組成物、または他の化合物、または上部消化管で自然発生する酵素により分解されるのを防ぐ方法であって、前記方法は、
経口投与される酵素の第１の遅延放出組成物を作成する工程と、
同時投与される酵素の第２の遅延放出組成物を作成する工程と、
ａ）前記第１の遅延放出組成物、ｂ）前記第２の遅延放出組成物、およびｃ）前記他の化合物から成る群の組成物を経口投与する工程と
を有し、前記第１の遅延放出および前記第２の遅延放出の期間は、前記経口投与される酵素の身体吸収を最適化し、前記経口投与される酵素の分解を最小限にするために確定されるものである方法。
【請求項１０４】
酵素を経口投与するための組成物であって、ａ）第１の遅延放出される酵素組成物およびｂ）第２の遅延放出される酵素組成物を有し、前記第１の遅延放出および前記第２の遅延放出の期間は、前記酵素の身体吸収を最適化し、前記酵素の分解を最小限にするために確定されるものである組成物。
【請求項１０５】
酵素を経口投与するための組成物であって、ａ）第１の遅延放出される酵素組成物およびｂ）第２の酵素組成物を有し、前記遅延放出の期間は、前記第１の酵素組成物の身体吸収を最適化し、前記第１の酵素組成物の、前記第２の酵素組成物、または前記消化管で自然発生するタンパク分解酵素による分解を最小限とするために確定されるものである組成物。
【請求項１０６】
酵素を経口投与するための組成物であって、遅延放出される酵素組成物を有し、前記遅延放出の期間は、前記酵素の身体吸収を最適化し、前記酵素組成物の前記上部消化管で自然発生するタンパク分解酵素による分解を最小限とするために確定されるものである組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願書類の相互参照
この出願書類では、２０１１年６月１３日に提出された米国仮出願第６１／５２０，６５４号の利益を請求する。前記仮出願の開示は、この参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、バイオフィルムを予防および処理するための組成物および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
前世紀の間、細菌性バイオフィルムは様々な生態系における微生物生命の遍在的形態として説明されてきたが、これは固体−液体、固体−気体、液体−液体、および液体−気体の界面で発生する可能性がある。バイオフィルム優性の一般的理論は、１９７８年に定義および発表された（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｇｅｅｓｅｙ  ＧＧ，  ａｎｄ  Ｃｈｅｎｇ  ＧＫ，"Ｈｏｗ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｓｔｉｃｋ，"  Ｓｃｉ．  Ａｍ．，  １９７８；  ２３８：  ８６−９５．）。この理論の基礎データは、当初ほとんどが、様々な表面上でのバイオフィルムにおける細菌増殖の９９．９％以上が、工業用水道システム、また様々なパイプラインおよび容器で重大な問題を引き起こしていることを示した自然の水界生態系から出されたものであった。
【０００４】
後になって、この細菌性バイオフィルムに関する基礎的理論は、医療および歯科分野で受け入れられた。様々なバイオフィルムを直接検査するための新しい先端的方法では、人体で多くの医療装置と関連した慢性感染症などを引き起こす微生物が、これらの装置内または表面、また、様々な器官および系の粘膜内層（口腔、気道、眼、耳、消化管、および尿路）にあるバイオフィルムで実際に増殖することが示された。この理論で述べられているとおり、「細菌はどこにいようと利用できる、特定の基本的生存戦略を有している」（Ｄｏｎｌａｎ  ＲＭ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  Ｓｕｒｖｉｖａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  Ｃｌｉｎｉｃａｌｌｙ  Ｒｅｌｅｖａｎｔ  Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，"  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，  Ａｐｒ．  ２００２：  １６７−１９３）。
【０００５】
バイオフィルムの性質および構造
数十年にわたり、（ほとんどが実験室の環境で増殖した）様々なバイオフィルムに関する直接的な物理的および化学的研究は、バイオフィルムが、すべてが多糖類（主要成分）、タンパク質、糖タンパク質、核酸、脂質、リン脂質、および腐植物質など、微生物由来バイオポリマーを有する高度に水和したエキソポリマー基質に埋め込まれた単一微生物の細胞および微小コロニーから成り、全体構造と交差する水路を分岐させ、対流によって前記バイオフィルムにバルク流体を運び、栄養素と老廃物を輸送し、前記バイオフィルム内のｐＨ勾配に寄与することを示している（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ  ａｎｄ  Ｉｒｖｉｎ  ＲＴ，  "Ｔｈｅ  Ｂａｃｔｅｒｉａ  Ｇｌｙｃｏｃａｌｙｘ  ｉｎ  Ｎａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｄｉｓｅａｓｅ，"  Ａｎｎ．  Ｒｅｖ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９８１；  ３５：  ２９９−  ３２４．）；  （ｄｅ  Ｂｅｅｒ  Ｄ，  Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｐ，  ａｎｄ  Ｌｅｗａｎｄｏｗｓｋｉ  Ｚ，  "Ｌｉｑｕｉｄ  ｆｌｏｗ  ｉｎ  ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂｉｏｅｎｇ，  １９９４；  ４４：  ６３６−６４１．）；  （Ｈｉｍｍｅｌｓｂａｃｈ  ＤＳ  ａｎｄ  Ａｋｉｎ  ＤＥ，  "Ｎｅａｒ−Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｆｏｕｒｉｅｒ−Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｒａｍａｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  Ｆｌａｘ  （Ｌｉｎｕｍ  ｕｓｉｔａｔｉｓｓｉｍｕｍ  Ｌ．）  Ｓｔｅｍｓ，"  Ｊ  Ａｇｒｉｃ  Ｆｏｏｄ  Ｃｈｅｍ，  １９９８；  ４６：  ９９１−９９８．）；  （Ｍａｑｕｅｌｉｎ  Ｋ，  Ｋｉｒｓｃｈｎｅｒ  Ｃ，  Ｃｈｏｏ−Ｓｍｉｔｈ  ＬＰ，  ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｒａａｋ  Ｎ，  Ｅｎｄｔｚ  ＨＰ，  Ｎａｕｍａｎｎ  Ｄ，  ａｎｄ  Ｐｕｐｐｅｌｓ  ＧＪ，    "Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｄｉｃａｌｌｙ  ｒｅｌｅｖａｎｔ  ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ  ｂｙ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，"  Ｊ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ  Ｍｅｔｈｏｄｓ，  ２００２；  ５１：  ２５５−２７１．）；  （Ｎｅｕ  ＴＲ  ａｎｄ  Ｍａｒｓｈａｌｌ  ＫＣ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ：  Ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｔｈｅｉｒ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ａｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，"  Ｊ  Ｂｉｏｍａｔｅｒ  Ａｐｐｌ，  １９９０；  ５：  １０７−１３３．）；  （Ｎｅｕｇｅｂａｕｅｒ  Ｕ，  Ｓｃｈｍｉｄ  Ｕ，  Ｂａｕｍａｎｎ  Ｋ，  Ｚｉｅｂｕｈｒ  Ｗ，  Ｋｏｚｉｔｓｋａｙａ  Ｓ，  Ｄｅｃｋｅｒｔ  Ｖ，  Ｓｃｈｍｉｔｔ  Ｍ，  Ｐｏｐｐ  Ｊ，  "Ｔｏｗａｒｄ  ａ  Ｄｅｔａｉｌｅｄ  Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  Ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  −  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  Ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ，"  ＣｈｅｍＰｈｙｓＣｈｅｍ，  ２００７；  ８：  １２４−１３７．）；  （Ｗｅｌｄｏｎ  ＭＫ，  Ｚｈｅｌｙａｓｋｏｖ  ＶＲ，  Ｍｏｒｒｉｓ  ＭＤ，  "Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  ｌｉｐｉｄｓ  ｏｎ  ｓｉｌｖｅｒ  ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅｓ，"  Ａｐｐｌ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ，  １９９８；  ５２：  ２６５−２６９．）。バイオフィ���ムのタイプと関与する微生物によって、微生物細胞の微小コロニーは容積で前記バイオフィルムの約１０％〜１５％を構成し、前記バイオフィルム基質は約８５％〜９０％を有する。前記バイオフィルム基質の主要成分である水は前記基質容積の９５％〜９８％を構成することができ、前記基質の粒子分画はそれに応じて残りの２％〜５％を有することができる。細胞外の多糖類およびタンパク質は前記バイオフィルム基質の主要成分であると考えられ、過去数十年で最も広範に研究されてきた（Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ  ＩＷ，  "Ｔｈｅ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｍａｔｒｉｘ  −  ａｎ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｂｕｔ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，"  Ｔｒｅｎｄｓ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  ２００１；  ９：  ２２２−２２７．）；  （Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｌａｎｃｅｔ，  ２００１；  ３５８：  １３５−１３８．）；  （Ｓｔａｕｄｔ  Ｃ，  Ｈｏｒｎ  Ｈ，  Ｈｅｍｐｅｌ  ＤＣ，  Ｎｅｕ  ＴＲ，  "Ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ａｎｄ  ＥＰＳ−ｇｌｙｃｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂｉｏｅｎｇ，  ２００４；  ８８：  ５８５−５９２．）；  （Ｚｈａｎｇ  ＸＱ，  Ｂｉｓｈｏｐ  ＰＬ，  ａｎｄ  Ｋｕｐｆｅｒｌｅ  ＭＪ，  "Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｐｏｌｙｍｅｒｓ，"  Ｗａｔｅｒ  Ｓｃｉ  Ｔｅｃｈｎｏｌ，  １９９８；  ３７：  ３４５−３４８．）。
【０００６】
前記バイオフィルム基質の主要成分であると想定されている多糖類は、様々な環境において腐生性および病原性微生物が形成するグリコカリックスの多様な構造変形形態を提供する（Ｂａｒｂａｒａ  Ｖｕ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ  ｉｎｖｏｌｖｅｄ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，"  Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，  ２００９；  １４：  ２５３５−  ２５５４；  ｄｏｉ：  ３３９０／ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  １４０７２５３５．）。微生物膜中の多糖類のタイプは膨大な範囲があり、関与している微生物の遺伝子分析および局所環境の物理化学的性質によって決まる（Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ  ＩＷ，  "Ｔｈｅ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｍａｔｒｉｘ  −  ａｎ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｂｕｔ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，"  Ｔｒｅｎｄｓ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  ２００１；  ９：  ２２２−２２７．）。多くの多糖類は細菌の細胞壁および毒性因子の構造要素として、様々な細菌によって構成的に生産され、細菌細胞壁表面に付着したまま、静電結合および水素結合により前記細胞を囲む複合体ネットワークを形成するか、エキソ多糖類（ＥＰＳ）として生息環境に放出される可能性がある（Ｍａｙｅｒ  Ｃ，  Ｍｏｒｉｔｚ  Ｒ．，  Ｋｉｒｓｃｈｎｅｒ  Ｃ．，  Ｂｏｒｃｈａｒ  Ｗ，  Ｍａｉｂａｕｍ  Ｒ，  Ｗｉｎｇｅｎｄｅｒ  Ｊ，  ａｎｄ  Ｆｌｅｍｍｉｎｇ  ＨＣ，  "Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ：  ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  ｍｏｄｅｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｉｎｔ  Ｊ  Ｂｉｏｌ  Ｍａｃｒｏｍｏｌ，  １９９９；  ２６：  ３−１６．）。多糖類、また単糖類および二糖類は、細菌が環境から取り込み、炭素源として代謝することができ、その代謝は合成経路および分解経路をいずれも司る酵素のバランスのとれた生産によって遺伝的に制御されている（Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ  ＩＷ，  "Ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒａｓｅｓ  ｆｏｒ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，"  Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ  Ｐｏｌｙｍ，  １９９９；  ３８：  ３１９−３２８．）。ＥＰＳはその構造によって、様々な量の水と結合することができ、（セルロース、ムタン、またはカードランなど）その一部はその三次構造からほとんどの水を排除することさえできる。長年にわたり、前記バイオフィルム基質のゲル様粘度は、主に関与する多糖類の物理的および化学的性質に起因すると考えられた（Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ  ＢＥ，  "Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｊ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ，  １９８９；  １０：  １８１−２０２．）；（Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｐ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｓｔｒｅａｍｅｒｓ  ｉｎ  ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ  ｆｌｏｗｉｎｇ  ｗａｔｅｒ  ａｓ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｔｏ  ｄｒａｇ  ａｎｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｄｒｏｐ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂｉｏｅｎｇ，  １９９８；  ５７：  ５３６−  ５４４．）。エキソ多糖類��（セルロース、デキストラン、レバンなどの）天然のホモポリマーである可能性があるが、大部分は結合力を増大させる二価カチオン（Ｃａ、Ｍｇ）を引きつける（例えば、グラム陰性菌が産生するアルギン酸塩、ジェラン、キサンタンなどの）ポリアニオン系であり、少数が一部のグラム陽性菌が産生するようなポリカチオン系である（Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ  ＩＷ，  "Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｆ  Ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，"  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ：  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，  １９９０．）；  （Ｍａｃｋ  Ｄ，  Ｆｉｓｃｈｅ  Ｗ，  Ｋｒｏｋｏｔｓｃ  Ａ，  Ｌｅｏｐｏｌｄ  Ｋ，  Ｈａｒｔｍａｎｎ  Ｒ，  Ｅｇｇｅ  Ｈ，  ａｎｄ  Ｌａｕｆｓ  Ｒ，  "  Ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒｃｅｌｌｕｌａｒ  ａｄｈｅｓｉｎ  ｉｎｖｏｌｖｅｄ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ  ｉｓ  ａ  ｌｉｎｅａｒ  β−１，  ６−ｌｉｎｋｅｄ  ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｏｇｌｙｃａｎ：  ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ，"  Ｊ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，  １９９６；  １７８：  １７５−１８３．）。
【０００７】
通常は少量のバイオフィルム由来ＥＰＳのみが直接研究に利用できるため、研究者は通常、浮遊細胞培養から導き出したデータを利用し、これをバイオフィルムに外挿する。バイオフィルム特異的な多糖類が存在するという考えを支持する決定的な証拠はなく、今日まで、様々なバイオフィルムに存在し、研究されたすべての多糖類は、浮遊細胞によって合成された対応するポリマーと酷似している。バイオフィルム中の多糖類量（１若しくはそれ以上、いずれかの特定バイオフィルムで特定の細菌に特異的なもの）の増加はバイオフィルムで増殖する微生物のストレス反応の一部である可能性があり、細菌は副生成物としてエキソ多糖類を生成し、最適ではない増殖条件で蓄積した還元当量を放出すると提案されてきた（Ｃｒｅｔｉ  Ｒ，  Ｋｏｃｈ  Ｓ，  Ｆａｂｒｅｔｔｉ  Ｆ，  Ｂａｌｄａｓｓａｒｒｉ  Ｌ，  ａｎｄ  Ｈｕｅｂｎｅｒｉ  Ｊ，  "Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃａｌ  ｃｏｌｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｇａｓｔｒｏ−ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ｔｒａｃｔ：  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｎｄ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，"  ＢＭＣ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００６；  ６：  ６０  ｄｏｉ：  １０．１１８６／１４７１−２１８０−６−６０．）；  （Ｒｉｎｋｅｒ  ＫＤ，  Ｋｅｌｌｙ  ＲＭ，  "Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ａｎｄ  ｎｉｔｒｏｇｅｎ  ｓｏｕｒｃｅｓ  ｏｎ  ｇｒｏｗｔｈ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎｄ  ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ  ａｒｃｈａｅｏｎ  Ｔｈｅｒｍｏｃｏｃｃｕｓ  ｌｉｔｏｒａｌｉｓ  ａｎｄ  ｂａｃｔｅｒｉｕｍ  Ｔｈｅｒｍｏｔｏｇａ  ｍａｒｉｔｉｍｅ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂｉｏｅｎｇ，  ２０００；  ６９：  ５３７−５４７．）；  （Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ  ＩＷ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ：  ａ  ｓｔｒｏｎｇ  ａｎｄ  ｓｔｉｃｋｙ  ｆｒａｍｅｗｏｒｋ，"  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００１；  １４７：  ３−９．）。
【０００８】
他の細胞外生成物（細菌代謝の特異的基質または副生成物）、および有機堆積物は、老化および溶解細胞からバイオフィルムに放出されるか、前記バイオフィルム基質内にトラップされ、エキソ多糖類の混合物によってそこに「固定」される可能性がある（Ｃｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ  ＢＥ，  "Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｊ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，  １９８９；  １０：  １８１−２０１．）。これらの細胞外生成物には、小さな糖類（単糖、二糖類）、ポリオール、タンパク質、糖タンパク質、酵素、脂質、糖脂質、リン脂質、核酸、およびＤＮＡが含まれる（Ｂｏｙｄ  Ａ  ａｎｄ  Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｙ  ＡＭ，  "Ｒｏｌｅ  ｏｆ  ａｌｇｉｎａｔｅ  ｌｙａｓｅ  ｉｎ  ｃｅｌｌ  ｄｅｔａｃｈｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，"  Ａｐｐｌ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  １９９４；  ６０：  ２３５５−２３５９．）；  （Ｈａｒｚ  Ｍ，  Ｒφｓｃｈ  Ｐ，  Ｐｅｓｃｈｋｅ  ＫＤ，  Ｒｏｎｎｅｂｅｒｇｅｒ  Ｏ，  Ｂｕｒｋｈａｒｄｔ  Ｈ，  ａｎｄ  Ｐｏｐｐ  Ｊ，  "Ｍｉｃｒｏ−Ｒａｍａｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｃｅｌｌｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｇｅｎｕｓ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｎｄ  ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｎ  ｔｈｅｉｒ  ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，"  Ａｎａｌｙｓｔ，  ２００５；  １３０：  １５４３−１５５０．）；  （Ｎｏｔｔｉｎｇｈｅｒ  Ｉ，  Ｖｅｒｒｉｅｒ  Ｓ，  Ｈａｑｕｅ  Ｓ，  Ｐｏｌａｋ  ＪＭ，  Ｈｅｎｃｈ  ＬＬ，  "Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｌｕｎｇ  ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ  ｃｅｌｌｓ  （Ａ５４９）  ｉｎ  ｃｕｌｔｕｒｅ：  ｌｉｖｉｎｇ  ｃｅｌｌｓ  ｖｅｒｓｕｓ  ｄｅａｄ  ｃｅｌｌｓ，"  Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ，  ２００３；  ７２：  ２３０−２４０．）；  （Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ  ＩＷ，  "Ａ  ｎａｔｕｒａｌ  ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ，"  Ｊ  Ｉｎｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  １９９６；  １７：  ２８１−２８３．）；  （Ｗｅｂｂ  ＪＳ  ｅｔ  ａｌ，  "Ｃｅｌｌ  ｄｅａｔｈ  ｉｎ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，"    Ｊ．  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，  ２００３；  １８５：  ４５８５−４５９２．）；  （Ｗｅｌｄｏｎ  ＭＫ，  Ｚｈｅｌｙａｓｋｏｖ  ＶＲ，  Ｍｏｒｒｉｓ  ＭＤ，  "Ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｒａｍａｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  ｌｉｐｉｄｓ  ｏｎ  ｓｉｌｖｅｒ  ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅｓ，"  Ａｐｐｌ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ，  １９９８；  ５２：  ２６５−２６９．）；  （Ｙａｒｗｏｏｄ  ＪＭ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｑｕｏｒｕｍ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｉｎ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｊ．  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，  ２００４；  １８６：  １８３８−１８５０．）。細胞外ＤＮＡは溶解細胞から放出され、バイオフィルムの構造を支える上で重要な役割を果たし、バイオフィルムに特異的な表現型が発達できるように、微生物が遺伝物質を交換する機会を提供する��指摘された（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｖｅｅｈ  Ｒ，  Ｓｈｉｒｔｌｉｆｆ  Ｍ，  Ｐａｓｍｏｒｅ  Ｍ，  Ｐｏｓｔ  Ｃ，  ａｎｄ  Ｅｈｒｉｃｈ  ＧＤ，  "Ｔｈｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｓｔｕｄｙ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｉｎｖｅｓｔ．，  ２００３；  １１２：  １４６６−１４７７．）；  （Ｇｉｌｂｅｒｔ  Ｐ，  Ｍａｉｒａ−Ｌｉｔｒａｎ  Ｔ，  ＭｃＢａｉｎ  ＡＪ，  Ｒｉｃｋａｒｄ  ＡＨ，  ａｎｄ  Ｗｈｙｔｅ  ＦＷ，  "Ｔｈｅ  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅ  ｒｅｃａｌｃｉｔｒａｎｃｅ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ，"  Ａｄｖ．  Ｍｉｃｒｏｂ．  Ｐｈｙｓｉｏｌ．，  ２００２；  ４６：  ２０２−２５６．）；  （Ｏｓｔｅｒｒｅｉｃｈｅｒ−Ｒａｖｉｄ  Ｄ，  Ｒｏｎ  ＥＺ，  &Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ  Ｅ，  "Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｏｆ  ａｎ  ｅｘｏｐｏｌｙｍｅｒ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｆｒｏｍ  ｏｎｅ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｓｐｅｃｉｅｓ  ｔｏ  ａｎｏｔｈｅｒ，"  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  ２０００；  ２：  ３６６−３７２．）；  （Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｐ，  Ｓａｕｅｒ  Ｋ，  Ｄａｖｉｅｓ  ＤＧ，  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｓ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ  ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ，"  Ａｎｎｕ．  Ｒｅｖ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  ２００２；  ５６：  １８７−２０９．）；  （Ｗｈｉｔｃｈｕｒｃｈ  ＣＢ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ＤＮＡ  ｒｅｑｕｉｒｅｄ  ｆｏｒ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２００２；  ２９５：  １４８７．）。
【０００９】
バイオフィルムの動的環境では、微生物が特殊な化学的シグナル伝達分子を利用して連絡を取り（菌体密度感知機構［ＱＳ］と呼ばれるプロセス）、化学的シグナル伝達で互いに協調した近隣細胞の数が十分存在すると、細菌は抗菌剤による傷害などの環境条件、およびバイオフィルム群で生活することによる利益の変化に適切に反応することができる。変異株がＱＳに特異的なＮ−（３−オキソドデカノイル）−Ｌ−ホモセリンラクトンシグナルを生成することができなかった場合、実験室で増殖させた緑膿菌バイオフィルムの細胞外基質の主な変化に基づき、ＱＳによって細胞外多糖類の産生を制御することができると想定された（Ｄａｖｉｅｓ  Ｄ，  Ｐａｒｓｅｋ  Ｍ，  Ｐｅａｒｓｏｎ  Ｊ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｔｈｅ  ｉｎｖｏｌｖｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｃｅｌｌ−ｔｏ−ｃｅｌｌ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９８；  ２８０：  ２９５−２９８．）；  （Ｓｉｎｇｈ  Ｐ，  Ｓｃｈａｅｆｆｅｒ  Ａ，  Ｐａｒｓｅｋ  Ｍ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｑｕｏｒｕｍ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｓｉｇｎａｌｓ  ｉｎｄｉｃａｔｅ  ｔｈａｔ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ  ｌｕｎｇｓ  ａｒｅ  ｉｎｆｅｃｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｎａｔｕｒｅ，  ２０００；  ４０７：  ７６２−７６４．）。しかし、今日まで、緑膿菌バイオフィルム基質の産生に関与し、菌体密度感知機構により制御された遺伝子は同定されておらず、（他の多糖類ＰＥＬおよびＰＳＬの生産を制御する）ｐｅｌおよび／またはｐｓｌ遺伝子も菌体密度感知機構により制御された遺伝子としては明らかになっていない（Ｂｒａｎｄａ  ＳＳ，  Ｖｉｋ  Ａ，  Ｆｒｉｅｄｍａｎ  Ｌ，  ａｎｄ  Ｋｏｌｔｅｒ  Ｒ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ｔｈｅ  ｍａｔｒｉｘ  ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ，"  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００５；  １３（１）：  ２０−２６．）；  （Ｗｈｉｔｅｌｅｙ  Ｍ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｅｎｅｓ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｂｙ  ｑｕｏｒｕｍ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ｉｎ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，"  Ｐｒｏｃ．  Ｎａｔｌ．  Ａｃａｄ．  Ｓｃｉ．  Ｕ．Ｓ．Ａ．，  １９９９；  ９６：  １３９０４−１３９０９．）。また、抗菌薬に対するバイオフィルムの耐性における菌体密度感知機構の役割はまだ明らかとなっておらず、例えば、菌体密度感知機構に欠陥のある実験的変異体では、洗剤および抗生剤に対する耐性に影響はない（Ｂｒｏｏｕｎ  Ａ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ａ  ｄｏｓｅ−ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ，  ２０００；  ４４：  ６４０−６４６．）。
【００１０】
古典的モデルによれば、すべてのバイオフィルムは、動的環境を持つ非相同的な多層構造、前記バイオフィルムの新しい層が絶えず追加され、部分的に剥離する３次元様式の成長、前記バイオフィルム内の空間的および時間時的不均一性と細菌成長率のばらつき、前記微生物の代謝および遺伝的活動の違いと（抗生剤を含む）抗菌薬に対する抵抗および宿主の防御機構の亢進として説明することができる（Ｃｈａｒａｋｌｉｓ  ＷＧ，  Ｍａｒｓｈａｌｌ  ＫＣ  ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｓ  ａ  ｂａｓｉｓ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ  ａｐｐｒｏａｃｈ，"  ｐｐ．３−１５，  Ｉｎ：  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ，  １９９０，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ，  Ｃｈａｒａｋｌｉｓ  ＷＧ．  ａｎｄ  Ｍａｒｓｈａｌｌ  ＫＣ．  （ｅｄ．），  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  Ｎ．Ｙ．）；  （Ｆｕｘ  ＣＡ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｓｕｒｖｉｖａｌ  ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ  ｏｆ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ"，  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｊａｎｕａｒｙ  ２００５；  Ｖｏｌ．  １３，  Ｎｏ  １：  ３４−４０．）。前記バイオフィルム内の不均一性は、タンパク質合成および呼吸活性について確認されたが、ＤＮＡ含有量はバイオフィルム中で比較的一定に留まった（Ｗｅｎｔｌａｎｄ  ＥＪ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｓｐａｔｉａｌ  ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｇｒｏｗｔｈ  ｒａｔｅ  ｗｉｔｈｉｎ  Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ  ｃｏｌｏｎｉｅｓ  ａｎｄ  ｂｉｏｆｉｌｍ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｐｒｏｇ．，  １９９６；  １２：  ３１６−３２１．）；  （Ｘｕ  ＫＤ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｇｅｎｔｓ，"  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２０００；  １４６：  ５４７−５４９．）。バイオフィルム内の酸素分圧には勾配があり、表面領域は、細菌が酸素利用率の低下に適応している、より深層の領域よりも代謝的に活性である（Ｄｅ  Ｂｅｅｒ  Ｄ，  Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｐ，  Ｒｏｅ  Ｆ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｎ  ｏｘｙｇｅｎ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍａｓｓ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  １９９４；  ４３：  １１３１−１１３８．）。バイオフィルムの外層は、多糖類および他の構成物質（タンパク質、脂質など）の増加が遅いため、抗菌薬をより透過し、内（深）層はより密度が高く、圧縮されており、透過性が低い。バイオフィルム外層の細菌は大量の媒質と接し、より成長が早く、抗菌薬に対する耐性が低い可能性がある。逆に、内層つまり深層の細菌は付着表面により近接して位置し、成長が遅く、酸素および栄養素利用性が低下した状態に適合しており、やがては抗菌薬に対する耐性が高くなり、結果としてバイオフィルム特異的な抗生剤耐性の表現型が現れる可能性がある（Ｂｒｏｗｎ  ＭＲ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｔｏ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ：  ａ  ｇｒｏｗｔｈ−ｒａｔｅ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｆｆｅｃｔ？，"    Ｊ．  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９８；  ２２：  ７７７−７８０．）。
【００１１】
「バイオフィルム内のいかなる特定の細胞も、同じバイオフィルム内の他の細胞と比較するとわずかに異なる環境となっているため、異なる速度で増殖する」と提案されている（Ｍａｈ  ＴＣ，  ａｎｄ  Ｏ’  Ｔｏｏｌｅ  ＧＡ，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｇｅｎｔｓ，"  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｊａｎ．  ２００１，  ９（１）：  ３４−３９．）。浸透圧保護物質のトレハロースおよび分解酵素カタラーゼの生産が増加し、病原性細胞コロニーに近接したトレハロース濃度が高いことから確認されるとおり、連続的に細菌が成長すると、細胞密度が上昇し、微生物細胞に一般的ストレス反応が誘発される（Ｌｉｕ  Ｘ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｇｌｏｂａｌ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎｓ  ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ  ｆｒｏｍ  ｈｉｇｈ  ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ  ｄｅｎｓｉｔｉｅｓ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｃｕｌｔｕｒｅｓ，"  Ｊ．  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，  ２０００；  １８２：  ４１５８−  ４１６４．）。溶質（栄養素）のバイオフィルムへの流れが低下する、遺伝子型が生き残るために細菌微小コロニーの増殖率が低下するなど、これらの事象によってバイオフィルムが生理的に変化する（Ｂｒｏｗｎ  Ｍ  Ｒ，  ａｎｄ  Ｂａｒｋｅｒ  Ｊ，  "Ｕｎｅｘｐｌｏｒｅｄ  ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ  ｏｆ  ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａ：  ｐｒｏｔｏｚｏａ  ａｎｄ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｔｒｅｎｄｓ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９９；    ７：  ４６−５０．）；  （Ｍａｈ  ＴＣ．，  ａｎｄ  Ｏ’  Ｔｏｏｌｅ  ＧＡ，  "Ｒｅｖｉｅｗ：  Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｇｅｎｔｓ"，  Ｔｒｅｎｄｓ  ｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｊａｎ．  ２００１；  ９（１）：  ３４−３９．）。
【００１２】
約２０年前、細菌にバイオフィルム特異的な表現型が存在するというのは新しい発想であった。そのようなバイオフィルム特異的な表現型は、表面に付着した時点で微生物の亜集団に誘導されると考えられ、浮遊細胞と比較し、特異的なバイオフィルム関連遺伝子を発現すると提案された（Ｋｕｃｈｍａ  ＳＬ，  ａｎｄ  Ｏ’Ｔｏｏｌｅ  Ｇ  Ａ，  "Ｓｕｒｆａｃｅ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ａｎｄ  ｂｉｏｆｉｌｍ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｃｈａｎｇｅｓ  ｉｎ  ｇｅｎｅ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ，"  Ｃｕｒｒ．  Ｏｐｉｎ．  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，  ２０００；  １１：  ４２９−４３３．）。ほとんどが実験室で構築され、実験室で増殖させた変異株の遺伝的研究に基づく複数の研究データは、バイオフィルムで増殖した細胞は、栄養素の利用、増殖率、ストレス反応、抗菌薬および宿主の防御機構に対する耐性亢進などの特異的性質が浮遊細胞とは異なるという裏付けとなる証拠を提供した。
【００１３】
抗菌薬に対するバイオフィルムの耐性
バイオフィルム関連微生物の（抗生剤を含む）抗菌薬に対する耐性のメカニズムは、個々の細菌細胞に固有の耐性を与える、プラスミド、トランスポゾン、および突然変異体とは異なる（Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｌａｎｃｅｔ，  ２００１；  ３５８：  １３５−１３８．）；  （Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  ａｎｄ  Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ  Ｅ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ａ  ｃｏｍｍｏｎ  ｃａｕｓｅ  ｏｆ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９９；  ２８４：  １３１８−１３２２．）；  （Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ  ａｎｄ  Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｄｅｖｉｃｅ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｉｎ：  Ｎａｔａｒｏ  ＪＰ，  Ｂｌａｓｅｒ  ＭＪ，  Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ−Ｒｕｎｄｌｅｓ  Ｓ．，  （ｅｄｓ．），  Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ．  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，  ＤＣ：  ＡＳＭ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０００；  ４３２−  ４３９．）。
【００１４】
複数の研究において、抗菌薬に対するバイオフィルム耐性の様々なメカニズムの基礎が提供され、以下の考えが含まれた：
・抗菌薬および宿主の防御細胞がバイオフィルムのエキソポリマー基質に浸透する際の物理的および／または化学的拡散バリア
・微生物の一般的ストレス反応の活性化
・微生物の増殖が遅い
・バイオフィルム特異的な細菌表現型が出現した可能性
これらのメカニズムはいかなるタイプのバイオフィルムにも適用することができ、存在する細菌と使用される抗菌薬の種類は様々である（Ｇｅｄｄｅｓ  Ａ，  "Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｔｗｅｎｔｙ−ｆｉｒｓｔ  ｃｅｎｔｕｒｙ：  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｐｏｓｔｕｌａｔｅｓ，"  Ｊ  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ，  ２０００；  ４６：  ８７３−８７８．）；  （Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  "Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９６；  ４０：  ２５１７−  ２５２２．）；  （Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  "Ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｉｎ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｉｎｔ  Ｊ  Ｍｅｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  ２００２；  ２９２：  １０７−１１３．）。
【００１５】
バイオフィルム耐性メカニズムのほとんどは、抗菌薬および宿主防御細胞のバイオフィルムへの浸透を防御、阻害、または遅延させることのできる、最初の物理的および／または化学的バリアとしてバイオフィルムのエキソポリマー基質によって提供される。抗菌薬のバイオフィルムへの拡散は様々な方法によって阻害することができ、例えば、一般的な消毒薬である塩素は肺炎桿菌と緑膿菌の混合バイオフィルムの基質内における化学反応によって消費される（ｄｅ  Ｂｅｅｒ  Ｄ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｄｉｒｅｃｔ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｃｈｌｏｒｉｎｅ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｄｕｒｉｎｇ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ，"  Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９４；  ６０：  ４３３９−  ４３４４．）、抗生剤シプロフロキサシンはバイオフィルムの成分と結合する（Ｓｕｃｉ  ＰＡ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｉｐｒｏｆｌｏｘａｃｉｎ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ，  １９９４；  ３８：  ２１２５−  ２１３３．）、緑膿菌の作るバイオフィルムはピペラシリンの拡散を阻害する（Ｈｏｙｌｅ  Ｂ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｓ  ａ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  ｐｉｐｅｒａｃｉｌｌｉｎ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９２：  ３６：  ２０５４−  ２０５６．）、正電荷を持つアミノグリコシドは表皮ブドウ球菌の作るバイオフィルムのβ１，４−グルコサミノグリカンおよび緑膿菌の作るバイオフィルムのアルギン酸塩など、負電荷を持つ基質ポリマーに結合する（Ｌｅｗｉｓ  Ｋ，  "  Ｒｉｄｄｌｅ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  ２００１；  ４５：  ９９９−１００７．）；  （Ｗａｌｔｅｒｓ  ＭＣ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ，  ｏｘｙｇｅｎ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｌｏｗ  ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  ａｃｔｉｖｉｔｙ  ｔｏ  ｔｏｌｅｒａｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｔｏ  ｃｉｐｒｏｆｌｏｘａｃｉｎ  ａｎｄ  ｔｏｂｒａｍｙｃｉｎ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  ２００３；  ４７：  ３１７−  ３２３．）；  （Ｇｏｒｄｏｎ  ＣＡ，  Ｈｏｄｇｅｓ  ＮＡ，  Ｍａｒｒｉｏｔｔ  Ｃ，  "  Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ａｌｇｉｎａｔｅ  ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｏｆ  Ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ−ｄｅｒｉｖｅｄ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，"  Ｊ．  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９８８；  ２２：  ６６７−  ６７４．）；  （Ｎｉｃｈｏｌｓ  ＷＷ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｏｂｒａｍｙｃｉｎ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂｙ  ｂｉｎｄｉｎｇ  ��ｏ  ａｌｇｉｎａｔｅ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９８８；  ３２：  ５１８−  ５２３．）、大腸菌のムコイド表現型が生産する付加的な基質成分のコラン酸はバイオフィルムの変異を支援し、バイオフィルムをより厚くする（Ｄａｎｅｓｅ  ＰＮ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｓ  ｒｅｑｕｉｒｅｄ  ｆｏｒ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  Ｋ−１２  ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，"  Ｊ．  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，  ２０００；  １８２：  ３５９３−  ３５９６．）、培養液内にあり、エキソポリマー基質の薄い層で覆われたアスペルギルス・フミガーツスの菌糸体への抗真菌薬ナイスタチンの透過性は、細胞外基質の厚い層によって覆われた空中増殖するコロニーよりも高い（Ｂｅａｕｖａｉｓ  Ａ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ａｎ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｍａｔｒｉｘ  ｇｌｕｅｓ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ  ｔｈｅ  ａｅｒｉａｌ−ｇｒｏｗｎ  ｈｙｐｈａｅ  ｏｆ  Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｆｕｍｉｇａｔｕｓ，"  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００７；  ９  （６）：  １５８８−１６００．）、分泌型ＩｇＧ抗体は基質に結合するため、バイオフィルムを透過することができない（ｄｅ  Ｂｅｅｒ  Ｄ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｌｏｃａｌ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｍｉｃｒｏ−ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｏｎｆｏｃａｌ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ｂｉｏｅｎｇ．，  １９９７；  ５３：  １５１−  １５８．）、緑膿菌のムコイド表現型が生成するアルギン酸塩は、宿主の白血球およびＩＮＦ−γにより活性化されるマクロファージの食作用から細菌を保護する（Ｂａｙｅｒ  ＡＳ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｍｕｃｏｉｄ  ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  （ａｌｇｉｎａｔｅ）  ｉｎ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ａｎｄ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｏｎｕｃｌｅａｒ  ｌｅｕｋｏｃｙｔｅ−ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｋｉｌｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，"  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｉｍｍｕｎ．，  １９９１；  ５９：  ３０２−  ３０８．）；  （Ｌｅｉｄ  ＪＧ，  Ｗｉｌｌｓｏｎ  ＣＪ，  Ｓｈｉｒｔｌｉｆｆ  ＭＥ，  Ｈａｓｓｅｔｔ  ＤＪ，  Ｐａｒｓｅｋ  ＭＲ，  ａｎｄ  Ｊｅｆｆｅｒｓ  ＡＫ，  "Ｔｈｅ  ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ａｌｇｉｎａｔｅ  ｐｒｏｔｅｃｔｓ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｆｒｏｍ  ＩＦＮ−ｇａｍｍａ−ｍｅｄｉａｔｅｄ  ｍａｃｒｏｐｈａｇｅ  ｋｉｌｌｉｎｇ．"  Ｊ  Ｉｍｍｕｎｏｌ，  ２００５；  １７５：  ７５１２−７５１８．）などである。
【００１６】
抗菌薬の拡散は、細菌自体が産生する特異的な活性物質によって阻害される、または遅延する可能性があり、例えば、緑膿菌種が産生する酵素カタラーゼは厚いバイオフィルムに拡散すると過酸化水素を分解する（Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｃａｔａｌａｓｅ  ｏｎ  ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｐｅｒｏｘｉｄｅ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  ２０００；  ６６：  ８３６−  ８３８．）、アンピシリンは、アンピシリン分解酵素のβ−ラクタマーゼがあるため、肺炎桿菌のバイオフィルムに浸透することができない（Ａｎｄｅｒｉ  ＪＮ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｒｏｌｅ  ｏｆ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｎｉａｅ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ａｍｐｉｃｉｌｌｉｎ  ａｎｄ  ｃｉｐｒｏｆｌｏｘａｃｉｎ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  ２０００；  ４４：  １８１８−１８２４．）；  （Ｂａｇｇｅ  Ｎ，  Ｈｅｎｔｚｅｒ  Ｍ，  Ａｎｄｅｒｓｅｎ  ＪＢ，  Ｃｉｏｆｕ  Ｏ，  Ｇｉｖｓｋｏｖ  Ｍ，  ａｎｄ  Ｈφｉｂｙ  Ｎ，  "Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ａｎｄ  ｓｐａｔｉａｌ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｅｔａ−ｌａｃｔａｍａｓｅ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ｉｎ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ，  ２００４；  ４８：  １１６８−１１７４．）、コアグラーゼ陰性ブドウ球菌由来の細胞外粘液は糖ペプチド抗生剤の作用を抑制する（Ｋｏｎｉｇ  Ｃ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｆａｃｔｏｒｓ  ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｉｎｇ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ａｃｔｉｖｉｔｙ  ａｇａｉｎｓｔ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｆ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ，"  Ｅｕｒ．  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  ２００１；  ２０：  ２０−２６．）；  （Ｓｏｕｌｉ  Ｍ  ａｎｄ  Ｇｉａｍａｒｅｌｌｏｕ  Ｈ．，  "Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｓｌｉｍｅ  ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｉｓｏｌａｔｅｓ  ｏｆ  ｃｏａｇｕｌａｓｅ−ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｉ  ｏｎ  ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ  ｏｆ  ｖａｒｉｏｕｓ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｇｅｎｔｓ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９８；  ４２：  ９３９−  ９４１．）、緑膿菌が産生するＰＭＮ毒素のラムノリピドＢは好中球を殺傷することが知られている（Ｊｅｎｓｅｎ  ＰФ，  Ｂｊａｒｎｓｈｏｌｔ  Ｔ，  Ｐｈｉｐｐｓ  Ｒ，  Ｒａｓｍｕｓｓｅｎ  ＴＢ，  Ｃａｌｕｍ  Ｈ，  Ｃｈｒｉｓｔｏｆｆｅｒｓｅｎ  Ｌ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｒａｐｉｄ  ｎｅｃｒｏｔｉｃ  ｋｉｌｌｉｎｇ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｏｎｕｃｌｅａｒ  ｌｅｕｋｏｃｙｔｅｓ  ｉｓ  ｃａｕｓｅｄ  ｂｙ  ｑｕｏｒｕｍ−ｓｅｎｓｉｎｇ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｒｈａｍｎｏｌｉｐｉｄ  ｂｙ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，"  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００７；  １５３：  １３２９−１３３８．）などである。
【００１７】
抗菌薬のバイオフィルムへの浸透が遅くなると、細菌がストレス反応を制御し、抗菌薬に対する耐性に介在する様々な遺伝子の発現を誘導する十分な時間ができる（Ｊｅｆｆｅｒｓｏｎ  ＫＫ，  Ｇｏｌｄｍａｎｎ  ＤＡ，  ａｎｄ  Ｐｉｅｒ  ＧＢ，  "Ｕｓｅ  ｏｆ  ｃｏｎｆｏｃａｌ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｔｏ  ａｎａｌｙｚｅ  ｔｈｅ  ｒａｔｅ  ｏｆ  ｖａｎｃｏｍｙｃｉｎ  ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ，  ２００５；  ４９：  ２４６７−２４７３．）；  （Ａｎｗａｒ  Ｈ，  Ｓｔｒａｐ  ＪＬ，  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｇｉｎｇ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ａ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｔｈｅｒａｐｙ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ，  １９９２；  ３６：  １３４７−１３５１．）。一般的ストレス反応の中心的調節因子は高い細胞密度によって誘導される代替シグマ因子ＲｐｏＳであり、活性化遺伝子ｒｐｏＳのｍＲＮＡの有無は慢性緑膿菌バイオフィルムに感染した嚢胞性線維症患者の唾液において、ＲＴ−ＰＣＲにより検出された（Ｆｏｌｅｙ  Ｉ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｇｅｎｅｒａｌ  ｓｔｒｅｓｓ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｍａｓｔｅｒ  ｒｅｇｕｌａｔｏｒ  ｒｐｏＳ  ｉｓ  ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ：  ａ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｒｏｌｅ  ｉｎ  ｃｈｒｏｎｉｃｉｔｙ，"  Ｊ．  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９９；  ４３：  １６４−１６５．）。また、さらなるシグマ因子のＡｌｇはＲｐｏＳと協調して作用し、バイオフィルムの形成および成熟時の実験室で増殖させた緑膿菌における一般的ストレス反応を制御することが示され、ａｌｇＣ（エキソ多糖類のアルギン酸合成に関与するホスホマンノムターゼを制御する）、ａｌｇＤ、ａｌｇＵ、およびポリホスホキナーゼ合成を制御する遺伝子など、いくつかの他の遺伝子もアップレギュレートされた（Ｄａｖｉｓ  ＤＧ  ａｎｄ  Ｇｅｅｓｅｙ  ＧＧ，  "Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ａｌｇｉｎａｔｅ  ｂｉｏｓｙｎｓｔｈｅｓｉｓ  ｇｅｎｅ  ａｌｇＣ  ｉｎ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｄｕｒｉｎｇ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｉｎ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃｕｌｔｕｒｅ，"    Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９５；  ６１：  ８６０−８６７．）。実験室環境でバイオフィルムを発達させる場合、固着細胞と浮遊細胞では４５もの遺伝子の発現が異なることが証明された。
【００１８】
バイオフィルムによる医学的状態および疾患
バイオフィルムによるヒト感染症および医療装置のバイオフィルムに関する包括的なレビューは、Ｒｏｄｎｅｙ  Ｍ．  ＤｏｎｌａｎおよびＪ．  Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎによって発表された（Ｄｏｎｌａｎ  ＲＭ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  Ｓｕｒｖｉｖａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  ｃｌｉｎｉｃａｌｌｙ  ｒｅｌｅｖａｎｔ  ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，"  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，  Ａｐｒ．  ２００２；  １６７−１９３．）。微生物膜は、自然弁心内膜炎（ＮＶＥ）、留置カテーテル敗血症、慢性中耳炎、慢性副鼻腔炎および鼻副鼻腔炎、慢性気管支炎、嚢胞性線維症、緑膿菌肺炎、慢性細菌性前立腺炎、慢性尿路感染症（ＵＴＩｓ）、歯周病、慢性創傷感染、骨髄炎を含む様々なヒト慢性感染症の発症機序において重要な因子である（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｓｔｅｗａｒｔ  Ｐ，  Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ  Ｅ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ａ  ｃｏｍｍｏｎ  ｃａｕｓｅ  ｏｆ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９９；  ２８４：  １３１８−１３２２．）；  （Ｈａｌｌ−Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｌ  ａｎｄ  Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｐ，  "Ｅｖｏｌｖｉｎｇ  ｃｏｎｃｅｐｔｓ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００９；  １１  （７）：  １０３４−１０４３．）。微生物膜は、様々な医療装置（人工心臓弁、中心静脈カテーテル、導尿カテーテル、コンタクトレンズ、中耳腔換気用チューブ、子宮内装置）や医療用器具（内視鏡、透析システム、噴霧器、歯科用装置の送水管）、および病院および他の医療環境における様々な表面で検出されている（Ｃｏｓｔｅｒｏｎ  ＪＷ  ａｎｄ  Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｄｅｖｉｃｅ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｉｎ：  Ｎａｔａｒｏ  Ｊ．Ｐ．，  Ｂｌａｓｅｒ  Ｍ．Ｊ．，  Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ−Ｒｕｎｄｌｅｓ  Ｓ．，  ｅｄｓ．  Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ．  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，  ＤＣ：  ＡＳＭ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０００；  ４３２−４３９．）；  （Ｂｒｙｅｒｓ  ＪＤ，  "Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，  ２００８；  １００  （１）  Ｍａｙ  １．）。特殊な特徴のため、慢性のバイオフィルムによる感染症では、効果的治療を行うため、異なる介入アプローチが必要である（Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ．，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｉｎ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｌａｎｃｅｔ，  ２００１；  ３５８：  １３５−１３８．）；  （Ｄｏｎｌａｎ  ＲＭ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  Ｓｕｒｖｉｖａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  ｃｌｉｎｉｃａｌｌｙ  ｒｅｌｅｖａｎｔ  ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，"Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，  Ａｐｒ．  ２００２；  １６７−１９３．）；  （Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  ａｎｄ  Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ  ＥＰ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ａ  ｃｏｍｍｏｎ  ｃａｕｓｅ  ｏｆ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９９；  ２８４：  １３１８−１３２２．）；  （Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ  ａｎｄ  Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｄｅｖｉｃｅ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｉｎ：  Ｎａｔａｒｏ  ＪＰ，  Ｂｌａｓｅｒ  ＭＪ，  Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ−Ｒｕｎｄｌｅｓ  Ｓ，  ｅｄｓ．  Ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ．  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，  ＤＣ：  ＡＳＭ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０００；  ４３２−  ４３９．）；  （Ｗｏｌｃｏｔｔ  ＲＤ，  Ｍ．Ｄ．  ａｎｄ  Ｅｈｒｌｉｃｈ  ＧＤ，  Ｐｈ．Ｄ．，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  ＪＡＭＡ，  ２００８，  Ｖｏｌ．  ２９９，  Ｎｏ  ２２．）；  （Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｉｒｖｉｎ  ＲＴ，  "Ｔｈｅ  Ｂａｃｔｅｒｉａ  Ｇｌｙｃｏｃａｌｙｘ  ｉｎ  Ｎａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｄｉｓｅａｓｅ，"  Ａｎｎ．  Ｒｅｖ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９８１；  ３５：  ２９９−３２４．）；  （Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｔｈｅ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｓｃｉｅｎｃｅ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｓｔｕｄｙ  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｉｎｖｅｓｔ．，  ２００３；  １１２：  １４６６−  １４７７．）。
【００１９】
自然弁心内膜炎
自然弁心内膜炎（ＮＶＥ）の発症は、心臓の内皮（一般に、僧帽弁、大動脈弁、三尖弁、および肺動脈弁のもの）と血流を循環する微生物との相互作用によるものである（Ｌｉｖｏｒｎｅｓｅ  ＬＬ  ａｎｄ  Ｋｏｒｚｅｎｉｏｗｓｋｉ  ＯＭ，  "Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ  ｏｆ  ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ，"  ｐｐ．  １９−３５．  Ｉｎ：  Ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ，  Ｋａｙｅ  Ｄ．  （ｅｄ．），  ２−ｎｄ  ｅｄ．，  １９９２；  Ｒａｖｅｎ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  Ｎ．Ｙ．）。微生物は、通常は無傷の内皮には付着しない。（血管炎などの）損傷した内皮、（非細菌性血栓性心内膜炎［ＮＢＴＥ］などの）心臓弁の初期血栓性病変の形成、血管損傷に反応して内皮細胞、血小板、および線維芽細胞が分泌し、フィブリン、コラーゲン、ヒト細胞、および細菌にも同時に結合可能なフィブロネクチンの蓄積、一部の細菌の特異的フィブロネクチン受容体（緑膿菌、黄色ブドウ球菌）、様々な連鎖球菌が生産し、ＮＢＴＥでは血栓表面への接着を促す高分子量デキストランなど、付着を促す要因があるはずである（Ｌｏｗｒａｎｃｅ  ＪＨ，  Ｂａｄｄｏｕｒ  ＬＭ，  ａｎｄ  Ｓｉｍｐｓｏｎ  ＷＡ，  "Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｆｉｂｒｏｎｅｃｔｉｎ  ｂｉｎｄｉｎｇ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｒａｔｅ  ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ  ｃａｕｓｅｄ  ｂｙ  Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｓａｎｇｕｉｓ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｉｎｖｅｓｔｉｇ．  ８６：  ７−１３．）；  （Ｒｏｂｅｒｔｓ  ＲＢ，  "Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃａｌ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ：  ｔｈｅ  ｖｉｒｉｄｉｎｓ  ａｎｄ  ｂｅｔａ  ｈｅｍｏｌｙｔｉｃ  ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｉ，"  ｐｐ．１９１−２０８．  Ｉｎ：  Ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ，  Ｋａｙｅ  Ｄ．  （ｅｄ．），  ２−ｎｄ  ｅｄ．，  １９９２；  Ｒａｖｅｎ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  Ｎ．Ｙ．）。最も代謝的に活性なコロニーは血栓の表面で検出され、ここで最初のバイオフィルムを形成した（Ｄｕｒａｃｋ  ＤＴ  ａｎｄ  Ｂｅｅｓｏｎ  ＰＢ，  "Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ  ＩＩ．  Ｓｕｒｖｉｖａｌ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａ  ｉｎ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉａｌ  ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｓ，"  Ｂｒ．  Ｊ．  Ｐａｔｈｏｌ．，  １９７２，  ５３：  ５０−５３．）。ＮＶＥ症例２３４５例に関する臨床試験では、様々な関連微生物、つまり連鎖球菌（ビリダンス型連鎖球菌、ストレプトコッカス・ボビスを含む）、腸球菌、肺炎球菌が約５６％の症例に、ブドウ球菌が約２５％の症例に（約１９％がコアグラーゼ陽性、約６％がコアグラーゼ陰性）、グラム陰性菌が約１１％の症例に、真菌（カンジダ属およびアスペルギルス属）が約１０％の症例に証明され、これらの微生物はすべて主に中咽頭、胃腸管、および泌尿生殖路から血流に入ることができた（Ｔｕｎｋｅｌ  ＡＲ  ａｎｄ  Ｍａｎｄｅｌｌ  ＧＩ，  "  Ｉｎｆｅｃｔｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，"  ｐｐ．  ８５−９７．  Ｉｎ：  Ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ，  Ｋａｙｅ  Ｄ．  （ｅｄ．），  ２−ｎｄ  ｅｄ．，  １９９２；  Ｒａｖｅｎ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  Ｎ．Ｙ．）。
【００２０】
気道のバイオフィルムによる慢性感染症
上気道では、細菌性バイオフィルムが慢性扁桃炎、慢性咽頭炎、慢性副鼻腔炎、および慢性鼻副鼻腔炎（ＣＲＳ）、慢性中耳炎（ＯＭ）、および胆脂腫で証明された。慢性および再発性扁桃炎患者の臨床標本では、付着および凝集したバイオフィルム関連細菌が、慢性扁桃炎のために切除された扁桃腺の粘膜上皮（７３％の症例）および肥大のみのために切除された扁桃腺症例の７５％で検出された（Ｃｈｏｌｅ  ＲＡ  ａｎｄ  Ｆａｄｄｉｓ  ＢＴ，  "Ａｎａｔｏｍｉｃａｌ  ｅｖｉｄｅｎｃｅ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｉｎ  ｔｏｎｓｉｌｌａｒ  ｔｉｓｓｕｅｓ：  ａ  ｐｏｓｓｉｂｌｅ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ  ｔｏ  ｅｘｐｌａｉｎ  ｃｈｒｏｎｉｃｉｔｙ，"  Ａｒｃｈ  Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ  Ｈｅａｄ  Ｎｅｃｋ  Ｓｕｒｇ，  ２００３；  １２９：  ６３４−６３６．）。炭水化物基質存在下、ｉｎ  ｓｉｔｕで上皮内層と関連した微生物膜は、慢性咽頭炎のため切除されたヒト咽頭扁桃腺の臨床検体で証明された（Ｋａｎｉａ  ＲＥ，  Ｌａｍｅｒｓ  ＧＥ，  Ｖｏｎｋ  Ｍ  Ｊ，  Ｄｏｒｐｍａｎｓ  Ｅ，  Ｓｔｒｕｉｋ  Ｊ，  Ｔｒａｎ  Ｂａ  Ｈｕｙ  Ｐ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｃｏｓａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｈｕｍａｎ  ａｄｅｎｏｉｄ  ｔｉｓｓｕｅｓ，"  Ｌａｒｙｎｇｏｓｃｏｐｅ，  ２００８；  １１８：  １２８−１３４．）；  （Ｎｉｓｔｉｃｏ  Ｌ，  Ｇｉｅｓｅｋｅ  Ａ，  Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｐ，  Ｈａｌｌ−Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｌ，  Ｋｅｒｓｃｈｎｅｒ  ＪＥ，  ａｎｄ  Ｅｈｒｌｉｃｈ  ＧＤ，  "Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  ’ｉｎ  ｓｉｔｕ’  ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｍｉｄｄｌｅ  ｅａｒ  ａｎｄ  ｕｐｐｅｒ  ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｍｕｃｏｓａ，"  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｍｏｌ  Ｂｉｏｌ，  ２００９；  ４９３：  １９１−２１３．）。
【００２１】
慢性鼻副鼻腔炎
慢性慢性鼻副鼻腔炎（ＣＲＳ）では、粘膜が変化し、上皮細胞が様々な程度で露出していると、細菌がコロニー形成し、バイオフィルムが発達するのに好ましい表面となる（Ｂｉｅｄｌｉｎｇｍａｉｅｒ  Ｊ，  Ｔｒｉｆｉｌｌｉｓ  Ａ，  "Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ＣＴ  ｓｃａｎ  ａｎｄ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ  ｆｉｎｄｉｎｇｓ  ｏｎ  ｅｎｄｏｓｃｏｐｉｃａｌｌｙ  ｈａｒｖｅｓｔｅｄ  ｍｉｄｄｌｅ  ｔｕｒｂｉｎａｔｅｓ，"  Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ  Ｈｅａｄ  Ｎｅｃｋ  Ｓｕｒｇ，  １９９８；  １１８：  １６５−１７３．）。主に緑膿菌感染によるバイオフィルム形成は、手術を受け、医学的治療を行ったにもかかわらず症状が持続していた患者で確認された（Ｃｒｙｅｒ  Ｊ，  Ｓｃｈｉｐｏｒ  Ｉ，  Ｐｅｒｌｏｆｆ  ＪＲ，  Ｐａｌｍｅｒ  ＪＮ，  "Ｅｖｉｄｅｎｃｅ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｓｉｎｕｓｉｔｉｓ，"  ＯＲＬ  Ｊ  Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ  Ｒｅｌａｔ  Ｓｐｅｃ，  ２００４；  ６６：  １５５−１５８．）。手術を受けたＣＲＳ患者では、患者５例中５例の粘膜生検で、走査電子顕微鏡法（ＳＥＭ）により異なるステージのバイオフィルムが証明され、５例の患者全員で、繊毛が無秩序な状態から、繊毛および杯細胞がまったくない状態まで、様々な重症度の粘膜表面の異常所見が示された（Ｒａｍａｄａｎ  ＨＨ，  Ｓａｎｃｌｅｍｅｎｔ  ＪＡ，  Ｔｈｏｍａｓ  ＪＧ，  "Ｃｈｒｏｎｉｃ  ｒｈｉｎｏｓｉｎｕｓｉｔｉｓ  ａｎｄ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ  Ｈｅａｄ  Ｎｅｃｋ  Ｓｕｒｇ，  ２００５；  １３２：  ４１４−４１７．）。ＣＲＳおよび緑膿菌の作るバイオフィルムのほとんどの症例では、臨床症状が培養をターゲットとした抗生剤、局所ステロイド、および鼻洗浄に難治性であり、手術（機械的創面切除術）でしか有意な改善はみられなかった（Ｆｅｒｇｕｓｏｎ  ＢＪ，  Ｓｔｏｌｚ  ＤＢ，  "Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｒｈｉｎｏｓｉｎｕｓｉｔｉｓ，"    Ａｍ  Ｊ  Ｒｈｉｎｏｌ，  ２００５；  １９：  ４５２−４５７．）。
【００２２】
慢性中耳炎
慢性中耳炎（ＯＭ）には中耳粘膜骨膜内層の炎症が関与し、肺炎連鎖球菌、インフルエンザ菌、カタラリス菌、Ａ群β溶血性連鎖球菌、腸内細菌、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、緑膿菌、および他の微生物を含む様々な微生物によって引き起こされ、混合培養を単離することもできる（Ｆｅｉｇｉｎ  ＲＤ，  Ｋｌｉｎｅ  ＭＷ，  Ｈｙａｔｔ  ＳＲ，  ａｎｄ  Ｆｏｒｄ  ＩＩＩ  ＫＬ，  "Ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ，"  ｐｐ．  １７４−１８９．  Ｉｎ：  Ｔｅｘｔｂｏｏｋ  ｏｆ  ｐｅｄｉａｔｒｉｃ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  ｄｉｓｅａｓｅｓ，  Ｆｅｉｇｉｎ  ＲＤ  ａｎｄ  Ｃｈｅｒｒｙ  ＪＤ  （ｅｄ．），  ３−ｒｄ  ｅｄ．，  ｖｏｌ．  １，  １９９２，  Ｗ．  Ｂ．  Ｓａｕｎｄｅｒｓ  Ｃｏ．，  Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，  Ｐａ．）；  （Ｇｉｅｂｉｎｋ  ＧＳ，  Ｊｕｈｎ  ＳＫ，  Ｗｅｂｅｒ  ＭＬ，  ａｎｄ  Ｌｅ  ＣＴ，  "Ｔｈｅ  ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  ｃｙｔｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ  ｗｉｔｈ  ｅｆｆｕｓｉｏｎ，"  Ｐｅｄｉａｔｒｉｃ  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  １９８２；  １：  ９８−１０３．）。バイオフィルム関連感染症としての慢性ＯＭは、臨床検体および動物モデルで証明された。走査型電子顕微鏡は、本微生物の培養液を注射したチンチラの中耳粘膜表面において、インフルエンザ菌が作るバイオフィルムの根拠を提示した（Ｈａｙｅｓ  ＪＤ，  Ｖｅｅｈ  Ｒ，  Ｗａｎｇ  Ｘ，  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｐｏｓｔ  ＪＣ，  ａｎｄ  Ｅｈｒｌｉｃｈ  ＧＤ，  Ａｂｓｔｒ．  １８６，  Ａｍ．  Ｓｏｃ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｂｉｏｆｉｌｍ，  ２０００；  Ｃｏｎｆ．２０００．）；  （Ｈｏｎｇ  Ｗ，  Ｍａｓｏｎ  Ｋ，  Ｊｕｒｃｉｓｅｋ  Ｊ，  Ｎｏｖｏｔｎｙ  Ｌ，  Ｂａｋａｌｅｔｚ  ＬＯ，  ａｎｄ  Ｓｗｏｒｄｓ  ＷＥ，  "Ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌｃｈｏｌｉｎｅ  ｄｅｃｒｅａｓｅｓ  ｅａｒｌｙ  ｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｐｒｏｍｏｔｅｓ  ｔｈｅ  ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ  ｏｆ  ｓｔａｂｌｅ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ  ｏｆ  ｎｏｎｔｙｐｅａｂｌｅ  Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ  ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ  ｓｔｒａｉｎ  ８６−０２８ＮＰ  ｉｎ  ａ  ｃｈｉｎｃｈｉｌｌａ  ｍｏｄｅｌ  ｏｆ  ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ，"  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｉｍｍｕｎ，  ２００７ｂ；  ７５：  ９５８−９６５．）。肺炎連鎖球菌、インフルエンザ菌、およびカタラリス菌のバイオフィルム凝集体は、治療のため、ＴＴの留置を受けた慢性または再発性ＯＭ小児の中耳粘膜内層の生検で検出されたが、蝸牛移植術を受けた患者の中耳粘膜生検では検出されなかった（Ｈａｌｌ−Ｓｔｏｏｄｌｅｙ  Ｌ，  Ｈｕ  ＦＺ，  Ｇｉｅｓｅｋｅ  Ａ，  Ｎｉｓｔｉｃｏ  Ｌ，  Ｎｇｕｙｅｎ  Ｄ，  Ｈａｙｅｓ  Ｊ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｄｉｒｅｃｔ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｍｉｄｄｌｅ−ｅａｒ  ｍｕｃｏｓａ  ｏｆ  ｃｈｉｌｄｒｅｎ  ｗｉｔｈ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｏｔｉｔｉｓ  ｍｅｄｉａ，"  ＪＡＭＡ，  ２００６；  ２９６：  ２０２−２１１．）。
【００２３】
滲出液がみられる慢性ＯＭでは、中耳に非常に粘性の高い体液があるため、圧力の上昇と聴力損失を軽減するため、多くの症例で中耳腔換気用チューブ（ＴＴ）の移植が必要となる。中耳腔換気用チューブは汚染しやすく、内面にバイオフィルムが蓄積する。様々な中耳腔換気用チューブで緑膿菌、黄色ブドウ球菌、および表皮ブドウ球菌によるコロニー形成とバイオフィルムの発達を調査し、３つの微生物すべてがＡｒｍｓｔｒｏｎｇシリコンおよび酸化銀コーティングＡｒｍｓｔｒｏｎｇ型シリコンチューブにバイオフィルムを形成したたという根拠が示され、緑膿菌はフッ素プラスチック型チューブにもバイオフィルムを発達させ、イオン化シリコンチューブのみが汚染およびバイオフィルムがないままであった（Ｂｉｅｄｌｉｎｇｍａｉｅｒ  ＪＦ，    Ｓａｍａｒａｎａｙａｋｅ  Ｒ，  ａｎｄ  Ｗｈｅｌａｎ  Ｐ，  "Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｔｏ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｎ  ｏｔｏｌｏｇｉｃ  ｉｍｐｌａｎｔ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ，"  Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ  Ｈｅａｄ  Ｎｅｃｋ  Ｓｕｒｇ，  １９９８；  １１８：  ４４４−４５１．）。酸化銀含浸ｓｉｌａｓｔｉｃチューブは、おそらくチューブへの特定細菌の付着およびコロニー形成を阻害することで、術後１週間の術後耳漏の発生率を低下させたが、中耳に確立した感染には影響しなかった（Ｇｏｕｒｉｎ  ＣＧ  ａｎｄ  Ｈｕｂｂｅｌｌ  ＲＮ，  "Ｏｔｏｒｒｈｅａ  ａｆｔｅｒ  ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｌｖｅｒ  ｏｘｉｄｅ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｓｉｌａｓｔｉｃ  ｔｙｍｐａｎｏｓｔｏｍｙ  ｔｕｂｅｓ，"  Ａｒｃｈ．  Ｏｔｏｌａｒｙｎｇｏｌ  Ｈｅａｄ  Ｎｅｃｋ  Ｓｕｒｇ，  １９９９；  １２５：  ４４６−４５０．）。細菌性バイオフィルムはヒト蝸牛移植でも検出された（Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ  ＫＳ，  Ｗａｗｒｏ  Ｄ，  Ｒｏｌａｎｄ  ＰＳ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｎ  ａ  ｈｕｍａｎ  ｃｏｃｈｌｅａｒ  ｉｍｐｌａｎｔ，"  Ｏｔｏｌ  Ｎｅｕｒｏｔｏｌ，  ２００５；  ２６：  ９７２−９７５．）。
【００２４】
下気道では、特に嚢胞性線維症患者において、微生物膜が慢性気管支炎、慢性閉塞性肺疾患、および肺炎と関連していた。臨床サンプル（痰、気管支洗浄液、肺および気管支内膜の生検）の走査電子顕微鏡法では、微生物膜は粘膜内層に付着しているか、または気道上皮を覆う粘液中に細菌凝集体の形で付着していることが証明された（Ｌａｍ  Ｊ，  Ｃｈａｎ  Ｒ，  Ｌａｍ  Ｋ，  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｃｏｉｄ  ｍｉｃｒｏｃｏｌｏｎｉｅｓ  ｂｙ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｗｉｔｈｉｎ  ｉｎｆｅｃｔｅｄ  ｌｕｎｇｓ  ｉｎ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ，"  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｉｍｍｕｎ，  １９８０；  ２８：  ５４６−５５６．）；  （Ｍａｒｔｉｎｅｚ−Ｓｏｌａｎｏ  Ｌ，  Ｍａｃｉａ  ＭＤ，  Ｆａｊａｒｄｏ  Ａ，  Ｏｌｉｖｅｒ  Ａ，  ａｎｄ  Ｍａｒｔｉｎｅｚ  ＪＬ，  "Ｃｈｒｏｎｉｃ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｏｂｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｄｉｓｅａｓｅ，"  Ｃｌｉｎ  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｄｉｓ，  ２００８；  ４７：  １５２６−１５３３．）；  （Ｓｔａｒｎｅｒ  ＴＤ，  Ｚｈａｎｇ  Ｎ，  Ｋｉｍ  Ｇ，  Ａｐｉｃｅｌｌａ  ＭＡ，  ａｎｄ  ＭｃＣｒａｙ  ＰＢ  Ｊｒ，  "Ｈａｅｍｏｐｈｉｌｕｓ  ｉｎｆｌｕｅｎｚａｅ  ｆｏｒｍｓ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ａｉｒｗａｙ  ｅｐｉｔｈｅｌｉａ：  ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ，"  Ａｍ  Ｊ  Ｒｅｓｐｉｒ  Ｃｒｉｔ  Ｃａｒｅ  Ｍｅｄ，  ２００６；  １７４：  ２１３−２２０．）；  （Ｗｏｒｌｉｔｚｓｃｈ  Ｄ，  Ｔａｒｒａｎ  Ｒ，  Ｕｌｒｉｃｈ  Ｍ，  Ｓｃｈｗａｂ  Ｕ，  Ｃｅｋｉｃｉ  Ａ，  Ｍｅｙｅｒ  ＫＣ，  ｅｔ  ａｌ．，  ２００２，  "Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｒｅｄｕｃｅｄ  ｍｕｃｕｓ  ｏｘｙｇｅｎ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｉｒｗａｙ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ  ｐａｔｉｅｎｔｓ，"  Ｊ  Ｃｌｉｎ  Ｉｎｖｅｓｔ，  ２００２；  １０９：  ３１７−３２５．）；  （Ｙａｎｇ  Ｌ，  Ｈａａｇｅｎｓｅｎ  ＪＡ，  Ｊｅｌｓｂａｋ  Ｌ，  Ｊｏｈａｎｓｅｎ  ＨＫ，  Ｓｔｅｒｎｂｅｒｇ  Ｃ，  Ｈφｉｂｙ  Ｎ，  ａｎｄ  Ｍｏｌｉｎ  Ｓ，  "Ｉｎ  ｓｉｔｕ  ｇｒｏｗｔｈ  ｒａｔｅｓ  ａｎｄ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｌｕｎｇ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｊ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，  ２００８；  １９０：  ２７６７−２７７６．）。
【００２５】
嚢胞性線維症
下気道系の慢性疾患である嚢胞性線維症（ＣＦ）は、最も一般的な遺伝性疾患であり、ＣＦ患者の７０％は塩化物イオンチャネルのタンパク質として機能する嚢胞性線維性膜貫通調節因子（ＣＦＴＲ）に欠損があり、気道の分泌上皮細胞の分泌が変化している。ＣＦでは、基本的に水分が欠乏しており、粘液層の上に向かう流れが妨害されるため、粘膜毛様体クリアランスが変化している。電解質の分泌が低下し、吸収が増加すると、脱水が起き、呼吸粘膜を覆う分泌物が肥厚化する（Ｋｏｃｈ  Ｃ  ａｎｄ  Ｈφｉｂｙ  Ｎ，  "Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ，"  Ｌａｎｃｅｔ，  １９９３；  ３４１：  １０６５−１０６９．）。過剰に粘性の高い粘液は、ＣＦ患者の細菌性肺感染症の発症率を上昇させると考えられる。通常、これらの患者では黄色ブドウ球菌が最初に肺で分離され、続いてインフルエンザ菌が分離される。これらの感染はいずれも、抗生剤で効果的に治療することができるが、持続すれば、通常バイオフィルムを形成し、ＣＦに罹患した肺は緑膿菌（コロニー形成率は約８０％）およびセパシア菌がコロニーを形成しやすくなり、結果として死に至る（Ｇｏｖａｎ  ＪＲ，  ａｎｄ  Ｄｅｒｅｔｉｃ  Ｖ，  "Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ  ｉｎ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ：  ｍｕｃｏｉｄ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ａｎｄ  Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ  ｃｅｐａｃｉａ，"  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｒｅｖ．，  １９９６；  ６０：  ５３９−５７４．）。臨床研究で証明されたとおり、いずれの微生物も初期のコロニー形成では粘液性はないが、ＣＦ患者の肺で持続すると、最終的には数ヵ月から数年の期間で粘液性の表現型に変化する（Ｋｏｃｈ  Ｃ  ａｎｄ  Ｈφｉｂｙ  Ｎ，  "Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ，"  Ｌａｎｃｅｔ，  １９９３；  ３４１：  １０６５−１０６９．）。多糖類物質であることが示され、後でアルギン酸塩として同定された粘液物質は、緑膿菌の実験室株によって一時的に生産された後、表面に付着した（Ｈｏｙｌｅ  ＢＤ，  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＬＪ，  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｕｃｏｉｄ  ｅｘｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｉｍｍｕｎ．，  １９９３；  ６１：  ７７７−７８０．）。栄養制限、物質追加、および抗生剤濃度が最適ではないなど、いくつかのｉｎ  ｖｉｔｒｏ条件では、アルギン酸塩の生産が増加するため、粘液性になることがあると提案された（Ｍａｙ  ＴＢ，  Ｓｈｉｎａｂａｒｇｅｒ  Ｄ，  Ｍａｈａｒａｊ  Ｒ，  Ｋａｔｏ  Ｊ，  Ｃｈｕ  Ｌ，  ＤｅＶａｕｌｔ  ＪＤ，  Ｒｏｙｃｈｏｕｄｈｕｒｙ  Ｓ，  Ｚｉｅｌｉｎｓｋｉ  ＮＡ，  Ｂｅｒｒｙ  Ａ，  Ｒｏｔｈｍｅｌ  ＲＫ，  Ｍｉｓｒａ  ＴＫ，  ａｎｄ  Ｃｈａｋｒａｂａｒｔｙ  ＡＭ，  "Ａｌｇｉｎａｔｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｂｙ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ：  ａ  ｋｅｙ  ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ  ｆａｃｔｏｒ  ｉｎ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｐｕｌｍｏｎａｒｙ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃ��ｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ  ｐａｔｉｅｎｔｓ，"  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｒｅｖ．，  １９９１；  ４：  １９１−２０６．）。経口シプロフロキサシンおよび吸入コリスチンを用いた初期の抗菌薬治療は、緑膿菌による慢性感染症を数年間遅らせることが示された（Ｋｏｃｈ  Ｃ  ａｎｄ  Ｈφｉｂｙ  Ｎ，  "Ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ  ｏｆ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ，"  Ｌａｎｃｅｔ，  １９９３；  ３４１：  １０６５−１０６９．）。
【００２６】
歯周病
歯周病には歯の支持組織の感染が含まれ、軽度および可逆的な歯肉の炎症から歯周組織（歯肉、歯周靱帯、および歯槽骨）の慢性的破壊および歯の脱落にまで及ぶ。歯肉縁下の隙間（歯根と歯肉の間の溝）は主な歯周炎発症部位であり、疾患が進行すると歯周ポケットが深くなる（Ｌａｍｏｎｔ  ＲＪ  ａｎｄ  Ｊｅｎｋｉｎｓｏｎ  ＨＦ，  "Ｌｉｆｅ  ｂｅｌｏｗ  ｇｕｍ  ｌｉｎｅ：  ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  Ｐｏｒｐｈｙｒｏｍｏｎａｓ  ｇｉｎｇｉｖａｌｉｓ，"  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｍｏｌ．  Ｂｉｏｌ．  Ｒｅｖ．，  １９９８；  ６２：  １２４４−１２６３．）。中等度の歯周病患者から単離した微生物には、フゾバクテリウムヌクレアーツム、ペプトストレプトコッカス・ミクロス、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｉｍｉｄｕｍ、Ｅｕｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｂｒａｃｈｙ、乳酸桿菌属、Ａｃｔｉｎｏｍｙｃｅｓ  ｎａｅｓｌｕｎｄｉｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｎａｅｒｏｂｉｕｓ、真正細菌属Ｄ８株、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ  ｉｎｔｅｒｍｅｄｉｕｓ、フゾバクテリウム属、セレノモナス・スプチゲナ、真正細菌属Ｄ６株、バクテロイデス・ニューモシンテス、およびヘモフィルス・アフロフイルスが含まれ、これらの細菌は健常患者には認められない（Ｍｏｏｒｅ  ＷＥＣ，  Ｈｏｌｄｅｍａｎ  ＬＶ，  Ｃａｔｏ  ＥＰ，  Ｓｍｉｌｂｅｒｔ  ＲＭ，  Ｂｕｒｍｅｉｓｔｅｒ  ＪＡ，  ａｎｄ  Ｒａｎｎｅｙ  ＲＲ，  "Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｍｏｄｅｒａｔｅ  （ｃｈｒｏｎｉｃ）  ｐｅｒｉｏｄｏｎｔｉｔｉｓ  ｉｎ  ｍａｔｕｒｅ  ａｄｕｌｔ  ｈｕｍａｎｓ，"  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｉｍｍｕｎ．，  １９９３；  ４２：  ５１０−５１５．）。成人の歯周炎患者では、歯肉縁下の歯垢にスピロヘータおよび球菌が潜み、歯肉縁下部の活動性病変の優占微生物には、フゾバクテリウム・ヌクレアーツム、ボリネラ・レクタ、バクテロイデス・インターメディア、Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｓ  ｆｏｒｓｙｔｈｕｓ、およびジンジバリス菌（ポルフィロモナスジンジバリス）が含まれる（Ｏｍａｒ  ＡＡ，  Ｎｅｗｍａｎ  ＨＮ，  ａｎｄ  Ｏｓｂｏｒｎ  Ｊ，  "Ｄａｒｋｇｒｏｕｎｄ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  ｓｕｂｇｉｎｇｉｖａｌ  ｐｌａｑｕｅ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｔｏｐ  ｔｏ  ｔｈｅ  ｂｏｔｔｏｍ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｐｅｒｉｏｄｏｎｔａｌ  ｐｏｃｋｅｔ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔｏｌ．，  １９９０；  １７：  ３６４−３７０．）；  （Ｄｚｉｎｋ  ＪＩ，  Ｓｏｃｒａｎｓｋｙ  ＳＳ，  ａｎｄ  Ｈａｆｆａｊｅｅ  ＡＤ，  "Ｔｈｅ  ｐｒｅｄｏｍｉｎａｎｔ  ｃｕｌｔｉｖａｂｌｅ  ｍｉｃｒｏｂｉｏｔａ  ｏｆ  ａｃｔｉｖｅ  ａｎｄ  ｉｎａｃｔｉｖｅ  ｌｅｓｉｏｎｓ  ｏｆ  ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ  ｐｅｒｉｏｄｏｎｔａｌ  ｄｉｓｅａｓｅｓ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔｏｌ．，  １９８８；    １５：  ３１６−３２３．）。
【００２７】
歯の表面を洗浄後ほぼ直ちにエナメル質の露出面に発達するタンパク性の調製フィルム（獲得被膜と呼ばれる）は、アルブミン、リゾチーム、糖タンパク質、リンタンパク質、脂質、および歯肉溝滲出液を有する。薄膜形成後数時間以内に、正常な口腔細菌叢の主にグラム陽性球菌および桿菌の単細胞はこれらの表面にコロニーを形成し、細胞外グルカンを生成することで、前記薄膜に直接結合する（Ｋｏｌｅｎｂｒａｎｄｅｒ  ＰＥ  ａｎｄ  Ｌｏｎｄｏｎ  Ｊ，  "Ａｄｈｅｒｅ  ｔｏｄａｙ，  ｈｅｒｅ  ｔｏｍｏｒｒｏｗ：  ｏｒａｌ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ａｄｈｅｒｅｎｃｅ，"  Ｊ．  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，  １９９３；  １７５：  ３２４７−３２５２．）。数日後、放線菌類が優位を占め、この後様々な微生物が共凝集した結果、特有の多糖類基質と唾液由来ポリマーを持つ初期のバイオフィルムが発達し、そのままになっていると、この後（２〜３週間以内に）歯垢が形成する（Ｍａｒｓｈ  ＰＤ，  "Ｄｅｎｔａｌ  ｐｌａｑｕｅ，"  ｐｐ．  ２８２−３００．  Ｉｎ：  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ．  １９９５；  Ｌａｐｐｉｎ−Ｓｃｏｔｔ  ＨＭ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ  （ｅｄ．），  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ．）。歯垢はカルシウムおよびリン酸イオンにより石灰化し（歯石と呼ばれる）、歯ブラシの届かない部分（歯と歯の間、歯と歯肉の間）ではより広範に発達する。これらの歯ブラシの届かない部分で歯垢の量が増えると、唾液の有益な緩衝作用および抗菌性が低下し、虫歯または歯周病につながる。臨床研究データは、歯肉縁上の歯垢を専門家による歯のクリーニングおよび個人的な衛生努力によりコントロールすることで、歯肉炎および成人性歯周炎は予防可能であることを示している（Ｃｏｒｂｅｔ  ＥＦ  ａｎｄ  Ｄａｖｉｅｓ  ＷＩＲ，  "Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｓｕｐｒａｇｉｎｇｉｖａｌ  ｐｌａｑｕｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ  ｐｅｒｉｏｄｏｎｔａｌ  ｄｉｓｅａｓｅ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔｏｌ．，  １９９３；    ２０：  ３０７−３１３．）。
【００２８】
慢性細菌性前立腺炎
前立腺は、尿道を上がってきた細菌または感染尿が前立腺管に逆流し、後部尿道に出ることで感染する可能性がある（Ｄｏｍｉｎｇｕｅ  ＧＪ  ａｎｄ  Ｈｅｌｌｓｔｒｏｍ  ＷＪＧ，  "Ｐｒｏｓｔａｔｉｔｉｓ，"  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｒｅｖ．，  １９９８；  １１：  ６０４−６１３．）。感染初期に抗生剤治療により細菌を除菌しなければ、細菌が存続し、散発的な微小コロニーおよびバイオフィルムを形成し、前立腺管系の上皮細胞に付着することで、慢性細菌性前立腺炎となる可能性がある。このプロセスに関与する微生物には、大腸菌（最も一般的な分離菌）、クレブシエラ菌、腸内細菌、プロテウス属、セラシア属、緑膿菌、大便連鎖球菌、バクテロイデス属、ガルドネレラ属、コリネバクテリウム属、およびコアグラーゼ陰性ブドウ球菌（ＣｏＮＳ）が含まれる（Ｎｉｃｋｅｌ  ＪＣ，  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  ＭｃＬｅａｎ  ＲＪＣ，  ａｎｄ  Ｏｌｓｏｎ  Ｍ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ，  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，  ａｎｄ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｊ．  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９４；  ３３  （Ｓｕｐｐｌ．  Ａ）：  ３１−４１．）。慢性細菌性前立腺炎患者の生検を走査電子顕微鏡法または透過電子顕微鏡法により検査し、グリコカリックスに入った微小コロニーに細菌が存在し、管状または房状の粘膜層にしっかりと付着していることが証明された（Ｎｉｃｋｅｌ  ＪＣ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ−ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｐｒｏｓｔａｔｉｔｉｓ，"  Ｐｒｏｓｔａｔｅ，  １９９３；  ２３：  １０７−１１４．）。導管内腔の散発的ＣｏＮＳ微小コロニーは、水を含まない粘性基質に包み込まれていることが示された（Ｎｉｃｋｅｌ  ＪＣ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｃｏａｇｕｌａｓｅ−ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｉｎ  ｃｈｒｏｎｉｃ  ｐｒｏｓｔａｔｉｔｉｓ，"  Ｊ．  Ｕｒｏｌ．，  １９９２；  １４７：  ３９８−４０１．）。慢性細菌性前立腺炎では、局所環境とバイオフィルム形成のため、治療が失敗することが多く、細菌代謝が変化し、抗菌薬に耐性が生じる可能性がある。抗菌薬治療の有効性を高めるため、前立腺管内のバイオフィルムに、直接、より高濃度の抗生剤を送達させることが提案された（Ｎｉｃｋｅｌ  ＪＣ，  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｍｃｌｅａｎ  ＲＪＣ，  ａｎｄ  Ｏｌｓｏｎ  Ｍ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｐａｔｈｏｇｅｎｅｓｉｓ，  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，  ａｎｄ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｊ．  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９４；  ３３  （Ｓｕｐｐｌ．  Ａ）：  ３１−４１．）。
【００２９】
医療装置のバイオフィルム
過去２０年にわたり、人工心臓弁、中心静脈カテーテル、導尿（フォーリー）カテーテル、コンタクトレンズ、子宮内避妊器具、および歯科用装置の送水管を含む様々な医療装置のバイオフィルムが、一般細菌培養法および走査電子顕微鏡法を用いて研究され、特定の装置（コンタクトレンズおよび導尿カテーテル）については、細菌の付着およびバイオフィルム形成に対する様々な材料の感受性評価もさらに実施された（Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｓｔｅｗａｒｔ  ＰＳ，  ａｎｄ  Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇ  ＥＰ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ａ  ｃｏｍｍｏｎ  ｃａｕｓｅ  ｏｆ  ｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９９；  ２８４：  １３１８−１３２２．）；  （Ｄｏｎｌａｎ  ＲＭ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  "Ｒｅｖｉｅｗ．  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  Ｓｕｒｖｉｖａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ  ｏｆ  ｃｌｉｎｉｃａｌｌｙ  ｒｅｌｅｖａｎｔ  ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ，"  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ  Ｒｅｖｉｅｗｓ，  Ａｐｒ．  ２００２；  １６７−１９３．）。
【００３０】
人工心臓弁
人工心臓弁（ＰＶＥ）は、０．５％〜４％の範囲を占める心臓の弁および周辺組織の微生物感染であり、現在使用されている機械弁およびバイオプロテーゼのいずれのタイプの弁でも同様である（Ｄｏｕｇｌａｓ  ＪＬ  ａｎｄ  Ｃｏｂｂｓ  ＣＧ，  "Ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｖａｌｖｅ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ，"  ｐｐ．３７５−３９６．  Ｉｎ：  Ｉｎｆｅｃｔｉｖｅ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ，  Ｋａｙｅ  Ｄ．  （ｅｄ．），  ２−ｎｄ  ｅｄ．，  １９９２；  Ｒａｖｅｎ  Ｐｒｅｓｓ  ＬＴＤ．，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  Ｎ．Ｙ．）。人工弁の外科的移植による組織損傷では、縫合部位および装置に血小板とフィブリンが蓄積し、細菌のコロニー形成とバイオフィルムの発達に好適な環境が提供される。ＰＶＥは主に縫合用カフ構造（ｓｅｗｉｎｇ  ｃｕｆｆ  ｆａｂｒｉｃ）の微生物コロニー形成によって引き起こされる。微生物は一般に弁輪に侵入し、弁と組織を分離させ、漏出につながる可能性がある。ＰＶＥに関与する感染微生物には、表皮ブドウ球菌（初期段階）に続き、連鎖球菌、ＣｏＮＳ、腸球菌、黄色ブドウ球菌、グラム陰性球桿菌、真菌、およびビリダンス型連鎖球属（ＰＶＥ後期に単離されることが最も多い微生物）を含む（Ｈａｎｃｏｃｋ  ＥＷ，  "Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ  ｖａｌｖｅ  ｄｉｓｅａｓｅ，"  ｐｐ．１５３９−１５４５．  Ｉｎ：  Ｔｈｅ  ｈｅａｒｔ  ａｒｔｅｒｉｅｓ  ａｎｄ  ｖｅｉｎｓ；  Ｓｃｈｌａｎｔ  ＲＣ，  Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  ＲＷ，  Ｏ’Ｒｏｕｒｋｅ  ＲＡ，  Ｒｏｂｅｒｔｓ  Ｒ，  ａｎｄ  Ｓｏｎｎｅｎｂｌｉｃｋ  ＥＨ  （ｅｄ．），  ８−ｔｈ  ｅｄ．，  １９９４；  ｖｏｌ．２．  ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，  Ｉｎｃ．，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  Ｎ．Ｙ．）；  （Ｉｌｌｉｎｇｗｏｒｔｈ  ＢＬ，  Ｔｗｅｎｄｅｎ  Ｋ，  Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ  ＲＦ，  ａｎｄ  Ｃａｍｅｒｏｎ  ＪＤ，  "Ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｅｆｆｉｃａｃｙ  ｏｆ  ｓｉｌｖｅｒ−ｃｏａｔｅｄ  （ｓｉｌｚｏｎｅ）  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｆａｂｒｉｃ  ａｇａｉｎｓｔ  ａ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｂａｃｔｅｒｉａ，  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ，  Ｊ．  Ｈｅａｒｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｄｉｓ．，  １９９８；  ７：  ５２４−５３０．）；  （Ｋａｒｃｈｍｅｒ  ＡＷ  ａｎｄ  Ｇｉｂｂｏｎｓ  ＧＷ，  "Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｈｅａｒｔ  ｖａｌｖｅｓ  ａｎｄ  ｖａｓｃｕｌａｒ  ｇｒａｆｔｓ，"  ｐｐ．２１３−２４９．  Ｉｎ：  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｍｅｄｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ；  Ｂｉｓｎｏ  ＡＬ  ａｎｄ  Ｗａｌｄｏｖｏｇｅｌ  ＦＡ  （ｅｄ．），  １９９４，    ２−ｎｄ  ｅｄ．  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，  Ｄ．Ｃ．）。
【００３１】
中心静脈カテーテル
中心静脈カテーテル（ＣＶＣ）については、装置が関連した感染率は３％〜５％である。感染性バイオフィルムは一般にＣＶＣに存在し、カテーテルの外面または内腔に関連している可能性がある。コロニー形成およびバイオフィルム形成はカテーテル処置後３日以内に発生すると考えられる。短期的カテーテル（１０日未満の留置）では通常外面の広範なバイオフィルム形成が認められ、長期的カテーテル（３０日まで）では内腔により広範なバイオフィルムが認められる。（Ｒａａｄ  ＩＩ，  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ，  Ｓａｂｈａｒｗａｌ，  Ｓａｃｉｌｏｗｓｋｉ  ＵＭ，  Ａｎａｉｓｓｉｅ  Ｗ，  ａｎｄ  Ｂｏｄｅｙ  ＧＰ，  "Ｕｌｔｒａｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｖａｓｃｕｌａｒ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ：  ａ  ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ  ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｌｕｍｉｎａｌ  ｃｏｌｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｄｕｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ，"  Ｊ．  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  １９９３；  １６８：  ４００−４０７．）。コロニー形成微生物は皮膚挿入部位から装置外面に沿って移動するか、または医療従事者による操作が原因でハブから内腔に沿って移動することから発生する（Ｅｌｌｉｏｔｔ  ＴＳＪ，  Ｍｏｓｓ  ＨＡ，  Ｔｅｂｂｓ  ＳＥ，  Ｗｉｌｓｏｎ  ＩＣ，  Ｂｏｎｓｅｒ  ＲＳ，  Ｇｒａｈａｍ  ＴＲ，  Ｂｕｒｋｅ  ＬＰ，  ａｎｄ  Ｆａｒｏｑｕｉ  ＭＨ，  "Ｎｏｖｅｌ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ  ａ  ｓｏｕｒｃｅ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｅｎｔｒａｌ  ｖｅｎｏｕｓ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｅｕｒ．  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  １９９７；  １６：  ２１０−２１３．）。装置は血流と直接接触するため、その表面は血小板、血漿、およびアルブミン、フィブリノゲン、フィブロネクチン、およびラミニンなどの組織タンパク質でコーティングされ、細菌が付着する調節フィルムが形成し、黄色ブドウ球菌はフィブロネクチン、フィブリノゲン、およびラミニンに付着し、表皮ブドウ球菌はフィブロネクチンのみに付着する。ＣＶＣにコロニーを形成する微生物には、ＣｏＮＳ、黄色ブドウ球菌、緑膿菌、肺炎桿菌、大便連鎖球菌、およびカンジダ・アルビカンスが含まれる（Ｅｌｌｉｏｔｔ  ＴＳＪ，  Ｍｏｓｓ  ＨＡ，  Ｔｅｂｂｓ  ＳＥ，  Ｗｉｌｓｏｎ  ＩＣ，  Ｂｏｎｓｅｒ  ＲＳ，  Ｇｒａｈａｍ  ＴＲ，  Ｂｕｒｋｅ  ＬＰ，  ａｎｄ  Ｆａｒｏｑｕｉ  ＭＨ，  "Ｎｏｖｅｌ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｔｏ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ  ａ  ｓｏｕｒｃｅ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｅｎｔｒａｌ  ｖｅｎｏｕｓ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｅｕｒ．  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  １９９７；  １６：  ２１０−２１３．）。
【００３２】
導尿カテーテル
導尿カテーテルは、カテーテルシステムの種類にかかわらず、細菌汚染を受ける。開放系では、開放された回収容器に排液するカテーテルが早く汚染され、患者は３〜４日以内に尿路感染（ＵＴＩ）を発症することが多い。閉鎖系では、カテーテルをしっかりと固定されたプラスチック製回収バッグに出す場合、患者の尿は約半数の患者で１０〜１４日間無菌状態のままとすることができる（Ｋａｙｅ  Ｄ  ａｎｄ  Ｈｅｓｓｅｎ  Ｔ，  "Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｆｏｒｅｉｇｎ  ｂｏｄｉｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ，"    ｐｐ．２９１−３０７．  Ｉｎ：  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｍｅｄｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ；  Ｂｉｓｎｏ  ＡＬ  ａｎｄ  Ｗａｌｄｏｖｏｇｅｌ  ＦＡ  （ｅｄ．），  １９９４；  ２−ｎｄ  ｅｄ．，  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，  Ｄ．  Ｃ．）。開放系か閉鎖系かにかかわらず、短期的なカテーテル処置（７日まで）では１０％〜５０％の患者がＵＴＩを発症し、長期的なカテーテル処置（２８日以上）では基本的にすべての患者がＵＴＩを発症する（Ｓｔｉｃｋｌｅｒ  ＤＪ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｅｎｃｒｕｓｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｕｒｅｔｈｒａｌ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ，  １９９６；  ９４：  ２９３−３０５．）。カテーテル関連ＵＴＩのリスクは、カテーテルを１日留置するごとに約１０％上昇する。最初に、カテーテルには表皮ブドウ球菌、大便連鎖球菌、大腸菌、ミラビリス変形菌などの単一微生物がコロニーを形成する。この後、細菌数とその種類は増え、プロビデンシア・スチュアルティ、緑膿菌、ミラビリス変形菌、肺炎桿菌、モルガン菌、アシネトバクター・カルコアセチカス、およびエンテロバクター・エロゲネスを含む混合細菌群となる（ＭｃＬｅａｎ  ＲＪＣ，  Ｎｉｃｋｅｌ  ＪＣ，  ａｎｄ  Ｏｌｓｏｎ  ＭＥ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  ｐｐ．  ２６１−２７３．  Ｉｎ：  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ；  １９９５，  Ｌａｐｐｉｎ−Ｓｃｏｔｔ  ＨＭ  ａｎｄ  Ｃｏｓｔｅｒｔｏｎ  ＪＷ  （ｅｄ．），  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，  Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ．）。
【００３３】
走査電子顕微鏡法および透過電子顕微鏡法によるｉｎ  ｖｉｖｏおよびｉｎ  ｖｉｔｒｏ研究のいずれも、カテーテルにバイオフィルムが形成したという根拠を示している。長期的なカテーテル処置を受けた患者のシリコンおよびシリコンコーティングしたフォーリー・カテーテル上のバイオフィルムの厚さは２００μｍ〜５００μｍの範囲であり、最も厚いバイオフィルムは大腸菌および肺炎桿菌により形成されたものである（最高４９０μｍ）。最も薄いバイオフィルムはモルガン菌および類ジフテリア菌によって形成され（平均約１０μｍ）、これらのバイオフィルムは斑状でもあった（Ｇａｎｄｅｒｔｏｎ  Ｌ，  Ｃｈａｗｌａ  Ｊ，  Ｗｉｎｔｅｒｓ  Ｃ，  Ｗｉｍｐｅｎｎｙ  Ｊ，  ａｎｄ  Ｓｔｉｃｋｌｅｒ  Ｄ，  "Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｂｌａｄｄｅｒ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｅｕｒ．  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  １９９２；  １１：  ７８９−７９６．）。
【００３４】
導尿カテーテルのバイオフィルムは独特であるが、これは、尿の尿素を加水分解し、遊離アンモニアを形成する特定の微生物が酵素ウレアーゼを産生するため、局所ｐＨが上昇し、無機物のヒドロキシアパタイト（リン酸カルシウム）およびストルバイト（リン酸アンモニウムマグネシウム）が沈殿するためである。これらの無機物はカテーテルのバイオフィルムに沈着し、無機物の付着物を形成し、これは３〜５日以内に導尿カテーテルを完全に閉塞する（Ｔｕｎｎｅｙ  ＭＭ，  Ｊｏｎｅｓ  ＤＳ，  ａｎｄ  Ｇｏｒｍａｎ  ＳＰ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｎｄ  ｂｉｏｆｉｌｍ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｅｎｃｒｕｓｔａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｄｅｖｉｃｅｓ，"  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｅｎｚｙｍｏｌ．，  １９９９；  ３１０：  ５５８−５６６．）。導尿カテーテルにおける主なウレアーゼ産生微生物は、ミラビリス変形菌、モルガン菌、緑膿菌、肺炎桿菌、およびプロテウス・ブルガリスである。無機物の付着物はこれらの細菌を含むカテーテルのみで観察された（Ｓｔｉｃｋｌｅｒ  Ｄ，  Ｍｏｒｒｉｓ  Ｎ，  Ｍｏｒｅｎｏ  ＭＣ，  ａｎｄ  Ｓａｂｂｕｂａ  Ｎ，  "Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｕｒｅｔｈｒａｌ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｅｕｒ．  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｉｎｆｅｃｔ．  Ｄｉｓ．，  １９９８；  １７：  ６４９−６５２．）；  （Ｓｔｉｃｋｌｅｒ  Ｄ，  Ｇａｎｄｅｒｔｏｎ  Ｌ，  Ｋｉｎｇ  Ｊ，  Ｎｅｔｔｌｅｔｏｎ  Ｊ，  ａｎｄ  Ｗｉｎｔｅｒｓ  Ｃ，  "Ｐｒｏｔｅｕｓ  ｍｉｒａｂｉｌｉｓ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｅｎｃｒｕｓｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｕｒｅｔｈｒａｌ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｕｒｏｌ．  Ｒｅｓ．，  １９９３；  ２１：  ４０７−４１１．）。
【００３５】
コンタクトレンズ
細菌はソフトコンタクトレンズ（ヒドロゲルまたはシリコン製）およびポリメタクリル酸メチル製のハードコンタクトレンズ、いずれのタイプのコンタクトレンズにも容易に付着する。ヒドロゲルコンタクトレンズへの緑膿菌の最初の付着により、２時間以内にバイオフィルムが形成し、特徴的な細胞外基質ポリマーが透過電子顕微鏡法およびルテニウムレッド染色により観察された（Ｍｉｌｌｅｒ  ＭＪ  ａｎｄ  Ａｈｅａｒｎ  Ｇ，  "Ａｄｈｅｒｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ  ｔｏ  ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓｅｓ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｓｕｂｓｔｒａｔａ，"  Ｊ．  Ｃｌｉｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９８７；  ２５：  １３９２−１３９７．）。付着の程度は、基質の性質、ｐＨ、電解質濃度、ポリマーのイオン電荷、および検査した菌種を含む様々な要因に依存した。
【００３６】
コンタクトレンズに付着することが示された微生物には、緑膿菌、黄色ブドウ球菌、表皮ブドウ球菌、セラシア属、大腸菌、プロテウス属、およびカンジダ属が含まれる（Ｄａｒｔ  ＪＫＧ，  "Ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  ｐｐ．  １−３０．  Ｉｎ：  Ｄｕａｎｅ’ｓ  ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ；  Ｔａｓｍａｎ  Ｗ  ａｎｄ  Ｊａｅｇｅｒ  ＥＡ  （ｅｄ．），  １９９６；  Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ−Ｒａｖｅｎ，  Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，  ＰＡ．）。確立されたバイオフィルムは、緑膿菌角膜炎患者および細菌性角膜炎の臨床診断を受けた患者が外したレンズに検出され、数例は数種の細菌または細菌と真菌を含んでいた（Ｓｔａｐｌｅｔｏｎ  Ｆ  ａｎｄ  Ｄａｒｔ  Ｊ，  "Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ｋｅｒａｔｉｔｉｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｎ  ａ  ｄｉｓｐｏｓａｂｌｅ  ｓｏｆｔ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓ，"  Ｂｒ．  Ｊ．  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ．，  １９９５；  ７９：  ８６４−８６５．）；  （ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ−Ｂｏｒｌａｃｅ  Ｌ，  Ｓｔａｐｌｅｔｏｎ  Ｆ，  Ｍａｔｈｅｓｏｎ  Ｍ，  ａｎｄ  Ｄａｒｔ  ＪＫＧ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｏｎ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓｅｓ  ａｎｄ  ｌｅｎｓ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｃａｓｅｓ  ｉｎ  ｗｅａｒｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｋｅｒａｔｉｔｉｓ，"  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９８；    ８４：  ８２７−８３８．）。
【００３７】
前記レンズの例は、汚染されたレンズおよびレンズ消毒液の主な微生物発生源と考えられ、無症状のレンズ使用者の８０％が保存時の汚染例であった（ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ−Ｂｏｒｌａｃｅ  Ｌ，  Ｓｔａｐｌｅｔｏｎ  Ｆ，  Ｍａｔｈｅｓｏｎ  Ｍ，  ａｎｄ  Ｄａｒｔ  ＪＫＧ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｏｎ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓｅｓ  ａｎｄ  ｌｅｎｓ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｃａｓｅｓ  ｉｎ  ｗｅａｒｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｋｅｒａｔｉｔｉｓ，"  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９８；  ８４：  ８２７−８３８．）。また、同一微生物が前記レンズ症例および感染患者の角膜からも単離された。さらに、原生動物のアカントアメーバがこれらのバイオフィルムの構成要素であることが示された（Ｄａｒｔ  ＪＫＧ，  "Ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓ  ａｎｄ  ｐｒｏｓｔｈｅｓｉｓ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  ｐｐ．  １−３０．  Ｉｎ：  Ｄｕａｎｅ’ｓ  ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ；  Ｔａｓｍａｎ  Ｗ  ａｎｄ  Ｊａｅｇｅｒ  ＥＡ  （ｅｄ．），  １９９６；  Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ−Ｒａｖｅｎ，  Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，  ＰＡ．）；  （ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ−Ｂｏｒｌａｃｅ  Ｌ，  Ｓｔａｐｌｅｔｏｎ  Ｆ，  Ｍａｔｈｅｓｏｎ  Ｍ，  ａｎｄ  Ｄａｒｔ  ＪＫＧ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｏｎ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓｅｓ  ａｎｄ  ｌｅｎｓ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｃａｓｅｓ  ｉｎ  ｗｅａｒｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｋｅｒａｔｉｔｉｓ，"  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９８；    ８４：  ８２７−８３８．）。
【００３８】
歯科用装置の送水管
歯科手順では、患者および歯科専門家のいずれも、歯科用装置の様々な構成要素から発生した日和見性および病原性の微生物と接触する可能性がある。小口径の軟質プラスチックは、異なるハンドピース（空気−水シリンジ、超音波歯石除去器、高速ハンドピース）に水（都市水道水または蒸留、ろ過、または滅菌水を含む別の貯水槽の水）を供給し、これらの系すべてで細菌数が上昇していることが検出された（Ｂａｒｂｅａｕ  Ｊ，  Ｔａｎｇｕａｙ  Ｒ，  Ｆａｕｃｈｅｒ  Ｅ，  Ａｖｅｚａｒｄ  Ｃ，  Ｔｒｕｄｅｌ  Ｌ，  Ｃｏｔｅ  Ｌ，  ａｎｄ  Ｐｒｅｖｏｓｔ  ＡＰ，  "Ｍｕｌｔｉｐａｒａｍｅｔｒｉｃ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  ｗａｔｅｒｌｉｎｅ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ，"  Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９６；    ６２：  ３９５４−３９５９．）；  （Ｆｕｒｕｈａｓｈｉ  Ｍ  ａｎｄ  Ｍｉｙａｍａｅ  Ｔ，  "Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｗａｔｅｒ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ，"  Ｊ．  Ｈｏｓｐ．  Ｉｎｆｅｃｔ．，  １９８５；  ６：  ８１−８８．）；  （Ｍａｙｏ  ＪＡ，  Ｏｅｒｔｌｉｎｇ  ＫＭ，  ａｎｄ  Ａｎｄｒｉｅｕ  ＳＣ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ：  ａ  ｓｏｕｒｃｅ  ｏｆ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ａｉｒ−ｗａｔｅｒ  ｓｙｒｉｎｇｅｓ，"  Ｃｌｉｎ．  Ｐｒｅｖ．  Ｄｅｎｔ．，  １９９０；  １２：  １３−２０．）；  （Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＨＮ，  Ｋｅｌｌｅｙ  Ｊ，  Ｆｏｌｉｎｅｏ  Ｄ，  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＧＣ，  Ｈａｗｌｅｙ  ＣＬ，  ａｎｄ  Ｓｉｂｉｓｋｉ  Ｊ，  "Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｌｅａｎ  ｗａｔｅｒ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ  ａｎｄ  ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ  ｗｉｔｈ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ｐｒｏｔｏｃｏｌ，"  ＪＡＤＡ，  １９９４；  １２５：  １２０５−１２１１．）。
【００３９】
歯科用送水管から一般に単離される微生物には、シュードモナス属、フラボバクテリウム属、アシネトバクター属、モラクセラ属、アクロモバクター属、メチロバクテリウム属、ロドトルラ属、線菌綱（クラドスポリウム属、アスペルギルス属、およびペニシリウム属）、バシラス属、連鎖球菌属、ＣｏＮＳ、ミクロコッカス属、コリネバクテリウム属、およびレジオネラ・ニューモフィラを含む（Ｔａｌｌ  ＢＤ，  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＨＮ，  Ｇｅｏｒｇｅ  ＫＳ，  Ｇｒａｙ  ＲＴ，  ａｎｄ  Ｗａｌｃｈ  Ｍ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎ  ｗａｔｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ  ｌｉｎｅｓ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ａｉｒ−ｗａｔｅｒ  ｓｙｒｉｎｇｅｓ，"  Ｃａｎ．    Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９５；  ４１：  ６４７−６５４．）；  （Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ  ＲＬＳ，  Ｐｅｔｅｒｓ  Ｅ，  Ｌｉｚｏｔｔｅ  Ｊ，  ａｎｄ  Ｌｉｌｇｅ  Ｃ，  "Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔ  ｗａｔｅｒ，"  Ｊ．  Ｄｅｎｔ．，  １９９１；  １９：  ２９０−２９５．）；  （Ｍｉｌｌｓ  ＳＥＰ，  Ｌａｕｄｅｒｄａｌｅ  Ｗ，  ａｎｄ  Ｍａｙｈｅｗ  ＲＢ，  "Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ  ｗｉｔｈ  ｐｏｖｉｄｏｎｅ−ｉｏｄｉｎｅ  １０％，"  ＪＡＤＡ，  １９８６；  １１３：  ２８０−２８４．）；  （Ａｔｌａｓ  ＲＭ，  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＪＦ，  ａｎｄ  Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ  ＭＫ，  "Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ−ｕｎｉｔ  ｗａｔｅｒｓ，"  Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９５；  ６１：  １２０８−１２１３．）；  （Ｃａｌｌａｃｏｍｂｅ  ＳＪ  ａｎｄ  Ｆｅｒｎａｎｄｅｓ  ＬＬ，  "Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ  ｐｎｅｕｍｏｐｈｉｌａ  ｉｎ  ｗａｔｅｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ：  ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｖａｒｉｏｕｓ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ，"  ＪＡＤＡ，  １９９５；  １２６：  ６０３−６０８．）；  （Ｐａｎｋｈｕｒｓｔ  ＣＬ，  Ｐｈｉｌｐｏｔｔ−Ｈｏｗａｒｄ  ＪＮ，  Ｈｅｗｉｔｔ  ＪＨ，  ａｎｄ  Ｃａｓｅｗｅｌｌ  ＭＷ，  "Ｔｈｅ  ｅｆｆｉｃａｃｙ  ｏｆ  ｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  ｅｒａｄｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ  ｆｒｏｍ  ｄｅｎｔａｌ  ｃｈａｉｒ  ｗａｔｅｒ  ｓｙｓｔｅｍｓ，"  Ｊ．  Ｈｏｓｐ．  Ｉｎｆｅｃｔ．，  １９９０；  １６：  ９−１８．）。観察された様々な微生物は、明らかな多糖類基質に埋め込まれていた（Ｗｈｉｔｅｈｏｕｓｅ  ＲＬＳ，  Ｐｅｔｅｒｓ  Ｅ，  Ｌｉｚｏｔｔｅ  Ｊ，  ａｎｄ  Ｌｉｌｇｅ  Ｃ，  "Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔ  ｗａｔｅｒ，"  Ｊ．  Ｄｅｎｔ．，  １９９１；  １９：  ２９０−２９５．）。また、（１つのバイオフィルムサンプルに）アメーバ性栄養体および嚢胞、および線虫も観察された（Ｓａｎｔｉａｇｏ  Ｊ���，  Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ  ＭＫ，  Ｊｏｈｎｓｔｏｎ  ＡＭ，  Ｑｕｉｎｎ  ＲＳ，  ａｎｄ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＪＦ，  "Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔ  ｗａｔｅｒｌｉｎｅｓ：  ｓｈｏｒｔ−  ａｎｄ  ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｆｌｕｓｈｉｎｇ，"  Ｇｅｎ．  Ｄｅｎｔ．，  １９９４；  ４２：  ５２８−５３５．）。バイオフィルムと水の細菌数には正相関が認められ、接触後１８０日までに、厚い複数の細胞外ポリマー基質層が歯科用装置の送水管の表面全体を覆っていた（Ｔａｌｌ  ＢＤ，  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＨＮ，  Ｇｅｏｒｇｅ  ＫＳ，  Ｇｒａｙ  ＲＴ，  ａｎｄ  Ｗａｌｃｈ  Ｍ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ  ｗｉｔｈｉｎ  ａ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎ  ｗａｔｅｒ  ｓｕｐｐｌｙ  ｌｉｎｅｓ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ａｉｒ−ｗａｔｅｒ  ｓｙｒｉｎｇｅｓ，"  Ｃａｎ．  Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９５；  ４１：  ６４７−６５４．）。広範な細胞外ポリマー基質、および混合皮膚微生物叢と水生細菌をいずれも含むバイオフィルムも、唾液排出装置の内腔に検出された（Ｂａｒｂｅａｕ  Ｊ，  ｔｅｎ  Ｂｏｃｕｍ  Ｌ，  Ｇａｕｔｈｉｅｒ  Ｃ，  ａｎｄ  Ｐｒｅｖｏｓｔ  ＡＰ，  "Ｃｒｏｓｓ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ  ｏｆ  ｓａｌｉｖａ  ｅｊｅｃｔｏｒｓ  ｕｓｅｄ  ｉｎ  ｄｅｎｔｉｓｔｒｙ，"  Ｊ．  Ｈｏｓｐ．  Ｉｎｆｅｃｔ．，  １９９８；  ４０：  ３０３−３１１．）。
【００４０】
バイオフィルムおよびバイオフィルムによる感染を治療する方法
バイオフィルムをコントロールする戦略は多く提案されてきたが、ほとんどは様々な医療装置に形成されるバイオフィルムに適用され、これらの装置を使用する患者に対する長期的抗生剤、装置表面を覆う様々な抗菌薬、様々なポリマー材料、超音波、および低強度の電場と消毒薬の併用を含む。
【００４１】
ヒト体内のバイオフィルムによる感染については、細胞外重合物質を完全になくす、または貫通させることを目的としたアプローチが少数提供され、例えば、酵素混合物は、実験室で増殖させたいくつかの異なる微生物のバイオフィルムを完全になくす上で効果的であった（Ｊｏｈａｎｓｅｎ  ＣＰ，  Ｆａｌｈｏｌｔ  Ｐ，  ａｎｄ  Ｇｒａｍ  Ｌ，  "Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ  ｒｅｍｏｖａｌ  ａｎｄ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ，"  Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９７；  ６３：  ３７２４−  ３７２８．）。別のより的確なアプローチは、バイオフィルム中の特定微生物の多糖類を特定し、その酵素でバイオフィルムを処理する方法であり、例えば、特異的酵素のアルギン酸リアーゼは、ムコイド緑膿菌のバイオフィルム多糖類であるアルギン酸塩により、ゲンタマイシンおよびトブラマイシンのより効果的な拡散を可能にした（Ｈａｔｃｈ  ＲＡ，  ａｎｄ  Ｓｃｈｉｌｌｅｒ  ＮＬ，  "Ａｌｇｉｎａｔｅ  ｌｙａｓｅ  ｐｒｏｍｏｔｅｓ  ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｏｆ  ａｍｉｎｏｇｌｙｃｏｓｉｄｅｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｏｆ  ｍｕｃｏｉｄ  Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ  ａｅｒｕｇｉｎｏｓａ，"  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ａｇｅｎｔｓ  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９９８；  ４２：  ９７４−  ９７７．）。さらに、バイオフィルム感染の管理では、アミノグリコシド、フルオロキノロン、マクロライド、また臨床で利用できる最新のタンパク質合成酵素阻害剤（リネゾリドおよびキヌプリスチン）を含め、様々な抗生剤がｉｎ  ｖｉｔｒｏおよびｉｎ  ｖｉｖｏで広範に検討され、ｉｎ  ｖｉｖｏでのバイオフィルム感染の治療に有望であるようにみえる（Ｉｎ：  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ，  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ，  ａｎｄ  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｔｈｅｒａｐｙ；  Ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｐａｃｅ  ＪＬ，  Ｒｕｐｐ  ＭＥ，  ａｎｄ  Ｆｉｎｃｈ  ＲＧ；  Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ，  ＦＬ：  ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ，  ２００６．  Ｃｈａｐｔｅｒ  １８，  ｐａｇｅ  ３６０．）。
【００４２】
最近の特許文献のレビューでは、引用を１）抗生剤および新しく確立されたバイオフィルムの小分子阻害剤、２）菌体密度感知機構およびシグナル伝達の分子阻害剤、３）バイオフィルムの形成を阻害する表面コーティング物質、４）感染性バイオフィルムを治療するための抗生剤およびワクチン、５）バイオフィルムを分解するための酵素、および６）感染性バイオフィルムのバクテリオファージ治療の６分野の最新治療アプローチにまとめている（Ｌｙｎｃｈ  ＡＳ  ａｎｄ  Ａｂｂａｎａｔ  Ｄ，  "Ｎｅｗ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ａｇｅｎｔｓ  ａｎｄ  ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ  ｔｏ  ｔｒｅａｔ  ｂｉｏｆｉｌｍ−ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｏｐｉｎ．  Ｔｈｅｒ．  Ｐａｔｅｎｔｓ，  ２０１０；  ２０（１０）：  １３７３−１３８７．）。
【００４３】
さらなるアプローチには、様々な天然物質および複合技術の利用が含まれる。例えば、クワ科ヒゴ（Ｆｉｃｕｓ  ｇｌａｂｒａｔａ）の木由来のシステインプロテアーゼであるｏｒａｌ−ｆｉｃｉｎなど、天然のバイオフィルム付着防止剤が提案されたが、これはバイオフィルム形成細菌の表面付着を予防する（Ｐｏｔｅｒａ  Ｃ，  "Ａ  Ｐｏｔｐｏｕｒｒｉ  ｏｆ  Ｐｒｏｂｉｎｇ  ａｎｄ  Ｔｒｅａｔｉｎｇ  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｏｒａｌ  Ｃａｖｉｔｙ，"  Ｍｉｃｒｏｂｅ  Ｍａｇａｚｉｎｅ，  Ｏｃｔ．  ２００９．）。蜂蜜は菌体密度感知機構を阻害し、それによってバイオフィルムの形成または維持に干渉できることから、感染創管理の候補物質とすることができることが示唆される（"Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎ  ｗｏｕｎｄｓ，"  ａ  ｔｈｅｓｉｓ  ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｗａｌｅｓ，  Ｃａｒｄｉｆｆ，  ＵＫ，  ｉｎ  ｃａｎｄｉｄａｔｕｒｅ  ｆｏｒ  Ｐｈ．Ｄ．  ｂｙ  Ｏｋｈｉｒｉａ  ＯＡ，  Ｍａｙ  ２０１０，  Ｃｈａｐｔｅｒ  ５：  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｈｏｎｅｙ  ｏｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｎｄ  ｑｕｏｒｕｍ  ｓｅｎｓｉｎｇ：  １９０−２３４．）。
【００４４】
複合技術の使用例は、超音波と抗生剤を併用した、インプラントのバイオフィルム感染の処理である（Ｃａｒｍｅｎ  ＪＣ，  Ｒｏｅｄｅｒ  ＢＬ，  Ｎｅｌｓｏｎ  ＪＬ，  Ｒｏｂｉｓｏｎ  Ｏｇｉｌｖｉｅ  ＲＬ，  Ｒｏｂｉｓｏｎ  ＲＡ，  Ｓｃｈａａｌｊｅ  ＧＢ，  ａｎｄ  Ｐｉｔｔ  ＷＧ，  "Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｂｉｏｆｉｌｍ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｉｍｐｌａｎｔｓ  ｗｉｔｈ  Ｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ａｎｄ  Ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓ，"  Ａｍ  Ｊ  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ．  ２００５，  Ｍａｒｃｈ；  ３３（２）：  ７８−８２．）。
【００４５】
医療装置のバイオフィルム汚染の対処法
細菌および真菌バイオフィルムは様々なタイプの医療装置に発達する。これには、聴診器、膣鏡、鼻咽頭鏡、血管造影用カテーテル、内視鏡、血管形成術用バルーンカテーテルなどの医療用診断装置、およびコンタクトレンズ、子宮内避妊器具、歯科インプラント、人工尿路、およびカテーテルなどの永久、半永久、一時的留置器具、腹膜透析カテーテル、血液透析および化学療法剤の長期的投与用留置カテーテル（ヒックマンカテーテル）、心臓インプラント（ペースメーカー、人工心臓弁、補助人工心臓［ＶＡＤ］）、合成血管およびステント、人工装具、内部固定装置、経皮縫合糸、気管および人工呼吸器チューブ、ネブライザなどの投薬分配用具、および滅菌器などの洗浄装置が含まれる。医療装置における微生物膜および関連病原菌の存在を抑制するために利用されている最新の方法について本明細書でまとめている。
【００４６】
インプラント
留置医療装置およびインプラントと関連したバイオフィルム感染は、従来の抗生剤を使用して改善することが困難である。抗生剤の投与では、高用量で抗生剤を併用した長期的な投与、または前記装置または関連組織の一時的な外科的摘除が必要である。コロニー形成プロセスに干渉することを目的としたより新しい開発は、例えば、新規生体材料、音響エネルギーまたは低電圧電流と抗生剤との同時適用、特異的抗バイオフィルム剤の開発を有する（Ｊａｓｓ  Ｊ，  Ｓｕｒｍａｎ  Ｓ，  ａｎｄ  Ｗａｌｋｅｒ  ＪＴ，  "Ｍｅｄｉｃａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ：  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，  ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ，"  Ｖｏｌ．  ２．，  Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ，  ２００３：  ２６１．）。
【００４７】
中心静脈カテーテル
いくつかの研究では、静脈カテーテルにおけるバイオフィルム形成をコントロールする際の、様々なタイプの抗菌薬投与の効果を検討した。使用された方法および材料には、微生物のコロニー形成を排除するためのカテーテルの生理的流出に消毒薬を加える方法（Ｆｒｅｅｍａｎ  Ｒ，  Ｇｏｕｌｄ  ＦＫ．    "Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  ［ｌｅｔｔｅｒ］．  Ｊ．  Ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂ．  Ｃｈｅｍｏｔｈｅｒ．，  １９８５；  １５：  ２５８．）、カテーテルを複合抗菌薬で充満させる方法（Ｄａｒｏｕｉｃｈｅ  ＲＯ  ｅｔ  ａｌ．  ，  "Ａ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｔｗｏ  ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌ−ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｄ  ｃｅｎｔｒａｌ  ｖｅｎｏｕｓ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｎ  Ｅｎｇｌ  Ｊ  Ｍｅｄ，  １９９９；  ３４０：  １−８．）、抗生剤をカテーテル表面に結合させるため、界面活性剤でカテーテルをコーティングする方法（Ｋａｍａｌ  Ｇ．Ｄ．，  Ｐｆａｌｌｅｒ  Ｍ．Ａ．，  Ｒｅｍｐｅ  Ｌ．Ｅ．，  Ｊｅｂｓｏｎ  Ｐ．Ｊ．Ｒ．，  "Ｒｅｄｕｃｅｄ  ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  ｃａｔｈｅｔｅｒ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ｂｙ  ａｎｔｉｂｉｏｔｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ．  Ａ  ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ，  ｒａｎｄｏｍｉｚｅｄ，  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｔｒｉａｌ"，  ＪＡＭＡ，  １９９１；  ２６５：  ２３６４−２３６８．）、および複合抗生剤の局所的適用後に銀イオンを挿入する段階を含む、取りつけ可能な皮下血圧測定バンド（Ｆｌｏｗｅｒｓ  Ｒ．Ｈ．，  Ｓｃｈｗｅｎｚｅｒ  Ｋ．Ｊ．，  Ｋｏｐｅｌ  Ｒ．Ｆ．，  Ｆｉｓｃｈ  Ｍ．Ｊ．，  Ｔｕｃｋｅｒ  Ｓ．Ｉ．，  Ｆａｒｒ  Ｂ．Ｍ．，  "Ｅｆｆｉｃａｃｙ  ｏｆ  ａｎ  ａｔｔａｃｈａｂｌｅ  ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ｃｕｆｆ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｒａｖａｓｃｕｌａｒ  ｃａｔｈｅｔｅｒ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ"，  ＪＡＭＡ，  １９８９；  ２６１：  ８７８−８８３．）を含む。
【００４８】
人工心臓弁
心臓弁移植に伴う感染の発症機序は、弁と周辺組織との接触面が関与する。具体的に述べると、機械的心臓弁の移植では取りつけ部位の組織を損傷するため、微生物がそのような場所でコロニーを形成する傾向が高まる（Ｄｏｎｌａｎ  ＲＭ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  Ｄｉｓｅａｓｅｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  Ｍａｒ−Ａｐｒ  ２００１；  Ｖｏｌ．  ７，  Ｎｏ．  ２：  ２７７−２８１．）。そのため、そのような感染により生じたバイオフィルムは、前記インプラントの周辺組織または前記組織に装置を取りつけるために用いる縫合用カフ構造に好んで発達する傾向があるる縫合用カフ構造の銀コーティングはそのような感染を抑制することが分かっている（Ｉｌｌｉｎｇｗｏｒｔｈ  ＢＬ，  Ｔｗｅｄｅｎ  Ｋ，  Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ  ＲＦ，  Ｃａｍｅｒｏｎ  ＪＤ，  "Ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｅｆｆｉｃａｃｙ  ｏｆ  ｓｉｌｖｅｒ−ｃｏａｔｅｄ  （Ｓｉｌｚｏｎｅ）  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ−ｒｅｓｉｓｔａｎｔ  ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｆａｂｒｉｃ  ａｇａｉｎｓｔ  ａ  ｂｉｏｆｉｌｍ−ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ｂａｃｔｅｒｉａ，  Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ｅｐｉｄｅｒｍｉｄｉｓ"，  Ｊ  Ｈｅａｒｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｄｉｓ  １９９８；  ７：  ５２４．  Ａｂｓｔｒａｃｔ）；  （Ｃａｒｒｅｌ  Ｔ，  Ｎｇｕｙｅｎ  Ｔ，  Ｋｉｐｆｅｒ  Ｂ，  Ａｌｔｈａｕｓ  Ｕ，    "Ｄｅｆｉｎｉｔｉｖｅ  ｃｕｒｅ  ｏｆ  ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃ  ｅｎｄｏｃａｒｄｉｔｉｓ  ｕｓｉｎｇ  ｓｉｌｖｅｒ−ｃｏａｔｅｄ  Ｓｔ．  Ｊｕｄｅ  ｍｅｄｉｃａｌ  ｈｅａｒｔ  ｖａｌｖｅｓ：  ａ  ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  ｃａｓｅ  ｒｅｐｏｒｔ，"  Ｊ  Ｈｅａｒｔ  Ｖａｌｖｅ  Ｄｉｓ．，  １９９８；  ７：  ５３１．  Ａｂｓｔｒａｃｔ．）。
【００４９】
導尿カテーテル
導尿カテーテルのバイオフィルム処理に対する従来のアプローチには、抗菌薬軟膏および潤滑剤の使用、抗菌薬の膀胱滴下または洗浄、抗菌薬を含む回収バッグの使用、抗菌薬のカテーテル注入、および全身抗生剤の使用を含む（Ｋａｙｅ  Ｄ，  Ｈｅｓｓｅｎ  ＭＴ，  "Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｆｏｒｅｉｇｎ  ｂｏｄｉｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ，"  Ｉｎ：  Ｂｉｓｎｏ  Ａ．Ｌ．，  Ｗａｌｄｏｖｏｇｅｌ  Ｆ．Ａ．，  ｅｄｉｔｏｒｓ．  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｍｅｄｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ．  ２ｎｄ  ｅｄ．  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ：  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ；  １９９４；  ｐｐ．  ２９１−３０７．）。銀のカテーテル注入は細菌尿の発症を遅らせることが分かっているが、そのようなアプローチは効果が限られていることが分かっている（Ｄｏｎｌａｎ  ＲＭ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ−Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｅｍｅｒｇｉｎｇ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ  Ｄｉｓｅａｓｅｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ，  Ｍａｒ−Ａｐｒ  ２００１；  Ｖｏｌ．  ７，  Ｎｏ．  ２：  ２７７−２８１．）。カテーテルの作成に使用される様々な材料から、カテーテルに付着しやすい患者では、シリコンカテーテルがラテックス、テフロン、またはシリコンコーティングしたラテックスよりも閉塞しにくい（Ｓｅｄｏｒ  Ｊ  ａｎｄ  Ｍｕｌｈｏｌｌａｎｄ  ＳＧ，  "Ｈｏｓｐｉｔａｌ−ａｃｑｕｉｒｅｄ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｔｒａｃｔ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｃａｔｈｅｔｅｒ，"  Ｕｒｏｌ．  Ｃｌｉｎ．  Ｎ．  Ａｍ．，  １９９９；  ２６：  ８２１−８２８．）。
【００５０】
ＮａｎｏＶｉｂｒｏｎｉｘが製造する新製品のＵｒｏＳｈｉｅｌｄＴＭ  Ｓｙｓｔｅｍでは、カテーテルの表面全体を活性化することで、バイオフィルム形成の最初の段階である細菌の付着を阻害する、低コストのディスポーザブル超音波アクチュエータを利用している（Ｎａｇｙ  Ｋ，  Ｋｏｖｅｓ  Ｂ，  Ｊａｃｋｅｌ  Ｍ，  Ｔｅｎｋｅ  Ｐ，  "Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ  ｏｆ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｅｎｅｒｇｙ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ＵｒｏＳｈｉｅｌｄ  ｄｅｖｉｃｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂａｃｔｅｒｉｕｒｉａ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐａｔｉｅｎｔ’ｓ  ｃｏｍｐｌａｉｎｔｓ  ｒｅｌａｔｅｄ  ｔｏ  ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｉｎｄｗｅｌｌｉｎｇ  ｕｒｉｎａｒｙ  ｃａｔｈｅｔｅｒｓ，"  Ｐｏｓｔｅｒ  ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ａｔ  ２６ｔｈ  Ａｎｎｕａｌ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｕｒｏｌｏｇｙ  （ＥＡＵ）；  Ｖｉｅｎｎａ，  Ｍａｒｃｈ  ２０１１：  Ｎｏ．  ４８３．  Ａｂｓｔｒａｃｔ．）。
【００５１】
透析システム
血液透析系でバイオフィルムが発達することが実証された。実際、一部の症例は透析施設内での感染の大発生が疑われた。さらに、これらのバイオフィルム中のエンドトキシンおよび他のサイトカインは透析膜を通過し、患者に炎症反応を誘発する可能性がある（Ｖｉｎｃｅｎｔ  ＦＣ，  Ｔｉｂｉ  ＡＲ，  ａｎｄ  Ｄａｒｂｏｒｄ  ＪＣ．  "Ａ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｉｎ  ａ  ｈｅｍｏｄｉａｌｙｓｉｓ  ｓｙｓｔｅｍ．  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｒｏｓｓｉｎｇ  ｏｆ  ｅｎｄｏｔｏｘｉｎｓ，"  ＡＳＡＩＯ  Ｔｒａｎｓ．，  １９８９；  ３５：  ３１０−３１３．）。透析チューブからのバイオフィルムの除去に限定された研究では、２１種類の除染手順の有効性が確認され、最も効果的な治療は酸による前処理後に濃縮した漂白剤溶液を使用する方法であり、高温で処理を行ってもバイオフィルムの除去は改善しなかった（Ｍａｒｉｏｎ−Ｆｅｒｅｙ  Ｋ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｆｒｏｍ  ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｔｕｂｉｎｇ：  ａｎ  ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｆｆｉｃａｃｙ  ｏｆ  ｄｉａｌｙｓｉｓ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｄｅｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  ｉｎ  ｖｉｔｒｏ  ｍｏｄｅｌ，"  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｈｏｓｐｉｔａｌ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ，  ２００３；  ５３（１）：  ６４−７１．）。
【００５２】
臨床現場に配置された水道系からバイオフィルムを除去することは困難であることを考えると、多段階の洗浄（有機物質の除去）、スケール除去（無機物質の除去）、および消毒（微生物の除去）プロセスが提案される。最もよく利用される最新のプロトコールには、ａ）クエン酸後に漂白剤、ｂ）漂白剤のみ、ｃ）過酢酸と酢酸および過酸化水素（ＰＡＡ）、ｄ）クエン酸後に高圧蒸気殺菌、ｅ）高温でクエン酸、ｆ）高温でグリコール酸、ｇ）熱水、およびｈ）クエン酸後にＰＡＡが含まれる。これらの消毒プロトコールはすべて微生物の殺菌に非常に効果があるようにみえるが、感染面のバイオフィルム量を減少する効果はない。
【００５３】
これまで、シリコン面からバイオフィルム（および結果としてエンドトキシン）を完全に除去することが示された治療はない。スケール除去自体は高温でも不十分である。漂白剤は、バイオフィルムの除去には単独で比較的優れた薬物であるようにみえる。さらに、ＵＶ照射はバイオフィルムに限定的な影響しか示さず、オゾンは除去効率がより高いことが証明されたが、バイオフィルムの殺菌は限定的である。超酸化的濃度を達成することができれば、細菌および関連エンドトキシン両方の破壊は可能であると推論されている（"Ｔｈｅ  Ｒｏｌｅ  ｏｆ  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ｉｎ  Ｄｅｖｉｃｅ−Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｉｎｆｅｃｔｉｏｎｓ，"  Ｅｄ．  Ｂｙ  Ｓｈｉｒｔｌｉｆｆ  Ｍ  ａｎｄ  Ｌｅｉｄ  ＪＧ；  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，  Ｂｅｒｌｉｎ，  ２００９．）。
【００５４】
内視鏡
内視鏡のバイオフィルムを除去する多数の洗剤の有効性に関する比較研究では、「一般的に使用されている酵素系洗剤の多くは生存可能な生菌量を減少させる、または細菌ＥＰＳを除去することはできない」と判断された（Ｖｉｃｋｅｒｙ  Ｋ，  Ｐａｊｋｏｓ  Ａ，  ａｎｄ  Ｃｏｓｓａｒｔ  Ｙ，"  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｒｏｍ  ｅｎｄｏｓｃｏｐｅｓ：  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，  "Ａｍ  Ｊ  Ｉｎｆｅｃｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ．  ２００４，  Ｍａｙ；  ３２（３）：  １７０−１７６．）。酵素を含まない洗剤（Ｗｈｉｔｅｌｅｙ  Ｍｅｄｉｃａｌ（オーストラリア、シドニー）製）１つのみが、細菌生存率および残留細菌エキソ多糖類基質を有意に低下させた。
【００５５】
特筆すべきは米国特許第６，８５５，６７８号であり、この中で走査電子顕微鏡法の利用について開示しているが、バイオフィルムは多数の層から成り、最も重要なことに、医療器具の表面に隣接し、固く付着した薄い層が存在することが観察された。ここで推奨された治療製剤は、界面活性剤、溶媒、共溶媒、窒素含有殺生物剤、および有機キレート剤の併用などである。この組成物は、内視鏡および他の医療用装置を容易に洗浄および消毒する、単純な非腐食性の天然に近い化学洗剤を提供する。仮説上の作用様式は、ａ）溶媒および共溶媒（例えば、溶媒は第一級および第二級アルコール、グリコール、エステル、ケトン、芳香族アルコール、および８若しくはそれ未満の炭素原子を含む環状窒素溶媒などの低分子量極性溶媒、共溶媒は低分子量アミン、アミド、およびアミドのメチルおよびエチル誘導体を含む）はバイオフィルムを膨張するように作用する、ｂ）有機キレート剤と界面活性剤を併用すると、殺生物剤を含む窒素がバイオフィルムを貫通する能力が高くなる、およびｃ）前記有機キレート剤と殺生物剤を含む窒素を併用すると、相乗的に作用し、バイオフィルムを除去する、および／またはその中の微生物を殺菌する、というものである。
【００５６】
コンタクトレンズ
第４級アンモニウム化合物、グルコン酸クロルヘキシジン、および過酸化水素３％を含め、コンタクトレンズ保存ケースの細菌性バイオフィルムに対して様々な洗浄液が検査された。過酸化水素３％は、緑膿菌、表皮ブドウ球菌、および化膿連鎖球菌が形成してから２４時間後のバイオフィルムを不活化する検査で最も効果があった。カンジダ・アルビカンスのバイオフィルムはこれらの処理すべてに高度に耐性を示し、セラチア・マルセッセンスはクロルヘキシジン消毒液中で増殖することができた（Ｗｉｌｓｏｎ  ＬＡ．，  Ｓａｗａｎｔ  ＡＤ，  ａｎｄ  Ａｈｅａｒｎ  ＤＧ，  "Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ  ｅｆｆｉｃａｃｉｅｓ  ｏｆ  ｓｏｆｔ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔａｎｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ａｇａｉｎｓｔ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｆｉｌｍｓ  ｉｎ  ｌｅｎｓ  ｃａｓｅｓ，"  Ａｒｃｈ．  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌ．，  １９９１；  １０９：  １１５５−１１５７．）；  （Ｇａｎｄｈｉ  ＰＡ，  Ｓａｗａｎｔ  ＡＤ，  Ｗｉｌｓｏｎ  ＬＡ，  ａｎｄ  Ａｈｅａｒｎ  ＤＧ，  "Ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｓｅｒｒａｔｉａ  ｍａｒｃｅｓｃｅｎｓ  ｉｎ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔａｎｔ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｃｈｌｏｒｈｅｘｉｄｉｎｅ  ｇｌｕｃｏｎａｔｅ，"  Ａｐｐｌ．  Ｅｎｖｉｒｏｎ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．  ，  １９９３；  ５９：  １８３−１８８．）。サリチル酸ナトリウムがレンズおよびレンズケースへの細菌付着を抑制することが分かった（Ｆａｒｂｅｒ  ＢＦ，  Ｈｉｓ−Ｃｈｉａ  Ｈ，  Ｄｏｎｎｅｎｆｉｅｌｄ  ＥＤ，  Ｐｅｒｒｙ  ＨＤ，  Ｅｐｓｔｅｉｎ  Ａ，  ａｎｄ  Ｗｏｌｆｆ  Ａ，  "Ａ  ｎｏｖｅｌ  ａｎｔｉｂｉｏｆｉｌｍ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  ｃｏｎｔａｃｔ  ｌｅｎｓ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，"  Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏｇｙ，  １９９５；  １０２：  ８３１−８３６．）。
【００５７】
歯科用装置の送水管
歯科用装置の送水管は直径が小さく、表面：容積比が非常に高く、比較的流速が遅いため、水生細菌のコロニー形成およびバイオフィルム形成に理想的である。チューブのバイオフィルムに由来する浮遊細菌量を減少させる処理として現在利用されている洗浄は十分な結果を示さず、洗浄のみでは効果がない（Ｓａｎｔｉａｇｏ  ＪＩ，  Ｈｕｎｔｉｎｇｔｏｎ  ＭＫ，  Ｊｏｈｎｓｔｏｎ  ＡＭ，  Ｑｕｉｎｎ  ＲＳ，  ａｎｄ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ  ＪＦ，  "Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔ  ｗａｔｅｒｌｉｎｅｓ：  ｓｈｏｒｔ−ａｎｄ  ｌｏｎｇ−ｔｅｒｍ  ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｆ  ｆｌｕｓｈｉｎｇ，"  Ｇｅｎ．  Ｄｅｎｔ．，  １９９４；  ４２：  ５２８−５３５．）。ポビドンヨードを加えることで、最初は汚染の細菌数を１ｍｌあたり４および５  ｌｏｇ少なくすることができたが、この値は２２日以内に処理前の値に戻った（Ｍｉｌｌｓ  ＳＥ，  Ｌａｕｄｅｒｄａｌｅ  ＰＷ，  ａｎｄ  Ｍａｙｈｅｗ  ＲＢ，  "Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ  ｗｉｔｈ  ｐｏｖｉｄｏｎｅ−ｉｏｄｉｎｅ  １０％，"  ＪＡＤＡ，  １９８６；  １１３：  ２８０−２８４．）。０．５〜１ｐｐｍの遊離塩素を１０分間毎日処理することで、正常細菌数を処理前の値から２  ｌｏｇｓ減少させることができたが、塩素消毒を中止すると、細菌数は再び上昇した（Ｆｅｉｇｉｎ  ＲＤ  ａｎｄ  Ｈｅｎｒｉｋｓｅｎ  Ｋ，  "Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｏｆ  ｄｉｓｉｎｆｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｗａｔｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ｕｎｉｔｓ  ｂｙ  ｗａｔｅｒ  ｃｈｌｏｒｉｎａｔｉｏｎ，"  Ｊ．  Ｄｅｎｔ．  Ｒｅｓ．，  １９８８；  ６７：  １４９９−１５０４．）。漂白剤（１：１０溶液）による、すでに細菌性バイオフィルム汚染された水道系の塩素消毒は、バイオフィルムの除去効果がなかった（Ｍｕｒｄｏｃｈ−Ｋｉｎｃｈ  ＣＡ，  Ａｎｄｒｅｗｓ  ＮＡ，  Ａｔｗａｎ  Ｓ，  Ｊｕｄｅ  Ｒ，  Ｇｌｅａｓｏｎ  ＭＪ，  ａｎｄ  Ｍｏｌｉｎａｒｉ  ＪＡ，  "Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  ｄｅｎｔａｌ  ｗａｔｅｒ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ，"  ＪＡＤＡ，  １９９７；  １２８：  １２３５−１２４３．）。
【００５８】
工業用途（パイプライン、海洋生物付着、食品衛生、およびＨＶＡＣ）におけるバイオフィルム
産業システムは、バイオフィルムの存在のため、多数の有害作用を受けている。加熱および冷却系、また配油、配水、および配ガスシステムでは、これらの作用にパイプラインの流量制限、流れの汚染、および腐食が含まれる。船舶などの海洋システムでは、船体の生物付着により、船体の抵抗が増すため、船の燃料効率が著しく低下する可能性がある。
【００５９】
配油、配水、および配ガスシステム中のバイオフィルムを処理するための現在のアプローチ
配油、配水、および配ガスのための産業システムにおいて、バイオフィルムは、特定のポイントでパイプまたは他の導管の有効径を減少させる、または前記導管の流路の摩擦を上昇させる可能性がある、大量のバイオマスを形成する可能性がある。これにより前記導管の流れに対する抵抗が増し、流量が減少し、ポンプの電力消費量が増し、生産工程の効率が低下する。さらに、このバイオマスは流水または流油の汚染源となる可能性もある。加えて、ほとんどのバイオマスで組成物および構造が不均一であり、基礎にある導管金属に陰極および陽極部位が形成され、それによって腐食過程に寄与する。
【００６０】
現在、バイオフィルムのパイプライン処理については、低濃度の塩素がバイオフィルムに対して有効ではないことが分かったため、冷却システムには二酸化塩素、配水システムにはオゾンなど、強い酸化殺生物剤を使用する傾向がある。また、多数の非酸化殺生物剤が利用でき、有効であるが、環境に対する長期的効果はまだ分かっていない。超音波、電場、ＥＰＳの加水分解、およびバイオフィルムの付着および凝集を変化させる方法など、バイオフィルムをコントロールする新しい技術は、まだ実験室レベルで初期段階にあり、まだ大量の産業システムでの成功は証明されていない（Ｓｒｉｙｕｔｈａ  Ｍｕｒｔｈｙ  Ｐ  ａｎｄ  Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ  Ｒ，  "Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ"．  Ｉｎ：  Ｍａｒｉｎｅ  ａｎｄ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ；  Ｅｄｉｔｏｒｓ：  Ｆｌｅｍｉｎｇ  Ｈ，  Ｍｕｒｔｈｙ  Ｐ，  Ｖｅｎｋａｔｅｓａｎ  Ｒ，  ａｎｄ  Ｃｏｏｋｓｅｙ  Ｋ；  Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，  ２０１０．）。
【００６１】
石油およびガス会社が直面する重大な経済損失の１つは、パイプラインの腐食によるものである。パイプライン内部の腐食は、基本的に硫酸塩還元菌（ＳＲＢ）によって引き起こされる。ＳＲＢは嫌気性であり、加速腐食損害のほとんどの事例の原因となっている。ＳＲＢが作るバイオマスについては、いくつかより新しい戦略に、ａ）ＳＲＢと競合する、より害のない硝酸還元細菌の発達を促す硝酸カルシウムまたはナトリウム、ｂ）硫酸塩の還元を阻害する代謝阻害剤としてのモリブデン酸塩、ｃ）硫化物の産生とそのバイオフィルムへの取り込みを阻害するアントラキノン、およびｄ）バイオフィルムの付着を阻害する撮影アミン技術などの分散剤の使用が含まれる。また、殺菌剤を使用することで（典型的な流動条件下）石油パイプラインに連続的な水相はできないため、水油エマルジョンを使用することが提案された（"Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ"；  ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｏｌｌｉｖｉｅｒ  Ｂ  ａｎｄ  Ｍａｇｏｔ  Ｍ，  ＡＳＭ  Ｐｒｅｓｓ，  ２００５．）。
【００６２】
より最近のバイオフィルムによって変化した付着概念の例には、国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０２８３５３号の開示が含まれ、ステンレス鋼（およびおそらくは幅広い他の金属表面）および非金属表面の緑膿菌コロニー形成を阻害する、非毒性のペプチドを基本としたバイオフィルム阻害剤について報告している。前記組成物および方法では、ステンレス鋼および他の表面に特異的に結合し、シュードモナスによるバイオフィルム形成を防止する、非常に親和性の高いペプチドリガンドについて説明している。バイオフィルム付着阻害剤の別の例は、オーストラリアの企業ＢｉｏＳｉｇｎａｌ  Ｌｔｄ．が開発した技術であり、これには、その防御的性質に耐性を示す細菌を誘発せずに、広範な細菌感染を効果的に回避する、紅藻Ｄｅｌｉｓｅａ  ｐｕｌｃｈｒａのフラノースの使用が含まれる。この海藻が産生するフラノンは、通常は表面コロニー形成を誘導する細菌シグナル伝達分子（Ｎ−アシルホモセリンラクトン）を受け取る、同じ特異的タンパク質で覆われた細菌受容体部位に容易に結合する。ＢｉｏＳｉｇｎａｌ  Ｌｔｄ．は、パイプライン、ＨＶＡＣ、および送水管処理を含む用途において、細菌のシグナル伝達を遮断することで、細菌のコロニーおよびバイオフィルム形成を阻害する合成フラノンの利用をターゲットとしている。
【００６３】
食品産業における食品加工、保存、および輸送システムの除染方法
他の産業用途について上述したより従来型の除線方法に加え、最近、食品産業では、食品のバイオプロセスから持ち込まれた酵素に基づくスキームの利用に乗り出した。具体的に述べると、ＥＰＳ自体を酵素的に分解することで、バイオフィルムの除去に貢献する方法を見付ける努力が行われてきた。概して、これらの努力は、ＥＰＳの多糖類骨格の破壊に向けられてきた。最初の例はＮｏｖｏｚｙｍｅの米国特許出願第２０１１０１０４１４１号に見ることができ、ここではバイオフィルムの多糖類を分解する主要酵素としてのα−アミラーゼの利用について開示しており、アミノペプチダーゼ、アミラーゼ、カルボヒドラーゼ、カルボキシペプチダーゼ、カタラーゼ、セルラーゼ、キチナーゼ、クチナーゼ、シクロデキストリングリコシルトランスフェラーゼ、デオキシリボヌクレアーゼ、エステラーゼ、α−ガラクトシダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、グルコアミラーゼ、α−グルコシダーゼ、β−グルコシダーゼ、ハロペルオキシダーゼ、インベルターゼ、ラッカーゼ、リパーゼ、マンノシダーゼ、オキシドレダクターゼ、ペクチン分解酵素、ペプチドグルタミナーゼ、ペルオキシダーゼ、フィターゼ、ポリフェノールオキシダーゼ、タンパク分解酵素、リボヌクレアーゼ、トランスグルタミナーゼ、またはキシラナーゼなど、さらなる酵素が含まれる可能性がある。食品および飲料産業での用途をターゲットとするため、ＲｅａｌｃｏがＮｏｖｏｚｙｍｅと共同で製造したＢｉｏｒｅｍなどの製品は、このような多酵素混合物の使用後、殺生物剤を使用する、２段階の洗浄プロセスを利用している。
【００６４】
この産業部門でも超音波が有用なツールであることが分かり、衛生管理ではキレート剤と超音波の併用が、特定のバイオフィルム産生病原菌を金属表面から除去するために有用であることが分かった（Ｏｕｌａｈａｌ  Ｎ，  Ｍａｒｔｉａｌ−Ｇｒｏｓ  Ａ，  Ｂｏｎｎｅａｕ  Ｍ  ａｎｄ  Ｂｌｕｍ  ＬＪ，  "Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｃｈｅｌａｔｉｎｇ  ａｇｅｎｔｓ  ａｎｄ  ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｏｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｒｅｍｏｖａｌ  ｆｒｏｍ  ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ  ｓｕｒｆａｃｅｓ．  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  "Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  ｍｉｌｋ"  ａｎｄ  "Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ  ｍｉｌｋ"  ｂｉｏｆｉｌｍｓ"，  Ｂｉｏｆｉｌｍｓ，  ２００４；  １：  ６５−７３，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ．）。そのような照射の有効性は、エネルギーの周波数およびデューティサイクルに依存性を示すことが示された（Ｎｉｓｈｉｋａｗａ  Ｔ，  ｅｔ  ａｌ．，  "Ａ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｆｆｉｃａｃｙ  ｏｆ  ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ  ｗａｖｅｓ  ｉｎ  ｒｅｍｏｖｉｎｇ  ｂｉｏｆｉｌｍｓ，"  Ｇｅｒｏｎｔｏｌｏｇｙ，  Ｓｅｐｔ  ２０１０；  Ｖｏｌ  ２７，  Ｉｓｓｕｅ  ３：  １９９−２０６．）。
【００６５】
海洋生物付着に対する現在の処理方法
生物付着は世界中で様々な産業に発生しており、最も多くみられる生物付着部位の１つが船体であり、フジツボが発見されることが多い。船におけるバイオフィルムと関連した重要な問題は、船体が最終的に腐食し、船が劣化することである。しかし、腐食が発生する前に、有機体の増殖が船体の粗度を上昇させる可能性があり、これが船の操縦性を低下させ、流体力学的抗力を上昇させる。最終的には、生物付着が船の燃費を３０％も上昇させる可能性がある。船体以外の船の部分にも影響がおよび、熱交換器、水冷却パイプ、プロペラ、バラスト水にも影響する。漁業および養魚業にも影響し、網籠およびトロール網に汚損生物がみられる。オーストラリアでは、生物付着が真珠採取産業コストの約８０％を占めている（Ｓｔａｎｃｚａｋ  Ｍ，  "Ｂｉｏｆｏｕｌｉｎｇ：  Ｉｔ’ｓ  Ｎｏｔ  Ｊｕｓｔ  Ｂａｒｎａｃｌｅｓ  Ａｎｙｍｏｒｅ，"  ＣＳＡ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｇｕｉｄｅ，  ２００４；  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｓａ．ｃｏｍ／ｄｉｓｃｏｖｅｒｙｇｕｉｄｅｓ／ｂｉｏｆｏｕｌ／ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ｐｈｐ．）。
【００６６】
従来の管理方法は、防汚化合物で露出面をコーティングするものである。これらの化合物のほとんどは、コーティングから徐々に浸出し、周辺環境を汚染する銅およびスズの塩に依存している。今日、最も広く利用されているコーティングの１つはトリブチルスズ（ＴＢＴ）であり、海洋生物に対する毒性は非常に高い。このコーティングは非標的生物に望まない副作用を有することが分かってきたため、２００８年に世界的な使用禁止令が制定された。環境的に健全な代替法が競って探索されている（Ｓｃｏｔｔｉｓｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｍａｒｉｎｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｍｓ．ａｃ．ｕｋ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ／ｍｉｃｒｏｂｉａｌ−ｍｏｌｅｃｕｌａｒ／ｍｍｂ−ｐｒｏｊｅｃｔ−ｔｈｅｍｅｓ／ａｌｇａｌ−ｂｉｏｆｉｌｍｓ．）。
【００６７】
したがって、海運業などの海上用途では、実行可能で費用対効果の高いバイオフィルムの改善需要は満たされていない。
【００６８】
加熱装置、換気空調系（ＨＶＡＣ）、および冷却装置におけるバイオフィルムの現在の処理方法
ＨＶＡＣおよび冷却装置では、冷却コイル、排水パン、および水分凝縮が起こるダクト作業中に形成されるバイオフィルムと関連した問題に直面する。冷却コイルにバイオフィルムが形成すると熱交換効率が低下し、排水パンおよびダクト作業を含め、他の表面に増殖すると、気流の汚染源となる。これらの用途においてバイオフィルムに対処する従来の方法には、コイルの維持洗浄、ダクト作業および排水パン、システム表面への防食および抗菌コーティングの使用、バイオフィルムを分解し、病原菌を殺菌するシステム表面のｃ波紫外線照射が含まれる。
【００６９】
家庭での用途におけるバイオフィルム汚染の改善
家庭用品産業は、家庭用品表面の消毒、水道および配管設備、およびヒトの衛生学的必要性に極めて関心がある。これらの多様な表面に付着した細菌の殺菌に伴う困難は、この産業部門では周知のことであり、現在、かなりの研究がバイオフィルムを殺菌または除去する製品の開発に向けられている。
【００７０】
この部門における革新は、プロバイオティクスに基づく洗浄である。これらの製品の一部は良性の細菌層を作り、これがキッチンおよび浴室表面の資源で病原性細菌と競合することに成功している。このような製品は他に、プロバイオティクス細菌と酵素を結合し、バイオフィルムおよび殺菌された病原体を消化する。この製品クラスの主な例は、オランダのＣｈｒｉｓａｌ  Ｐｒｏｂｉｏｔｉｃｓが製造するＰＩＰである。
【００７１】
医療用および産業用途のいずれにおいても多様に考察されたバイオフィルム処理を行う従来のアプローチは、証明されておらず、有効性が限定的で、時間を消費し、表面積が大きい、または表面に繰り返し処理が必要な場合はコストがかかり、まだより新しい概念で現場応用の有効性と拡張可能性を証明する必要がある。したがって、バイオフィルムを処理するため、より効果的でコストの低い方法がまだ至急必要である。本組成物および方法は、高い効率および低いコストでバイオフィルムを処理するための、新しい独立型アプローチの可能性、さらに、そのような処理のコストを削減しながら、特定の従来型の処理を拡大する可能性を提供する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００７２】
トレハロース（遍在する一般的ストレス反応代謝物および浸透圧保護物質）は、微生物膜の形成および発達に重要な役割を果たしている可能性があり、トレハロースと水の特異的相互作用はバイオフィルム形成の最も重要なメカニズムの１つであると考えることができる。本組成物および方法では、バイオフィルム分解の重要段階として、トレハロースの分解をターゲットとすることが着想された。
【００７３】
前記組成物および方法に関する様々な実施形態において、バイオフィルムの形成を予防、分解、および／または阻害する化合物、これらの化合物を有する組成物、これらの化合物を利用した装置、およびこれを利用する方法が開示されている。
【００７４】
トレハロースは、バイオフィルムゲルを形成する過程で水分子と細菌細胞間の水素結合を操作する役割を果たすため、トレハロースの分解は最終的にバイオフィルムゲルの分解につながるはずである。高い特異性でトレハロースを分解することで、バイオフィルム基質ゲルを分解する化合物クラスについて開示されている。具体的に述べると、天然酵素のトレハラーゼはトレハロース分子を２つのグルコース分子に加水分解する。ヒトの体内で産生される少量の酵素トレハラーゼは、はるかに大量の投与で増強され、ｉｎ  ｖｉｖｏでバイオフィルムによる感染を治療するに違いない。トレハラーゼ酵素を取り入れ、送達機構に関与する様々な治療製剤が特殊なタイプの感染について詳述されており、全身および局所的な治療プロトコールが含まれる。さらに、トレハラーゼを含む混合物および関連プロセスは、医療機器にあるバイオフィルムを分解し、産業用途においてバイオフィルム付着物およびバイオフィルムによる生物腐食を軽減することが開示されている。医療機器のバイオフィルム分解については、トレハラーゼを含む混合物を超音波および超音波補助による酵素活性などの他のプロセスと協調して使用し、バイオフィルムを分解することができる。バイオフィルム防止のアプローチには、表面コーティングにトレハラーゼ酵素を利用する方法を含む。
【００７５】
以下は、前記組成物および方法をより詳しく定義し、請求項の意味を裏付ける用語および表現集である。
【００７６】
遅延放出―本組成物および方法の中では、遅延放出は具体的に、ピル、カプセル、錠剤、または他の形態中のトレハラーゼ（および一部の実施形態では他の化合物）が経口摂取された後、おおよその所定時間で発生するトレハラーゼ（または他の化合物）の放出を指す。典型的には、本組成物および方法では、遅延は小腸でトレハラーゼ（または他の化合物）の放出が起こり、上部消化管における天然タンパク分解酵素による分解を回避することを意味する。例えば、時間とともに放出速度が直線的に増加または減少する、または放出速度が一定であるなど、小腸での放出についてあらかじめプログラムされた様々な一時的プロフィールは、前記組成物および方法の範囲内である。
【００７７】
持続放出−本組成物および方法の中では、身体の外部に適用するための、トレハラーゼ（または他の化合物）の放出を指す。これは遅延型ではないトレハラーゼ（または他の化合物）の連続的放出であるが、医療装置および産業用表面に継続的、持続的に酵素処理を行う目的で、初の機会として起こる。
【００７８】
有効性が十分−標的の感染性病原菌を治療する抗菌薬によりバイオフィルムのゲル構造を分散させ、さらに貫通するため、その分解を行うために十分な治療用組成物の量および治療期間に関する。
【００７９】
トレハラーゼ−トレハラーゼアイソザイムの分類から選択されるすべての酵素を指す。微生物では２種類のトレハラーゼ酵素が認められ、典型的には細胞質ゾルにみられる天然トレハラーゼ（ＮＴ）と細胞質ゾルの液胞にみられる酸性トレハラーゼ（ＡＴ）で、いずれかのタイプの酵素を本組成物および方法に適用することができる。さらに、候補酵素の数が多く、Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｍｏｄｅｌ  Ｐｏｒｔａｌ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｏｔｅｉｎｍｏｄｅｌｐｏｒｔａｌ．ｏｒｇ／）では５４１種類ものトレハラーゼの変形モデル（アイソザイム）を認めることができ、それぞれがトレハロースのグルコースへの加水分解で異なる作用強度を示す。本組成物および方法では、特定のバイオフィルムの用途に最適なこれらのアイソザイムの中から、選択することを見込んでいる。例えば、身体内で使用するため、特定のアイソザイムを十分に精製することができると、この目的で、より高い酵素活性を示す別のアイソザイムよりもこれを選択することが有利になる可能性があるが、これは産業用途に委ねられることになる。
【００８０】
消化酵素−身体が吸収しやすくするため、摂取した食物の高分子をより小さな構成要素に分解する酵素。本組成物および方法では、トレハラーゼ（または他の化合物）を有する治療用製剤について開示され、これは、ａ）上部消化管で自然発生する消化酵素による分解を回避し、ｂ）遅延放出製剤として補充した消化酵素と併用され、そのような補充療法でタンパク分解酵素による分解を回避するはずである。
【００８１】
医療装置−体内に一時的または永久的に取り付けられる装置、および身体との接触の有無にかかわらず、少なくとも組織または体液と接触する医療機器を含む。一時的に取り付けられる医療装置の例には、カテーテル、内視鏡、および外科装置を含む。永久的な装置の例には、整形外科用インプラント、ステント、および外科用メッシュなどの装置を含む。体外に使用される装置の例には、聴診器、透析装置、および血液および尿分析機器を含む。上述の各装置はバイオフィルムが形成しやすい表面を示すため、今回開示する組成物および方法の特殊な実施形態による処理の利益を受ける可能性がある。
【００８２】
抗菌薬−細菌、真菌、または原生動物などの微生物を殺菌またはその増殖を阻害する物質。抗菌薬は微生物を殺菌するか（殺菌）、または微生物の増殖を阻害する（静菌）。消毒剤は非生物または体外に使用される抗菌物質である。
【００８３】
他のサッカリダーゼ（単糖類を加水分解する酵素）−様々なジ−、オリゴ−、およびポリサッカリダーゼを含む。
【００８４】
生物−微生物から動物およびヒトまでの生物範囲に関連する。
【００８５】
消化管−消化管、口、食道、胃、および十二指腸を有する上部消化管、および小腸および大腸を有する下部消化管を指す。
【００８６】
経消化管投与−３種類の主な代替治療送達法に関連し、第一に口から治療用化合物が投与される経口投与であり、経口投与することができない患者では、利用できる第二の方法が経鼻胃チューブによるものであり、第三の方法にはかん腸による送達を含む。
【００８７】
全身使用による投与−経皮注射、筋肉注射、静脈内注射、および静脈カテーテル投与による治療用化合物の投与に関する。
【００８８】
本開示の他の態様、利益、および特徴は、以下の図面の簡単な説明、発明を実施するための形態、および請求項を含む出願書類全体を精査した後に明らかとなるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１ａは、二糖類トレハロースの化学構造の図である。
【００９０】
図１ｂは、トレハロースの骨格構造の絵図である。
【図２】図２ａは、サッカロマイセス・セレビシエ由来の酵素トレハラーゼのリボンモデル絵図である。
【００９１】
図２ｂは、ペニシリウム・マルネッフェイ由来の酵素トレハラーゼのリボンモデル絵図である。
【００９２】
図２ｃは、ホモサピエンス由来の酵素トレハラーゼのリボンモデル絵図である。
【００９３】
図２ｄは、カンジダ・アルビカンス由来の酵素トレハラーゼのリボンモデル絵図である。
【発明を実施するための形態】
【００９４】
すべての細菌性バイオフィルムは、エキソポリマー基質および細菌性微小コロニー両方の空間的および時間的に不均一な生きた動的構造と定義することができるため、バイオフィルムによる慢性感染の治療では、両成分を同時に目標とする必要がある。
【００９５】
バイオフィルムで増殖する微生物の最も重要な生存機構の１つは、多数の環境要因によって誘発される一般的ストレス反応である。一般的ストレス反応（遍在性）では、（一般的ストレス反応の代謝物および浸透圧保護物質としての）トレハロースの増産が、生存および防御機構として二重の役割を果たしている。
【００９６】
トレハロースは生物圏に偏在し、哺乳類を除くほぼすべての生命形態に存在する二糖類である。トレハロースは最も重要な貯蔵炭水化物の１つであり、エネルギー源および細胞成分合成の炭素供給源としての役割を果たすことができる。様々な微生物において、トレハロースは構造上または輸送上の役割を果たし、特定の代謝経路を管理またはコントロールを行うシグナル伝達物質として機能し、浸透圧ストレス、熱、低温、乾燥、脱水、酸化、および酸素欠乏などの有害なストレス作用から細胞膜およびタンパク質を保護する機能を果たしている可能性がある（Ｅｌｂｅｉｎ  ＡＤ，  "Ｔｈｅ  ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  ｏｆ  α，α−ｔｒｅｈａｌｏｓｅ，"  Ａｄｖ．  Ｃａｒｂｏｈｙｄ．    Ｃｈｅｍ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．，  １９７４；  ３０：  ２２７−２５６．）；  （Ｃｒｏｗｅ  Ｊ，  Ｃｒｏｗｅ  Ｌ，  ａｎｄ  Ｃｈａｐｍａｎ  Ｄ，  "Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ｉｎ  ａｎｈｙｄｒｏｂｉｏｔｉｃ  ｏｒｇａｎｉｓｍｓ．  Ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９８４；  ２２３：  ２０９−２１７．）；  （Ｔａｋａｙａｍａ  Ｋ  ａｎｄ  Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ  ＥＬ，  "Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ，  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ６−ｍｙｃｏｌｙｌ−６’ａｃｅｔｙｌｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｉｎ  ｔｈｅ  Ｈ３７Ｒｖ  ｓｔｒａｉｎ  ｏｆ  Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ，"  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，  １９７６；  １５：  ４４１−４４６．）。
【００９７】
トレハロースは、シュードモナス属、バシラス属、ブドウ球菌属、連鎖球菌属、インフルエンザ菌、肺炎桿菌、プロテウス属、放線菌属、コリネバクテリウム属、エンテロコッカス属、腸管病原性大腸菌、カンジダ属、放線菌、および他の病原性酵母および真菌を含め、ヒト体内でバイオフィルムを形成し、慢性感染を引き起こすことが知られている微生物を含む様々な日和見性および病原性の微生物において、部分的に病原性および抗菌薬耐性の原因であると考えられる。カンジダ・アルビカンスの一部の株で証明されたとおり、トレハロース産生に干渉すると、その病原性は著しく低下する。具体的に述べると、トレハロース合成に関与する２つの酵素のうちの１つであるトレハロース−６−リン酸ホスファターゼをコードする遺伝子ＴＳＰ２が欠失したＣ．アルビカンス変異株は、ｉｎ  ｖｉｖｏ全身感染症マウスモデルにおいて、病原性が低下していることが示され、ｉｎ  ｖｉｔｒｏバイオフィルム系で増殖させると、特定の非変異株よりもバイオフィルム形成が有意に少ないことが示された（Ｃｏｅｎｅｙ  Ｔ，  Ｎａｉｌｉｓ  Ｈ，  Ｔｏｕｒｎｕ  Ｈ，  Ｖａｎ  Ｄｉｃｋ  Ｐ，  ａｎｄ  Ｎｅｌｉｓ  Ｈ，  "Ｂｉｏｆｉｌｍ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｉｎ  Ｃａｎｄｉｄａ  Ａｌｂｉｃａｎｓ  ＴＳＰ２  Ｍｕｔａｎｔ，"  ＡＳＭ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃａｎｄｉｄａ  ａｎｄ  Ｃａｎｄｉｄｉａｓｉｓ，  Ｅｄｉｔｉｏｎ  ８，  Ｄｅｎｖｅｒ，  ＣＯ；  Ｍａｒｃｈ  １２−１７，  ２００６．）。
【００９８】
微生物生命において偏在し、機能が多彩なトレハロースの重要性は、すべての微生物が細胞内でトレハロースを合成することができる、および／またはトレハロース代謝の複数の合成および分解経路を用いて環境から取り出すという事実によって証明される。程度の差はあるがこれらの経路の利用は、特定の細菌ではトレハロース利用の遺伝的プログラムに依存している。
【００９９】
トレハロースの細胞内合成を行う、最も知られ、広く利用されている経路では、グルコシル基供与体として様々なヌクレオシド二リン酸グルコース誘導体（ＡＤＰ−Ｄ−グルコース、ＣＤＰ−Ｄ−グルコース、ＧＤＰ−Ｄ−グルコース、ＴＤＰ−Ｄ−グルコース、およびＵＤＰ−Ｄ−グルコース）、およびトレハロース−６−リン酸シンターゼ（ＴＰＳ）およびトレハロース−６−リン酸ホスファターゼ（ＴＰＰ）の２つの酵素による触媒を受ける２段階反応のａ−Ｄ−グルコース−６−リン酸を利用している（Ｓｔｙｒｖｏｌｄ  ＯＢ  ａｎｄ  Ｓｔｒｏｍ  ＡＲ，  "Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｉｎ  ｏｓｍｏｔｉｃａｌｌｙ  ｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  Ｋ−１２  ｓｔｒａｉｎｓ：  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ａｍｂｅｒ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｓ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ    ｔｈｅ  ｐｅｒｉｐｌａｓｍｉｃ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ，"  Ｊ．  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，  １９９１；  １７３（３）：  １１８７−１１９２．  ＰＭＩＤ：  １８２５０８２）。通常のトレハロース−６−リン酸シンターゼを処理するマイコバクテリウム・スメグマチスおよび結核菌などの一部の放線菌は、グルコシル基の供与体として５種類のヌクレオシド二リン酸グルコース誘導体すべてを利用することができる点について述べておく必要がある（Ｌａｐｐ  Ｄ，  Ｐａｔｔｅｒｓｏｎ  ＢＷ，  Ｅｌｂｅｉｎ  ＡＤ，  "Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ａ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｓｙｎｔｈｅｔａｓｅ  ｆｒｏｍ  Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｓｍｅｇｍａｔｉｓ．  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｅｎｚｙｍｅ  ｂｙ  ｐｏｌｙｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅｓ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｐｏｌｙａｎｉｏｎｓ，"  Ｊ．  Ｂｉｏｌ．  Ｃｈｅｍ．，  １９７１；  ２４６  （１４）：  ４５６７−４５７９．）。
【０１００】
また、トレハロースは、リン酸化合物のトレハロース−６−リン酸およびグルコース−６−リン酸の有無とは関係なく、マルトースから直接合成することができる。この経路には、トレハロースの１，４−結合を１，１−結合に変換するマルトース（グリコシル−α１，４−グルコピラノシド）の分子内転位が含まれ、この反応は酵素トレハロースシンターゼにより触媒され、初期生成物として遊離トレハロースを生じる。コリネバクテリウム・グルタミクムでは、この経路が反対の方向に働き、炭素供給源として再利用するため、過剰のトレハロースをマルトースに戻すことで、トレハロース酵素の欠如を補っていると想定されている（Ｄｅ  Ｓｍｅｔ  ＫＡ，  Ｗｅｓｔｏｎ  Ａ，  Ｂｒｏｗｎ  ＩＮ，  Ｙｏｕｎｇ  ＤＢ，  Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ  ＢＤ，  "Ｔｈｒｅｅ  ｐａｔｈｗａｙｓ  ｆｏｒ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｉｎ  ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉａ，"  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２０００；  １４６  （Ｐｔ  １）：  １９９−２０８．  ＰＭＩＤ：  １０６５８６６６）；  （Ｗｏｌｆ  Ａ，  Ｃｒａｍｅｒ  Ｒ，  Ｍｏｒｂａｃｈ  Ｓ，  "Ｔｈｒｅｅ  ｐａｔｈｗａｙｓ  ｆｏｒ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  ｉｎ  Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｇｌｕｔａｍｉｃｕｍ  ＡＴＣＣ  １３０３２  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ  ｉｎ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｔｏ  ｏｓｍｏｔｉｃ  ｓｔｒｅｓｓ，"  Ｍｏｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  ２００３；  ４９（４）：  １１１９−１１３４．  ＰＭＩＤ：  １２８９００３３．）。
【０１０１】
さらなる経路では、トレハロースがグリコーゲンまたはデンプンなどの多糖類から形成することができ、これはまず、イソアミラーゼがグリコーゲンのα−１，６−グリコシド結合またはデンプンなど他の多糖類のα−１，４−グリコシド結合を加水分解し、マルトデキストリンを生成し、次に、マルトオリゴシル−トレハロースシンターゼ（ＭＴＳ）が分子内トランスグルコシル化によりα，α−１，１−グリコシド結合を形成することで、マルトデキストリンをマルトオリゴシル−トレハロースに変換し、第三の酵素マルトオリゴシル−トレハローストレハロヒドロラーゼ（ＭＴＨ）が前記生成物を加水分解し、トレハロースとグリコシル残基が２つ短くなったマルトデキストリンを形成するなど、いくつかの酵素の作用により行われる。３種類の異なるトレハロースの生合成経路を有するコリネバクテリウム・グルタミクムでは、これがトレハロース生合成の主要経路である（Ｍａｒｕｔａ  Ｋ，  Ｍｉｔｓｕｚｕｍｉ  Ｈ，  Ｎａｋａｄａ  Ｔ，  Ｋｕｂｏｔａ  Ｍ，  Ｃｈａｅｎ  Ｈ，  Ｆｕｋｕｄａ  Ｓ，  Ｓｕｇｕｍｏｔｏ  Ｔ，  Ｋｕｒｉｍｏｔｏ  Ｍ，  "Ｃｌｏｎｉｎｇ  ａｎｄ  ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  ｏｆ  ａ  ｃｌｕｓｔｅｒ  ｏｆ  ｇｅｎｅｓ  ｅｎｃｏｄｉｎｇ  ｎｏｖｅｌ  ｅｎｚｙｍｅｓ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅｒｍｏｐｈｉｌｉｃ  ａｒｃｈａｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ  Ｓｕｌｆｏｌｏｂｕｓ  ａｃｉｄｏｃａｌｄａｒｉｕｓ，"  Ｂｉｏｃｈｉｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ａｃｔａ，  １９９６；  １２９  （３）：  １７７−１８１．  ＰＭＩＤ：  ８９８０６２９．）。
【０１０２】
未修飾型およびリン酸化型のいずれについても、トレハロースの分解にはいくつか代わりの経路がある。未修飾トレハロースは、加水分解酵素トレハラーゼ（細胞質のトレハラーゼ−ＴｒｅＦ、または周辺質のトレハラーゼ−ＴｒｅＡ）により分解され、２つのβ−Ｄ−グルコース分子を生成するか、または、酵素トレハロースホスホリラーゼの作用により分断され、最終生成物としてβ−Ｄ−グルコース−６−リン酸を生成することができる。いくつかの経路で重要な酵素であるトレハロースホスホリラーゼ（ＴＰ）は、／からβ−Ｄ−グルコース−１−リン酸とβ−Ｄ−グルコース、またはα−Ｄ−グルコース−１−リン酸とα−Ｄ−グルコースへのトレハロースの可逆的合成（および分解）を触媒することができる。リン酸化型のトレハロース−６−リン酸は、トレハロース−６−リン酸ヒドロラーゼにより加水分解され、β−Ｄ−グルコースとβ−Ｄ−グルコース−６−リン酸を生成するか、またはトレハロース−６−リン酸ホスホリラーゼにより分解され、β−Ｄ−グルコース−１−リン酸とβ−Ｄ−グルコース−６−リン酸を生成することができる。分解経路のすべての最終生成物は解糖により代謝される可能性がある。トレハロースのリン酸化型であるトレハロース−６−リン酸を利用したトレハロース分解経路は、グラム陽性菌およびグラム陰性菌のいずれにも多く認められる（Ｈｅｌｆｅｒｔ  Ｃ，  Ｇｏｔｓｃｈｅ  Ｓ，  Ｄａｈｌ  ＭＫ，  "Ｃｌｅａｖａｇｅ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ−ｐｈｏｓｐｈａｔｅ  ｉｎ  Ｂａｃｉｌｌｕｓ  ｓｕｂｔｉｌｉｓ  ｉｓ  ｃａｔａｌｙｚｅｄ  ｂｙ  ａ  ｐｈｏｓｐｈｏ−ａｌｐｈａ−（１−１）−ｇｌｕｃｏｓｉｄａｓｅ  ｅｎｃｏｄｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  ＴｒｅＡ  ｇｅｎｅ，"  Ｍｏｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  １９９５；  １６（１）：  １１１−１２０．  ＰＭＩＤ：  ７６５１１２９．）；  （Ｌｅｖａｎｄｅｒ  Ｆ，  Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ  Ｕ，  Ｒａｄｓｔｒｏｍ  Ｐ，  "Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｂｅｔａ−ｐｈｏｓｐｈｏｇｌｕｃｏｍｕｔａｓｅ  ｉｎ  Ｌａｃｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｌａｃｔｉｓ，"  Ａｐｐｌ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，  ２００１；  ６７（１０）：  ４５４６−４５５３．  ＰＭＩＤ：  １１５７１１５４．）。
【０１０３】
トレハロースの複数の合成および分解経路は、様々な微生物に対し、絶えず変化する環境条件の中であらゆる目的に使える浸透圧保護物質として、トレハロースを利用する無制限の機会を提供している。ヒトの体の生きた環境の中では、細菌が生理学的変化の範囲内でも、体液の浸透圧の時間的、空間的変動に絶えず適応する必要がある。浸透圧適応能力（ｏｓｍｏａｄａｐｔａｔｉｏｎ）では、細菌が絶えず浸透活性化合物（浸透圧調節物質）の取り込みと放出の普遍的メカニズムを構成的に利用している。細菌は環境から荷電イオンを取り込み、相溶性のある溶質を取り込むか、または合成することで外部の浸透圧が上昇した条件に適合している。低浸透圧の培養液に移行すると、正常な膨圧を回復し、細胞が破裂しないようにするため、これらの浸透圧保護物質を排出する必要がある。相溶性のある溶質の取り込みおよび排出経路には、ＰＴＳ系、ＡＢＣトランスポーター、機械受容チャネル、およびポーリンが含まれる（Ｂｅｒｒｉｅｒ  ＣＭ，  Ｂｅｓｎａｒｄ  Ｍ，  Ａｊｏｕｚ  Ｂ，  Ｃｏｕｌｏｍｂｅ  Ａ，  ａｎｄ  Ｇｈａｚｉ  Ａ，  "Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｍｅｃｈａｎｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌｓ  ｆｒｏｍ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ，  ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ａｔ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓ  ｏｆ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ，"  Ｊ．  Ｍｅｍｂｒ．  Ｂｉｏｌ．，  １９９６；  １５１：  １７５−１８７．）；  （Ｂｒｅｍｅｒ  Ｒ  ａｎｄ  Ｋｒａｅｍｅｒ  Ｒ，  "Ｃｏｐｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｏｓｍｏｔｉｃ  ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ：  ｏｓｍｏｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｌｅａｓｅ  ｏｆ  ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｓｏｌｕｔｅｓ  ｉｎ  ｂａｃｔｅｒｉａ，"  ｐｐ．  ７９−９７．  Ｉｎ  Ｇ．  Ｓｔｏｒｚ  ａｎｄ  Ｒ．Ｈｅｎｇｇｅ−Ａｒｏｎｉｓ  （ｅｄ．），  Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｓｔｒｅｓｓ  ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ．  ２０００；  ＡＳＭ  Ｐｒｅｓｓ，  Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，  Ｄ．Ｃ．）；  （Ｃｈａｎｇ  Ｇ，  Ｓｐｅｎｃｅｒ  Ｒ，  Ｌｅｅ  ＡＴ，  Ｂａｒｃｌａｙ  ＭＴ，  ａｎｄ  Ｒｅｅｓ  ＤＣ，  "Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＭｓｃＬ  ｈｏｍｏｌｏｇ  ｆｒｏｍ  Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ  ｔｕｂｅｒｃｕｌｏｓｉｓ：  ａ  ｇａｔｅｄ  ｍｅｃｈａｎｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｃｈａｎｎｅｌ，"  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  １９９８；  ２８２：  ２２２０−２２２５．）；  （Ｍｏｒｂａｃｈ  Ｓ  ａｎｄ  Ｋｒａｅｍｅｒ  Ｒ，  "Ｂｏｄｙ  ｓｈａｐｉｎｇ  ｕｎｄｅｒ  ｗａｔｅｒ  ｓｔｒｅｓｓ：  ｏｓｍｏｓｅｎｓｉｎｇ  ａｎｄ  ｏｓｍｏｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｏｌｕｔｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  ｂａｃｔｅｒｉａ，"  ＣｈｅｍＢｉｏＣｈｅｍ，  ２００２；  ３：  ３８４−３９７．）。
【０１０４】
相溶性のある溶質は小さく、双性イオンで、非常に溶解性の高い有機分子であり、アミノ酸（プロリン、グルタミン酸）、アミノ酸誘導体（グリシンベタイン、エクトイン）、および糖（トレハロースおよびスクロース）など、様々な物質を含み、タンパク質を安定化させ、細胞を水和させると考えられる（Ｓｔｅａｔｏｒ  ＲＤ  ａｎｄ  Ｈｉｌｌ  Ｃ，  "Ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｏｓｍｏａｄａｐｔａｔｉｏｎ：  ｔｈｅ  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｏｓｍｏｌｙｔｅｓ  ｉｎ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ｓｔｒｅｓｓ  ａｎｄ  ｖｉｒｕｌｅｎｃｅ，"  ＦＥＭＳ  Ｍｏｃｒｏｂｉｏｌ．  Ｒｅｖ．，  ２００２；  ２６：  ４９−７１．）。細菌によって、環境から取り込まれた浸透圧調節物質の好みが異なる可能性があるが、これらはすべてあらゆる状況に使える浸透圧保護物質としてトレハロースを構成的に利用している。例えば、ヒト消化管の大腸菌およびコレラ菌はグリシンベタインを好むが、その合成はプロリン、ベタイン、またはコリンの外部供給に依存しており、これらの化合物は環境中では容易に利用できないか、または、微生物膜の深層では大幅に減少している可能性がある。これらの化合物が利用できない場合、細胞はグルタミンおよびトレハロースを蓄積させることで、中等度の浸透圧耐性を達成することができる（Ｓｔｙｒｖｏｌｄ  ＯＢ，  Ｓｔｒｏｍ  Ａ  Ｒ，  "Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，  ａｎｄ  ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｉｎ  ｏｓｍｏｔｉｃａｌｌｙ  ｓｔｒｅｓｓｅｄ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  Ｋ−１２  ｓｔｒａｉｎｓ：  ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ  ｏｆ  ａｍｂｅｒ  ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒｓ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｅｒｉｐｌａｓｍｉｃ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ，"  Ｊ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ，  １９９１；  １７３  （３）：  １１８７−１１９２．  ＰＭＩＤ：  １８２５０８２．）；  （Ｋａｐｆｈａｍｍｅｒ  Ｄ，  Ｋａｒａｔａｎ  Ｅ，  Ｐｆｌｕｇｈｏｅｆｔ  ＫＪ，  ａｎｄ  Ｗａｔｎｉｋ  ＰＩ，  "Ｒｏｌｅ  ｆｏｒ  Ｇｌｙｃｉｎｅ  Ｂｅｔａｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  Ｖｉｂｒｉｏ  ｃｈｏｌｅｒａ  Ｏｓｍｏａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｂｉｏｆｉｌｍ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈｉｎ  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ，"  Ａｐｐｌｉｅｄ  ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  Ｊｕｌｙ  ２００５：  ３８４０−３８４７．）。
【０１０５】
実験室で増殖させた細菌で証明されたとおり、浸透圧ストレスに対する最初の適応反応は細胞質カリウムの取り込み率および量の上昇であり、続いてグルタミン酸が蓄積し、トレハロースが合成される（Ｄｉｎｎｂｉｅｒ  Ｕ，  Ｌｉｍｐｉｎｓｅｌ  Ｅ，  Ｓｃｈｍｉｄ  Ｒ，  ａｎｄ  Ｂａｋｋｅｒ  ＥＰ，  "Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｇｌｕｔａｍａｔｅ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｂｙ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｄｕｒｉｎｇ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｒｏｗｉｎｇ  ｃｅｌｌｓ  ｏｆ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ  Ｋ−１２  ｔｏ  ｅｌｅｖａｔｅｄ  ｓｏｄｉｕｍ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ，"  Ａｒｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９８８；  １５０：  ３４８−３５７．）；  （ＭｃＬａｇｇａｎ  Ｄ，  Ｎａｐｒｓｔｅｋ  Ｊ，  Ｂｕｕｒｍａｎ  ＥＴ，  ａｎｄ  Ｅｐｓｔｅｉｎ  Ｗ，  "Ｉｎｔｅｒｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｋ＋  ａｎｄ  ｇｌｕｔａｍａｔｅ  ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｄｕｒｉｎｇ  ｏｓｍｏｔｉｃ  ａｄａｐｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ，"  Ｊ．  Ｂｉｏｌ．  Ｃｈｅｍ．，  １９９４；  ２６９：  １９１１−１９１７．）；  （ＳｔｒｏｍＡＲ  ａｎｄ  Ｋａａｓｅｎ  Ｉ，  "Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ：  ｓｔｒｅｓｓ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｓｔｒｅｓｓ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｇｅｎｅ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ，"  Ｍｏｌ．  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．，  １９９３；  ８：  ２０５−２１０．）。（好気状態で増殖させた）大腸菌プロテオームの浸透圧ストレスに応じた時間依存的（１０〜６０分）変化から、トレハロースおよび細胞質トレハラーゼ−ＴｒｅＦ（調節性を有するトレハロース分解酵素）いずれの合成についても、高浸透圧ストレスに対する細菌適合の中期（１０〜３０分）および長期（３０〜６０分）に遺伝子がアップレギュレートされ、トレハラーゼ−ＴｒｅＦ合成遺伝子は適合の初期（０〜１０分）にすでにアップレギュレートされていることが証明された（Ｗｅｂｅｒ  Ａ，  Ｋｏｇｌ  ＳＡ，  ａｎｄ  Ｊｕｎｇ  Ｋ，  "Ｔｉｍｅ−Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｐｒｏｔｅｏｍｅ  Ａｌｔｅｒａｔｉｏｎｓ  ｕｎｄｅｒ  Ｏｓｍｏｔｉｃ  Ｓｔｒｅｓｓ  ｄｕｒｉｎｇ  Ａｅｒｏｂｉｃ  ａｎｄ  Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｉｎ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ，"  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂａｃｔｅｒｉｏｌｏｇｙ，  Ｏｃｔ．  ２００６：  ７１６５−７１７５．  ｄｏｉ：  １０．１１２８／ＪＢ．００５０８−０６．）。
【０１０６】
相溶性のある溶質の合成および／または輸送は時間依存的で、特に嫌気的に増殖した細胞ではエネルギーを消費するプロセスであり、細菌ではコストがかかる。したがって、いかなる特定の細菌においても、浸透圧ストレスに直面して相溶性のある溶質の選択は、常に環境中で利用でき、細胞代謝で再使用することができ、絶えず変化する浸透圧に素速く、柔軟に反応し、その輸送および合成のエネルギー消費が少ない物質（またはその前駆体）が優先される。トレハロースは普遍的なストレス反応の代謝物および浸透圧保護物質として、これらの要件をすべて満たしているように思われる。
【０１０７】
トレハロースは安定な二糖類であり、２つのグルコース分子のアノマー炭素のヒドロキシル基の間で縮合して形成したグリコシド結合［Ｏ−α−Ｄ−グルコピラノシル−（１−１）−α−Ｄ−グルコピラノシド］を有し、他の分子と相互作用できないようになっているため、トレハロースは最も化学的に不活性な糖となっている（Ｂｉｒｃｈ  ＧＧ，  "Ｔｒｅｈａｌｏｓｅｓ，"  Ａｄｖ．  Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．，  １９６３；  １８：  ２０１−２２５．）；  （Ｅｌｂｅｉｎ  ＡＤ，  "Ｔｈｅ  ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  ｏｆ  ａｌｐｈａ，  ａｌｐｈａ−ｔｒｅｈａｌｏｓｅ，"  Ａｄｖ．  Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂｉｏｃｈｅｍ．，  １９７４；  ３０：  ２２７−２５６．）。柔軟なグリコシド結合は内部に水素結合がないこともあって、柔軟な分子となっているが、このグリコシド結合は容易に開裂せず、１ｋｃａｌ／ｍｏｌの結合は非常に弾力性があるため、トレハロース分子は広範な温度およびｐＨ条件に耐えることができる（Ｐａｖａ  ＣＬ  ａｎｄ  Ｐａｎｅｋ  ＡＤ，  "Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ，"    Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．  Ａｎｎｕ．  Ｒｅｖ．，  １９９６；  ２：  ２９３−３１４．）。異常なアノマー炭素（１−１）間のグリコシド結合のため、さらに重合するために利用できる炭素がなく、トレハロースは二糖類としてしか存在せず、ある程度バイオフィルムのゲル様基質の二糖類分子として分布し、トレハロースと水分子との相互作用によりその密度に影響している。最も強い分子間力である分子間水素結合（Ｈ結合）は、トレハロースと水との相互作用の中心である。具体的に述べると、そのような結合はトレハロース分子の周りにある水の構造を変化させ、分子の動的シミュレーションで観察され、実験研究から裏付けられるトレハロース分子の自己凝集現象を説明している。
【０１０８】
トレハロースの化学構造は図１ａに示されており、α結合二糖類がα−グルコース単位間のα，α−１，１−グルコシド結合で形成していることを示している。この酵素の骨格構造は図１ｂに示されており、グルコース単位によって２つの面が確立されていることを示している。
【０１０９】
トレハロースは、広範な溶媒和により水を捉えると判断されてきた。水分子はトレハロース分子の周りの溶媒和錯体に配列され、水がＨ結合の形成によりトレハロースの官能基と結合し、無限希釈すると、溶媒和数は１５に近づく（全二糖類の中で最も多い）。このように水和数が比較的多いことは、トレハロース水溶液の最小濃度で水を再構築し、ゲル化現象に寄与する能力が高いことを裏付けている。水の再構築挙動については、トレハロースは水分子間の水素結合を約２％強くする。これは、トレハロースクラスターによって再構築されることと一致し、純粋な水トレハロースネットワークの構造を分解するのに十分である。水分子間でより強く、より直線的で、より最適化されたＨ結合が形成するが、より弱い結合はトレハロース−水の相互作用に帰属される（Ｓａｐｉｒ  Ｌ  ａｎｄ  Ｈａｒｒｉｅｓ  Ｄ，  "Ｌｉｎｋｉｎｇ  Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  Ｓｅｌｆ−Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｂｉｎａｒｙ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｅｑｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｔａｔｅ，"  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ，  ２０１１；  １１５：  ６２４−６３４．）。
【０１１０】
トレハロースは水溶液中で濃度依存的に自己結合し、（１．７５Ｍ以上の濃度で）最終的に浸透し、強く結合したクラスターネットワークが形成するまでサイズが増大したクラスターを形成し、溶液の動的性質に影響する。他の二糖類（スクロース、マルトース、イソマルトース）と比較し、トレハロースに分子内水素結合がないことは、凝集する傾向が高いことを説明しており、それによって、低いトレハロース濃度での水の動的性質にすでに影響している（Ｌｅｂｒｅｔ  Ａ，  Ｂｏｒｄａｔ  Ｐ，  Ａｆｆｏｕａｒｄ  Ｆ，  Ｄｅｓｃａｍｐｓ  Ｍ，  Ｍｉｇｌｉａｒｄｏ  ＦＪ，  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ，  ２００５；  １０９：  １１０４６．）；  （Ｌｅｂｒｅｔ  Ａ，  Ａｆｆｏｕａｒｄ  Ｆ，  Ｂｏｒｄａｔ  Ｐ，  Ｈｅｄｏｕｘ  Ａ，  Ｇｕｉｎｅｔ  Ｙ，  ａｎｄ  Ｄｅｓｃａｍｐｓ  Ｍ，  Ｃｈｅｍ．  Ｐｈｙｓ．，  ２００８；  ３４５：２６７．）；  （Ｐｅｒｉｃ−Ｈａｓｓｌｅｒ  Ｌ，  Ｈａｎｓｅｎ  ＨＳ，  Ｂａｒｏｎ  Ｒ，  ａｎｄ  Ｈｕｎｅｎｂｅｒｇｅｒ  ＰＨ，  "Ｃｏｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｇｌｕｃｏｓｅ−ｂａｓｅｄ  ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ  ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ  ｕｓｉｎｇ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｌｏｃａｌ  ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  ｕｍｂｒｅｌｌａ  ｓａｍｐｌｉｎｇ，"  Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ．  Ｒｅｓ．，  ２０１０；  ３４５：  １７８１．）。
【０１１１】
タンパク質（リゾチーム）、糖、および水の三成分混合物では、０．５Ｍの中程度の濃度でトレハロースがタンパク質の周りにクラスターを形成することができ、これによって、溶媒和の性質が変化した水分子の薄い層をトラップし、タンパク質の周りの水和殻において溶媒である水分子の「動的希釈剤」としての役割を果たしている。異方性水和（トレハロースのグリコシド酸素に隣接した非常にわずかな水和）のためトレハロース分子の立体配座剛性はかなり高く、これが水素結合した水分子と安定な相互作用を提供し、トレハロースは分子動的シミュレーションの１段階につき平均２．８個の長寿命水素結合を作るのに対し、他の糖では平均２．１個である（Ｌｉｎｓ  ＲＤ，  Ｐｅｒｅｉｒａ  ＣＳ，    ａｎｄ  Ｈｕｎｅｎｂｅｒｇｅｒ  ＰＨ，  "Ｐｒｏｔｅｉｎ−Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ，"  Ｐｒｏｔｅｉｎｓ，  ２００４；  ５５：  １７７．）；  （Ｃｈｏｉ  Ｙ，  Ｃｈｏ  ＫＷ，  Ｊｅｏｎｇ  Ｋ，  ａｎｄ  Ｊｕｎｇ  Ｓ，  "Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ａｓ  ａ  ’ｄｙｎａｍｉｃ  ｒｅｄｕｃｅｒ’  ｆｏｒ  ｓｏｌｖｅｎｔ  ｗａｔｅｒ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｈｙｄｒａｔｉｏｎ  ｓｈｅｌｌ，"  Ｃａｒｂｏｈｙｄｒ  Ｒｅｓ．，  Ｊｕｎｅ  １２，  ２００６；  ３４１（８）：  １０２０−１０２８．）。
【０１１２】
トレハロース水溶液と接するＤＰＰＣ（ジパルミトイルホスファチジルコリン）から成る脂質膜をシミュレーションした三成分混合物は、膜界面付近にトレハロース分子がクラスターを形成し、トレハロース分子間および脂質頭部と、いずれも水素結合を形成していることを示している（Ｐｅｒｅｉｒａ  ＣＳ，  Ｈｕｎｅｎｂｅｒｇｅｒ  ＰＨ，  "Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｏｎ  ａ  ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｕｎｄｅｒ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｔｒｅｓｓ，"  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ｊ．，  ２００８；  ９５：  ３５２５．）；  （Ｓｕｍ  ＡＫ，  Ｆａｌｌｅｒ  Ｒ，  ａｎｄ  ｄｅ  Ｐａｂｌｏ  ＪＪ，  "Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ  ｂｉｌａｙｅｒｓ  ａｎｄ  ｉｎｓｉｇｈｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，"  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ｊ．，  ２００３；  ８５：  ２８３０．）。トレハロースは水と競合して細胞膜のカルボニルおよびリン酸のいずれとも結合し、これらの基と水のＨ結合よりも強いＯＨ架橋を形成し、水の置換は糖の挿入によって相殺される。少なくとも１０個の水素結合を形成することのできるグルコース二量体のトレハロースは、脂質二層面にほぼ垂直に脂質界面に挿入し、０．１ｍＭという低さのトレハロース濃度で細胞膜の水活性を７０％まで低下させることができる。トレハロースの挿入はカルボニルとリン酸で同時に水を置換するが、水和した脂質については細胞膜の表面に異常を引き起こさない（Ｐｅｒｅｉｒａ  ＣＳ  ａｎｄ  Ｈｕｎｅｎｂｅｒｇｅｒ  ＰＨ，  "Ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｏｎ  ａ  ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｕｎｄｅｒ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｔｒｅｓｓ，"  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ｊ．，  ２００８；  ９５：３５２５．）；  （Ｓｕｍ  ＡＫ，  Ｆａｌｌｅｒ  Ｒ，  ａｎｄ  ｄｅ  Ｐａｂｌｏ  ＪＪ，  "Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｐｈｏｓｐｈｏｌｉｐｉｄ  ｂｉｌａｙｅｒｓ  ａｎｄ  ｉｎｓｉｇｈｔｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，"  Ｂｉｏｐｈｙｓ．  Ｊ．，  ２００３；  ８５：  ２８３０．）；  （Ｖｉｌｌａｒｅａｌ  Ｍ，  Ｄｉａｚ  ＳＢ，  Ｄｉｓａｌｖｏ  ＥＡ，  Ｍｏｎｔｉｃｈ  Ｇ，  Ｌａｎｇｍｕｉｒ，  ２００４；  ２０：  ７８４４．）。
【０１１３】
水が置換した結果、トレハロースは細胞表面の電位、したがって、細胞の凝集および表面への付着に影響する可能性がある。これらの現象では、少なくとも２つのメカニズムがある可能がある。まず、細胞表面電位の大きさは、細胞膜のリン脂質およびカルボニル化合物との結合において、水とトレハロースを置換することで調節できる。第二に、（不均一な）この同じ水との置換により表面電位が不均一になり、接着性も与えられる（Ｐｏｏｒｔｉｎｇａ  ＡＴ，  Ｂｏｓ  Ｒ，  Ｎｏｒｄｅ  Ｗ，  ａｎｄ  Ｂｕｓｓｃｈｅｒ  ＨＪ，  "Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｄｏｕｂｌｅ  ｌａｙｅｒ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｂａｃｔｅｒｉａｌ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｔｏ  ｓｕｒｆａｃｅｓ，"  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｒｅｐｏｒｔｓ，  ２００２；  ４７：  １−３１．）；  （Ｄｉｓａｌｖｏ  ＥＡ，  Ｌａｉｒｉｏｎ  Ｆ，  Ｍａｒｔｉｎｉ  Ｆ，  Ａｌｍａｌｅｃｋ  Ｈ，  Ｄｉａｚ  Ｓ，  ａｎｄ  Ｇｏｒｄｉｌｌｏ  Ｇ，    "Ｗａｔｅｒ  ｉｎ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ  ａｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ：  Ｄｏｅｓ  ｉｔ  Ｐｌａｙ  ａ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｏｌｅ？，"  Ａｎ．  Ａｓｏｃ．  Ｑｕｉｍ．  Ａｒｇｅｎｔ．，  ２００４；  Ｖ．９２  ｎ．  ４−６  Ｂｕｅｎｏｓ  Ａｉｒｅｓ  ａｇｏ．  ／  ｄｉｃ．）。
【０１１４】
トレハロースとバイオフィルムの形成
遍在する一般的ストレス反応の代謝物および浸透圧保護物質としてのトレハロースの独特の性質、およびその（バイオフィルム基質の９５％までを有する）水との相互作用に関する特異的な特徴を基に考えると、トレハロースは微生物膜の最も重要な成分の１つであり、その水との特異的な相互作用はバイオフィルム形成の最も重要なメカニズムの１つであると考えることができる。
【０１１５】
ヒトの体における病原菌としての細菌の成功は、新しい環境に適応し、表面に付着し、バイオフィルムで覆って保護した状態でそこに留まり、バイオフィルムによる慢性感染として自身を確立する能力にかかっている。微生物膜の形成は微生物がその環境に適応する連続的なプロセスと見ることができるため、トレハロースおよびその水との相互作用は、バイオフィルム発達のすべての段階で重要な役割を果たしている可能性がある。
【０１１６】
まず、微生物が浮遊微生物の形でヒトの体内に入ると、様々なストレス（まずは浸透圧ストレス）を受けやすく、一般的ストレス反応を受け、水との最初の相互作用で微生物膜の形成プロセスを開始するトレハロースを産生する。この初期段階では、トレハロースが様々な方法で表面への浮遊細菌の付着を促進し、細胞膜界面での水と脂質頭部との相互作用の結果、微生物細胞表面の電位を低下させ、細菌細胞の凝集、初期の吸収、および表面への付着を生物的および非生物的に促進する。また、トレハロースは、細菌細胞周囲の溶媒和の性質が変化した水和層を形成し、この層内（および、第３および第４までの水和層）の水の動的性質を抑制するため、細菌細胞の動きが遅くなり、細菌細胞の凝集および様々な表面への付着を助ける。さらに、トレハロースは水溶液中で濃度依存的に自己会合し、クラスターネットワークを形成し、これが水溶液の動的性質に影響する。トレハロースは広範な溶媒和により、溶液中で水を再構成し、水分子間の水素結合を高める強力な活性があるため、ゲル化現象とバイオフィルム形成に寄与する。
【０１１７】
バイオフィルム発達の次の段階（細菌コロニーの形成およびバイオフィルムの成熟）では、細菌がバイオフィルム中の細胞密度の上昇、栄養素の制限、および老廃物の蓄積など、絶えず変化する環境条件に反応し、一般化ストレス反応の代謝物および浸透圧保護物質としてトレハロースを連続的に産生する。次に、連続的なトレハロース−水の相互作用が新しい水分子を引きつけ、さらに水を再構成し、バイオフィルムの新しい層を形成し、徐々にバイオフィルムの量を増加する。この段階で、細菌はバイオフィルム基質に、特定のタンパク質（付着因子、基質と相互作用する因子）、相溶性のある溶質、多糖類、脂質、リン脂質、および老化および溶解細胞の残骸などの代謝の最終生成物または副生成物を含む様々な細胞外物質を放出し、バイオフィルム三次構造の形成、バイオフィルム構造の安定化、バイオフィルム基質の肥大、およびバイオフィルム密度の上昇に寄与する。
【０１１８】
バイオフィルムが劣化するにつれ、細菌細胞に隣接した深層のトレハロース蓄積量が多くなるため、バイオフィルム上層のトレハロース量が減少する可能性があり、トレハロースの水再構成作用、水分子間の水素結合の強化効果、および細菌細胞間の凝集力が徐々に低下し、バイオフィルムの上層がはがれ落ち、病原性細菌が新しい場所に伝搬しやすくなる。
【０１１９】
バイオフィルム発達のすべての段階で、細菌は、様々な消毒剤および抗菌薬の使用を含むバイオフィルムに対するあらゆる環境からの攻撃に対し、一般的ストレス反応の代謝物および浸透圧保護物質としてさらにトレハロースを産生することで反応し、これによってさらにバイオフィルムゲル基質の量と密度が上昇し、有害物質のバイオフィルムへの浸透を予防する。.
トレハロースは、ほとんどが様々な栄養素のバイオフィルム形成に対する作用を評価する、またはバイオフィルムのエキソポリマー基質の内容を分析することを目的とした試験研究において、実験室で増殖された微生物膜の他の糖、二糖類および多糖類と一緒に検出された。しかし、現在まで、バイオフィルムの特定成分としてのトレハロースの重要性、またはトレハロースおよびその水との相互作用が微生物膜の発達メカニズムに果たすと考えられる役割について、これらの研究で具体的な結論は得られていない。
【０１２０】
例えば、トレハロースは、アスペルギルス・フミガーツスバイオフィルムの空中増殖する菌糸の単糖類−ポリオール分画において、グリセロール（５％）、マンニトール（１８％）、およびグルコース（７４％）とともに少量（３％）検出され、すべてのヘキソースおよびポリオールが細胞外と同じ割合で細胞内に認められた（Ｂｅａｕｖａｉｓ  Ａ，  Ｓｃｈｍｉｄｔ  Ｃ，  Ｇｕａｄａｇｎｉｎｉ  Ｓ，  Ｒｏｕｘ  Ｐ，  Ｐｅｒｒｅｔ  Ｅ，  Ｈｅｎｒｙ  Ｃ，  Ｐａｒｉｓ  Ｓ，  Ｍａｌｌｅｔ  Ａ，  Ｐｒｅｖｏｓｔ  Ｍ，  ａｎｄ  Ｌａｔｇｅ  ＪＰ，  "Ａｎ  ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  ｍａｔｒｉｘ  ｇｌｕｅｓ  ｔｏｇｅｔｈｅｒ  ｔｈｅ  ａｅｒｉａｌ−ｇｒｏｗｎ  ｈｙｐｈａｅ  ｏｆ  Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ  ｆｕｍｉｇａｔｅｓ，"  Ｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００７；    ９（６）：  １５８８−１６００．）。別の例では、リステリア・モノサイトゲネス（食品産業で最も多く見られるバイオフィルム生成病原菌）によるステンレス鋼でのバイオフィルム発達は、増殖培養液に栄養素としてマンノースまたはトレハロースがあると強化され、２１℃で１２日間インキューベートした場合、一定のバイオフィルム生産にはトレハロースがマンノースよりも優れていた（Ｋｉｍ  ＫＹ  ａｎｄ  Ｆｒａｎｋ  ＪＦ，  "Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ  ｏｎ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｌｉｓｔｅｒｉａ  ｍｏｎｏｃｙｔｏｇｅｎｅｓ  ｏｎ  ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ，"  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｆｏｏｄ  ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，  １９９５；  ５８（１）：  ２４−２８．）。別の研究では、構造的および代謝的に特徴的なミュータンス連鎖球菌（歯科バイオフィルムでは最もよくみられる病原菌）が作るバイオフィルムの形成は、表面吸収される唾液ａ−アミラーゼおよび細菌グルコシルトランスフェラーゼの存在下、スクロースのみと比較し、スクロースおよびデンプンを併用することで亢進され、マルトースの取り込み／輸送および発酵／解糖と関連した遺伝子がアップレギュレートされた（Ｋｌｅｉｎ  ＭＩ，  ＤｅＢａｚ  Ｌ，  Ａｇｉｄｉ  Ｓ，  Ｌｅｅ  Ｈ，  Ｘｉｅ  Ｇ，  Ｌｉｎ  ＡＨ，  Ｈａｍａｋｅｒ  ＢＲ，  Ｌｅｍｏｓ  ＪＡ，  ａｎｄ  Ｋｏｏ  Ｈ，  "Ｄｙｎａｍｉｃｓ  ｏｆ  Ｓｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｍｕｔａｎｓ  Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ  ｉｎ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｔｏ  Ｓｔａｒｃｈ  ａｎｄ  Ｓｕｃｒｏｓｅ  ｄｕｒｉｎｇ  Ｂｉｏｆｉｌｍ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，"  ＰＬｏＳ  ＯＮＥ，  ２０１０；  ５（１０）：  １−１３．）。次の研究では、炭化水素汚染された高山生息環境の酵母（Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｔｅｒｒｅｕｓ−ＰＢ４株、およびＲｈｏｄｏｔｏｒｕｌａ  ｃｒｅａｔｉｎｉｖｏｒａ−ＰＢ７およびＰＢ１２株）が、唯一の炭素およびエネルギー源としてグルコースまたはフェノールを含む培養液での増殖中にグリコーゲン（酸およびアルカリ溶解性）およびトレハロースを合成および蓄積し、Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａ  ｃｒｅａｔｉｎｉｖｏｒａのいずれの株でもバイオフィルムが多く形成された（Ｋｒａｌｌｉｓｈ  Ｉ，  Ｇｏｎｔａ  Ｓ，  Ｓａｖｅｎｋｏｖａ  Ｌ，  Ｂｅｒｇａｕｅｒ  Ｐ，  ａｎｄ  Ｍａｒｇｅｓ���ｎ  Ｒ，  "Ｐｈｅｎｏｌ  ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｃｏｌｄ−ａｄａｐｔｅｄ  ｙｅａｓｔ  ｓｔｒａｉｎｓ  ｏｆ  Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ  ｔｅｒｒｅｕｓ  ａｎｄ  Ｒｈｏｄｏｔｏｒｕｌａ  ｃｒｅａｔｉｎｉｖｏｒａ，"  Ｅｘｔｒｅｍｏｐｈｉｌｅｓ，  ２００６；  １０（５）：  ４４１−４４９．）。
【０１２１】
これまでの結果と対比し、実験室で増殖された野生型大便連鎖球菌は、増殖培養液にマルトースまたはグルコースが存在すると強いバイオフィルムを形成し、トレハロースを含む培養液では非常に少量のバイオフィルムを形成した（Ｃｒｅｔｉ  Ｒ，  Ｋｏｃｈ  Ｓ，  Ｆａｂｒｅｔｔｉ  Ｆ，  Ｂａｌｄａｓｓａｒｒｉ  Ｌ，  ａｎｄ  Ｊｏｈａｎｎｅｓ  Ｈ，  "Ｅｎｔｅｒｏｃｏｃｃａｌ  ｃｏｌｏｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｇａｓｔｒｏ−ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ｔｒａｃｔ：  ｒｏｌｅ  ｏｆ  ｂｉｏｆｉｌｍ  ａｎｄ  ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ  ｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ，"  ＢＭＣ  Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，  ２００６；  ６：  ６６０−６６８．）。
【０１２２】
トレハロースは酵母および真菌では最も多量に存在する二糖類であるため、バイオフィルムを形成する酵母または真菌感染のバイオフィルム基質、および／または酵母および／または真菌を含む多種バイオフィルムは、抗菌薬の浸透にさらに耐性を示す可能性がある。臨床所見では、アミラーゼ、様々な単糖類（ただし、トレハロース分解の特異的酵素は含まれていなかった）、ペプチダーゼ、プロテイナーゼ、リパーゼ、および線維素溶解酵素を含む酵素製剤を適用しても、細菌およびカンジダ感染の混合バイオフィルムまたはバイオフィルムを形成するカンジダ属による慢性感染は治療が困難であることが証明された。
【０１２３】
酵素トレハラーゼ  
トレハロースは、高度に特異的な酵素トレハラーゼ（アルファ，アルファ−トレハラーゼ−グルコヒドロラーゼ）によって分解され、加水分解でグルコース２分子を生成し得、このプロセスは、酵母、細菌、および昆虫を含む種々の生物の生命機能において重要で、おそらく必須であると思われる（Ｎｗａｋａ  Ｓ  ａｎｄ  Ｈｏｌｚｅｒ  Ｈ，（Ｎｗａｋａ  Ｓ  ａｎｄ  Ｈｏｌｚｅｒ  Ｈ，"Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｉｏｌｏｇｙ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ａｎｄ  ｔｒｅｈａｌａｓｅｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｙｅａｓｔ，Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ，"Ｐｒｏｇ．Ｎｕｃｌｅｉｃ  Ａｃｉｄ  Ｒｅｓ．Ｍｏｌ．Ｂｉｏｌ．，１９９８；５８：１９７−２３７．）。酵素トレハラーゼ（α、α−トレハラーゼ−１−Ｃ−グルコヒドロラーゼ、ＥＣ  ３．２．１．２８）は、動物及び植物を含む多くのミクロおよびマクロ生物に存在することが報告されているが、大抵の場合、この重要な酵素の機能も特性のいずれも研究されていない（Ｅｌｂｅｉｎ  ＡＤ，"Ｔｈｅ  ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  ｏｆ  α，α−ｔｒｅｈａｌｏｓｅ，"Ａｄｖ．Ｃａｒｂｏｈｙｄ．Ｃｈｅｍ．Ｂｉｏｃｈｅｍ，１９７４；３０：２２７−２５６．）；（Ｅｌｂｅｉｎ  ＡＤ，Ｐａｎ  ＹＴ，Ｐａｓｔｕｓｚａｋ  Ｉ，ａｎｄ  Ｃａｒｒｏｌｌ  Ｄ，"Ｎｅｗ  ｉｎｓｉｇｈｔｓ  ｏｎ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ：ａ  ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｍｏｌｅｃｕｌｅ，"Ｇｌｙｃｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００３；Ｖｏｌ．１３，Ｎｏ４：１７Ｒ−２７Ｒ．）。
【０１２４】
この酵素の５４１種ものモデル変異体は、Ｐｒｏｔｅｉｎ  Ｍｏｄｓｅｌ  Ｐｏｒｔａｌ（http://www.proteinmodelportal.org/）に記載されている。異なる酵素変異体（アイソザイムス）に対応するこれらのモデルのいくつかは、図２ａ〜２ｄに示されている。
【０１２５】
下位の生命体（酵母、真菌、細菌）の形態に於いては、主に２種のタトレハラーゼ酵素：中性トレハラーゼ（ＮＴ）および酸性トレハラーゼ（ＡＴ）があり、それぞれ２つの異なる遺伝子、ＮＴＨ１及びＡＴＨ１によりコードされている。これらの微生物でトレハラーゼ活性の大部分は、細胞質ゾルに位置する中性トレハラーゼに由来し、最適ｐＨ約７で，基質としてトレハロースに非常に特異的であり、セロビオース、マルトース、ラクトース、蔗糖、ラフィノース、及びメリビオースに対し非活性であるが、この酵素は、特定の調節機能がある（Ａｐｐ  Ｈ  ａｎｄ  Ｈｏｌｚｅｒ  Ｈ，"Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｎｅｕｔｒａｌ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｙｅａｓｔ  ＡＢＹＳ１  ｍｕｔａｎｔ，"Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９８９；２６４：１７５８３−１７５８８．）。酸性または液胞トレハラーゼは，最適ｐＨ４．５を有し、基質としてトレハロースに非常に特異的であり，セロビオース、マルトース、ラクトース、スクロース、およびメリビオースでは活性を示さず，この酵素は、細胞膜周辺腔で作用し，外因性トレハロースと結合し，それを内在化し、液胞で切断して遊離グルコースを生成する（Ｍｉｔｔｅｎｂｕｈｌｅｒ  Ｋ  ａｎｄ  Ｈｏｌｚｅｒ  Ｈ，"Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｃｉｄ  ｔｒｅｈａｌａｓｅｓ  ｆｒｏｍ  ｔｈｅ  ｙｅａｓｔ  ＳＵＣ２  ｍｕｔａｎｔ，"Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９８８；２６３：８５３７−８５４３．）；（Ｓｔａｍｂｕｋ  ＢＵ，ｄｅ  Ａｒｕｊｏ  ＰＳ，Ｐａｎｅｋ  ＡＤ，ａｎｄ  Ｓｅｒｒａｎｏ  Ｒ，"Ｋｉｎｅｔｉｃｓ  ａｎｄ  ｅｎｅｒｇｅｔｉｃｓ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｉｎ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ，"Ｅｕｒ．Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，１９９６；２３７：８７６−８８１．）。
【０１２６】
両トレハラーゼズの活性は、指数関数的に成長中の酵母細胞内では、低いが、グルコース消失後の、安定相成長時では、高い（Ｗｉｎｋｌｅｒ  Ｋ，Ｋｉｅｎｌｅ  Ｉ，Ｂｕｒｇｅｒｔ  Ｍ，Ｗａｇｎｅｒ  ＪＣ，ａｎｄ  Ｈｏｌｚｅｒ  Ｈ，"Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｃｏｎｔｅｎｔ  ｏｆ  ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ  ｙｅａｓｔ，"ＦＥＢＳ  Ｌｅｔｔ．，１９９１；２９１：２６２−２７２．）。酵母Ｓ．ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅのＡＴＨ１欠失変異体は、炭素源としてトレハロースを含む培地で生育し得ないが、Ｃａｎｄｉｄａ  ｕｔｉｌｓの変異株は、ＡＴ活性の欠如にもかかわらず、炭素源としての細胞外トレハロースを利用し得る。大腸菌のような種々の細菌は、取り込みシステムの一部として作用し、ＰＴＳ（ｐｈｏｓｐｈｏｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ  ｓｙｓｔｅｍ，ホスホトランスフェラーゼ系）にグルコースを供給し、亦浸透調節材としてトレハロースの代謝に関連し得るトレハラーゼズを有する（Ｈｏｒｌａｃｈｅｒ  Ｒ，Ｕｈｌａｎｄ  Ｋ，Ｋｌｅｉｎ  Ｗ，Ｅｒｈｍａｎｎ  Ｍ，ａｎｄ  Ｂｏｏｓ  Ｗ，"Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃｙｔｏｐｌａｓｍｉｃ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｏｆ  Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ，"Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．，１９９６；１７８：６２５−６２７．）。
【０１２７】
植物界では、その基質トレハロースが維管束植物ではまれであるが、酵素トレハラーゼは、普遍的である。植物に於けるトレハラーゼ活性に対する明確な役割は、実証されていないが、植物トレハラーゼが寄生虫やその他の病原生物に対する防御の役割を果たす可能性か、或いは、植物に関連する細菌に由来するトレハロースの分解に参加する可能性が示唆されている（Ｍｕｌｌｅｒ  Ｊ，Ｗｉｅｍｋｅｎ  Ａ，ａｎｄ  Ａｅｓｃｈｂａｃｈｅｒ  Ｒ，"Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ  ｉｎ  ｓｕｇａｒ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｌａｎｔ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，"Ｐｌａｎｔ  Ｓｃｉ．，１９９９；１４７：３７−４７．）；（Ｍｕｌｌｅｒ  Ｊ，Ａｅｓｃｈｂａｃｈｅｒ  ＲＡ，Ｗｉｎｇｌｅｒ  Ａ，Ｂｏｌｌｅｒ  Ｔ，ａｎｄ  Ｗｉｅｍｋｅｎ  Ａ，"Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ  ａｎｄ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｉｎ  Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ，"Ｐｌａｎｔ  Ｐｈｙｓｉｏｌ．，２００１；１２５：１０８６−１０９３．）。
【０１２８】
二糖類トレハロースが哺乳類に存在することは知られていないが、酵素トレハラーゼは腎臓刷子縁膜及び腸絨毛膜の両方で、ヒトを含む哺乳動物で見出されている。腎臓でのトレハラーゼの役割は未だ明らかではないが、腸内でその機能は、摂取したトレハロースを加水分解することである（Ｄａｈｌｑｖｉｓｔ  Ａ，"Ａｓｓａｙ  ｏｆ  ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄａｓｅｓ，"Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，１９６８；２２：９９−１０７．）；（Ｒｕｆ  Ｊ，Ｗａｃｋｅｒ  Ｈ，Ｊａｍｅｓ  Ｐ，Ｍａｆｆｉａ  Ｍ，Ｓｅｉｌｅｒ  Ｐ，Ｇａｌａｎｄ  Ｇ，Ｋｉｅｋｅｂｕｓｃｈ  Ａ，Ｓｅｍｅｎｚａ  Ｇ，ａｎｄ  Ｍａｎｔｅｉ  Ｎ，"Ｒａｂｂｉｔ  ｓｍａｌｌ  ｉｎｔｅｓｔｉｎｅ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ．Ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｃＤＮＡ  ｃｌｏｎｉｎｇ，ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ａｎｄ  ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＧＰＩ−ａｎｃｈｏｒｉｎｇ，"Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ，１９９０；２６５：１５０３４−１５０４０．）；（Ｙｏｎｅｍａｙａ  Ｙ  ａｎｄ  Ｌｅｖｅｒ  ＪＥ，"Ａｐｉｃａｌ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ  ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｗｉｔｈ  ｃｅｌｌ  ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  ａｆｔｅｒ  ｉｎｄｕｃｅｒ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｆ  ＬＬＣ−ＰＫ  ｍｏｎｏｌａｙｅｒｓ，"Ｊ．Ｃｅｌｌ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．，１９８７；１３１：３３０−３４１．）。トレハロース代謝の他の酵素とは対照的に、ヒトではα、α−トレハラーゼのみ存在し、小腸におけるリーベルキューン(Ｌｉｅｂｅｒｋｕｈｎｉ)腺 によって生成され、マルターゼ、スクラーゼ−イソマルターゼ複合体、β−グリコシダーゼ−ラクターゼのような他の特定の二糖類分解酵素と共に腸液の構成成分である。（Ｍａｙｅｓ  ＰＡ，"Ｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓ  ｏｆ  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃ  ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ，"Ｉｎ：Ｈａｒｐｅｒ’ｓ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２５ｔｈ  ｅｄ，２０００，ｐｐ．１４９−１５９，Ａｐｐｌｅｔｏｎ  &  Ｌａｎｇｅ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ．）；（Ｒｏｄｗｅｌｌ  ＶＷ  ａｎｄ  Ｋｅｎｎｅｌｌｙ  ＰＪ，"Ｅｎｚｙｍｅｓ：Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；Ｅｎｚｙｍｅｓ：Ｋｉｎｅｔｉｃｓ，"Ｉｎ：Ｈａｒｐｅｒ’ｓ  Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２５ｔｈ  ｅｄ，２０００，ｐｐ．７４−１０２，Ａｐｐｌｅｔｏｎ  &  Ｌａｎｇｅ，Ｓｔａｍｆｏｒｄ，ＣＴ．）。他のすべての二糖類分解酵素と同様に、トレハラーゼは、前記触媒ドメインが自由に基質と反応する間、腸管腔で腸細胞の刷子縁に取り付いたままである。腸管腔には遊離トレハラーゼの活性あまり無く、ほとんどの活性は、腸上皮細胞の刷子縁上にある小さな「小頭部（ｋｎｏｂ）」と関連する。他の二糖類で示したように、トレハラーゼ欠損症患者では、受動拡散によってわずかな部分（約０．５％）が吸収され得る（ｖａｎ  Ｅｌｂｕｒｇ  ＲＭ，Ｕｉｌ  ＪＪ，Ｋｏｋｋｅ  ＦＴＭ，Ｍｕｌｄｅｒ  ＡＭ，ｖａｎ  ｄｒ  Ｂｒｏｅｋ  ＷＧＭ，Ｍｕｌｄｅｒ  ＣＪＪ，ａｎｄ  Ｈｅｙｍａｎｓ  ＨＳＡ，"Ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｓｕｇａｒ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｔｅｓｔ，ｕｓｉｎｇ  ｌａｃｔｕｌｏｓｅ  ａｎｄ  ｍａｎｎｉｔｏｌ，ｆｏｒ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  ｓｕｇａｒｓ，"Ｊ．Ｐｅｄｉａｔｒ．Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌ．Ｎｕｔｒ．，１９９５；２０：１８４−１８８．）。トレハラーゼ活性の痕跡が、腎皮質、血漿、尿、肝臓，及び胆汁中にも見出されていて、これらの場所での前記酵素の機能は未だ明らかではないが、尿及び胆汁中のトレハラーゼは、それが腎臓と肝臓に存在することに付随して起こり得る（Ｅｚｅ  ＬＣ，"Ｐｌａｓｍａ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ａｃｔｉｖｉｔｙ  ａｎｄ  ｄｉａｂｅｔｅｓ  ｍｅｌｌｉｔｕｓ，"Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｇｅｎ．，１９８９；７：４８７−４９５．）。
【０１２９】
ヒトの酵素、α、α−トレハラーゼの生化学的特性は以下を含む。  
・基質（二糖類トレハロース）に対する高い特異性
・活性化する方法は、基質（トレハロース）との直接接触
・活性の最適条件は、ｐＨ５．０〜と７．０間の範囲（他の二糖類分解酵素に類似）
・作用後の生成物は、グルコース２分子
・熱感受性は、グリコシル化タンパク質として、おそらく他の二糖類分解酵素に類似
・触媒効率は、基質トレハロースに対する高い特異性のために高い
・活性に対して補酵素或いは金属イオンを必要としない
・酵素の共変異体（ｖａｒｉａｎｔ）は不明。
【０１３０】
ヒトのα、α−トレハラーゼ酵素の機能は、摂取された二糖類トレハロースをグルコースに加水分解することである。トレハラーゼ欠損症は、既知の代謝疾患であり、この場合、体が二糖類トレハロースをグルコースに変換できない。この欠損を有する人は、キノコを食べた後に嘔吐、腹部不快感、及び下痢を催すが、大抵の場合、常染色体劣性型で遺伝するように思われる（Ｋｌｅｉｎｍａｎ  ＲＥ，Ｇｏｕｌｅｔ  Ｏ，Ｍｉｅｌｉ−Ｖｅｒｇａｎｉ  Ｇ，Ｓｈｅｒｍａｎ  ＰＭ，Ｉｎ：Ｗａｌｋｅｒ’ｓ  Ｐｅｄｉａｔｒｉｃ  Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｄｉｓｅａｓｅ：Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，Ｄｉａｇｎｏｓｉｓ，Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，５−ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，２００８）；（Ｓｅｍｅｎｚａ，Ｇ．，Ａｕｒｉｃｃｈｉｏ，Ｓ．，ａｎｄ  Ｍａｎｔｅｉ，Ｎ．Ｉｎ：Ｔｈｅ  Ｍｅｔａｂｏｌｉｃ  &  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂａｓｅｓ  ｏｆ  Ｉｎｈｅｒｉｔｅｄ  Ｄｉｓｅａｓｅ；８−ｔｈ  ｅｄ．，２００１；Ｃｈａｐｔｅｒ  ７５：Ｓｍａｌｌ  Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｄｉｓａｃｃｈａｒｉｄｏｓｅｓ．ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ．）。腸トレハラーゼ単独欠損症は、グリーンランド住民の約８％に見出されており、フィンランド人の間では稀ではないが、その他の場所では、稀であると考えられる。トレハラーゼ酵素単独欠損症の低い（２％）発生率が、米国、英国、および欧州本土住民について報告されている（Ｂｅｒｇｏｚ  Ｒ，Ｖａｌｌｏｔｏｎ  ＭＣ，ａｎｄ  Ｌｏｉｚｅａｕ  Ｅ，"Ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ，"Ａｎｎ．Ｎｕｔｒ．Ｍｅｔａｂ．，１９８２；２６：１９１−１９５．）。英国では、吸収不全の疑いで調査した４００人の患者から、３６９人（９２％）は、生検で正常な腸組織像を有しており、トレハラーゼは、４，７９〜３７，及び１２Ｕ／ｇタンパク質で正常範囲であった。３１人（８％）の絨毛萎縮患者は、セリアック病の診断を受け、トレハレーズを含む二糖類分解酵素が大幅に低下していたが、無グルテン食で治療後には、（ラクターゼを除く）すべての酵素の回復機能を得た。該著者等は、英国住民にトレハレーズ活性の日常的な測定をする根拠はないと結論した（Ｍｕｒｒａｙ  ＩＡ，Ｃｏｕｐｌａｎｄ  Ｋ，Ｓｍｉｔｈ  ＪＡ，Ａｎｓｅｌｌ  ＩＤ，Ｌｏｎｇ  ＲＧ，"Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｉｎ  ａ  ＵＫ  ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ：Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ  ａ  ｎｏｒｍａｌ  ｒａｎｇｅ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｄｉｓｅａｓｅ，"Ｂｒ．Ｊ．Ｎｕｔｒ．，２０００；８３（３）：２４１−２４５．）。ベルギーでは、腹部症状と下痢の患者２００人からの腸の生検標本では、全α、α−トレハラーゼ欠損症（０〜１２Ｕ／ｇ粘膜）は、１８（９％）例、部分的な欠損症（３〜１２Ｕ／ｇ粘膜）は、３９（１９．５％）例で検出され、患者（２％）４人だけが、選択的α、α−トレハラーゼ欠損症で、その他の二糖類分解酵素は正常であったと発表され、これらのデータは、α、α−トレハラーゼ欠損症が従来考えられてきたよりは一般的であり得ることを示唆した（Ｂｕｔｓ  ＪＰ，Ｓｔｉｌｍａｎｔ  Ｃ，Ｂｅｒｎａｓｃｏｎｉ  Ｐ，Ｎｅｉｒｉｎｃｋ  Ｃ，Ｄｅ  Ｋｅｙｓｅｒ  Ｎ，"Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚ���ｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｌｐｈａ，ａｌｐｈａ−ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｒｅｌｅａｓｅｄ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ｌｕｍｅｎ  ｂｙ  ｔｈｅ  ｐｒｏｂｉｏｔｉｃ  Ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ  ｂｏｕｌａｒｄｉｉ，"Ｓｃａｎｄｉｎａｖｉａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ，２００８；４３（１２）：１４８９−１４９６．）。
【０１３１】
トレハラーゼの重要性は、先天性欠損や遺伝的異常を含む特定の病態で実証された：腸トレハラーゼのアイソザイムが低度或いは存在せずに、鎖肛の胎児由来の羊水試料に検出されたが、一方正常なレベルよりも高い腎臓のトレハラーゼ活性が、多発性嚢胞腎疾患胎児の羊水中に見出された（Ｅｌｓｌｉｇｅｒ  ＭＡ，Ｄａｌｌａｉｒｅ  Ｌ，Ｐｏｔｉｅｒ  Ｍ，"Ｆｅｔａｌ  ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  ａｎｄ  ｒｅｎａｌ  ｏｒｉｇｉｎｓ  ｏｆ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ａｃｔｉｖｉｔｙ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ａｍｎｉｏｔｉｃ  ｆｌｕｉｄ，"Ｃｌｉｎ  Ｃｈｉｍ  Ａｃｔａ，Ｊｕｌｙ，１６，１９９３；２１６（１−２）：９１−１０２．）。また、妊娠１８週目の検診で  嚢胞性線維症の子供に対するリスクが４人に１人である妊婦１４人の羊水穿刺による羊水中に、腸トレハラーゼ酵素の低レベルが検出された。更に１９週目に中絶した２人の症例では、両胎児の膵臓及び腸粘膜を含む外分泌腺に嚢胞性線維症の特徴的な組織学的病変が見られており、またこれらの胎児の胎便中の総タンパク質含有量も対照に於けるより大幅に高かった（Ｓｚａｂｏ  Ｍ，Ｔｅｉｃｈｍａｎｎ  Ｆ，Ｓｚｅｉｆｅｒｔ  ＧＴ，Ｔｏｔｈ  Ｍ，Ｔｏｔｈ  Ｚ，Ｔｏｒｏｋ  Ｏ，Ｐａｐｐ  Ｚ，"Ｐｒｅｎａｔａｌ  ｄｉａｇｎｏｓｉｓ  ｏｆ  ｃｙｓｔｉｃ  ｆｉｂｒｏｓｉｓ  ｂｙ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｅｎｚｙｍｅ  ａｓｓａｙ  ｉｎ  ａｍｎｉｏｔｉｃ  ｆｌｕｉｄ，"Ａｒｔｉｃｌｅ  ｆｉｒｓｔ  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｏｎｌｉｎｅ：２３  ＡＰＲ  ２００８；ＤＯＩ：１０．１１１１／ｊ．１３００−０００４．１９８５．ｔｂ０１２１１．ｘ．）。羊水中のトレハラーゼ酵素試験法は、嚢胞性線維症の出生前診断のための遺伝子検査として推奨された。
【０１３２】
トレハロース含有食品の大量摂取は、全世界で一般的ではないので、世界中の多様な住民のトレハラーゼ欠損症の発生頻度は、ほとんど知られていない。しかし、留意すべき事は、過去２０年間に亘って、食品（主に、きのこ類、藻類、パン酵母）中のトレハロースの天然源に加えて、乾燥、凍結、及び加工食品の製造での添加剤として、亦、種々の製品（アイスクリーム、ベーク製品を含む）の水分保留剤として、米国を含むいくつかの国で承認されていることであり、調理済み食品または他の製品中のこの成分の標識の規定が無いことである（Ａｂｂｏｔｔ  ＰＪ  ａｎｄ  Ｃｈｅｎ  Ｊ，ＷＨＯ  Ｆｏｏｄ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ  Ｓｅｒｉｅｓ  ４６：Ｔｒｅｈａｌｏｓｅ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ  ｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓａｆｅｔｙ．Ａｃｃｅｓｓｅｄ  Ｆｅｂ  ４，２０１０，ａｖａｉｌａｂｌｅ  ａｔ：http://www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v46je05.htm.）。
【０１３３】
外来性トレハロースの消化および利用に通常産生される酵素トレハラーゼの量は、健常者には、適切であるが、バイオフィルムに基づく慢性感染症の人々、特にトレハラーゼ酵素欠損症の人に必要とされるものよりも遙かに少ない。従って、他の酵素製剤および（抗生物質を含む）抗菌剤と共に、酵素トレハラーゼを使用することは、バイオフィルムに基づく慢性感染症のための種々の治療プロトコルの有効性を大幅に高め得る。
【０１３４】
従って、ここで開示した組成物および方法のために少なくとも１つの根拠は、既存の治療法の有効性を増進するために、微生物バイオフィルムのトレハロース成分の加水分解に対して特異性の高い酵素トレハラーゼを、バイオフィルムに基づく慢性感染症のための治療プロトコルに加えることである。
【０１３５】
酵素トレハラーゼは、天然の供給源（植物、酵母、真菌）から得ることができ、種々の形態（粉末、液体、ゲル、錠剤、およびカプセル剤）で製造でき、バイオフィルムが問題である、（主に粘膜ライニング、口腔、気道、尿路、及び胃腸管）体内の如何なる特定の位置にも送達でき，単独または他の酵素と協調して使用でき、医療機器、工業用流体導管上のバイオフィルムを制御するのに使用し得る。しかしながら、利用可能な医療／保健の科学的情報は、未だに単独で、または酵素製剤のいずれかで、任意の処方薬、一般用医薬品、または栄養補助食品の成分として、亦医療機器上のバイオフィルム処理のための成分として、この酵素の証拠を示していない。また、工業的環境におけるバイオフィルムの問題のための酵素トレハラーゼ使用についての情報は、得られていない。
【０１３６】
バイオフィルムに基づく感染症の治療に関する実施態様
人体のバイオフィルムに基づく慢性感染症のための既存のプロトコルの有効性を高めるために、トレハラーゼ酵素は、単独で、または他の酵素と組み合わせて、感染バイオフィルムのサイトへの直接適用（気道の直接アクセス可能な粘膜ライニング、胃腸管、泌尿生殖路、目、皮膚、開放創など）および／または全身系酵素としてかのいずれかで、直接アクセスできない（またはアクセス困難な）感染サイト及び血流中のバイオフィルムに基づく感染症に対処するため、単独で或いは多酵素製剤に含ませるかで使用し得る。
【０１３７】
細菌性バイオフィルムの部位への直接適用においては、トレハラーゼ酵素は十分にバイオフィルム・マトリックスを分解するのに十分な曝露時間でトレハラーゼ（単独で又は他の多糖類分解酵素と組み合わせて）の適用から始め、次いで対応する適切な曝露時間に亘ってタンパク質および脂質を分解する他の酵素（タンパク質分解、線維素溶解、脂肪分解酵素）の組み合わせを適用する第２工程の多工程手順で使用されるべきであり、この手順の第３工程は、関連する感染症（または複数の）に特異の抗菌剤、または多菌抗生物質を適用すべきである。
【０１３８】
全身性酵素としては、上部胃腸管（胃や十二指腸）および／または投与製剤中のタンパク質分解酵素によるトレハラーゼの早期分解を回避するために、単独で、または他の多糖類分解酵素と組み合せて、時間遅延放出性物質（または複数）として使用、或いは時間遅延放出成分（または複数の）として多酵素製剤中に含ませるべきで、最終的にさらに吸収のため小腸内に放出させるべきである。このようにして、バイオフィルムに基づく感染症のアクセス困難な、例えば、血管の内層上、骨、関節内、移植された医療デバイス上などの「くぼみ（ｎｉｃｈｅ）」に、血流を介してトレハラーゼの直接吸収および流通のために供給することができる。
【０１３９】
また、本組成物および方法の範囲内で、健康維持や医療上の理由のために投与したトレハラーゼ及び他の多糖類分解酵素以外の酵素が、共投与タンパク質分解酵素、他の共投与された化合物，及び上部胃腸管で自然発生するタンパク質分解酵素から保護されているのを保証する方法がある。係る保護方法は、単独かまたは他の酵素と組み合わせて経口的に投与されるにかかわらず、保護すべき酵素の時間遅延放出製剤を作成することを含む。遅延時間を確立し得るので、保護された酵素の放出は、小腸内で起こる。また、保護された酵素および任意の同時投与したタンパク質分解酵素に差分時間遅延を確立して、これらの化合物の有害な相互作用を避け得る。現在市場に出ている従来の消化酵素または全身性製剤では、含有酵素は、通常、タンパク質分解から保護されていない。
【０１４０】
上気道
上気道に影響を与えるバイオフィルムを形成する主要な病原体の菌種は、ヘモフィルス・インフルエンザ菌、クレブシエラ肺炎桿菌、肺炎球菌、連鎖球菌属、ブドウ球菌属、緑膿菌、カンジダ属、及びアスペルギルス属を含む。上気道における、これらのタイプのバイオフィルムに基づく感染症（慢性副鼻腔炎、副鼻腔炎、扁桃炎、咽頭炎、および中耳炎）には、トレハラーゼ酵素が、単独で、または他の多糖類分解酵素と共に、粘膜ライニング上の感染バイオフィルム部位への直接適用に、注入、灌注、およびスプレー用生理食塩水系溶液として液体形態で、並びにゲル剤、軟膏剤、および粉末形態で使用し得る。
【０１４１】
局所治療は、多工程の手順を含むべきであって、該第１工程は、適切な曝露時間トレハラーゼ（単独または他の多糖類分解酵素と共に）の適用であり、第２工程は、同様の適切な曝露時間の間、タンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素の適用であり、次いで最終工程は、特定の感染性病原体に対処するため、より長い曝露時間、前記本感染に特異的な抗菌剤或いは複数菌の抗生物質の適用である。局所治療は、全身性酵素配合物（時間遅延放出形態のトレハラーゼを包含）と、好ましくは、複数菌活性を有する、全身性抗生物質とを用いて強化し得る。
【０１４２】
緑膿菌感染には、バイオフィルムに基づく感染部位への局所適用において、追加の酵素である、アルギン酸リアーゼ（緑膿菌バイオフィルムの重要な構成要素である、多糖類アルギン酸に対して高度に特異的）を、トレハラーゼまたは、他の多糖類分解酵素と組み合わせて、トレハラーゼに添加し得る。連鎖球菌属感染症には、バイオフィルムに基づく感染部位への局所適用において、追加の酵素である、デキストラナーゼ（球菌属によって産生するオリゴ糖であり、粘膜表面への微生物の付着およびバイオフィルム形成を促進するデキストランに対して高度に特異的）を、トレハラーゼまたは、他の多糖類分解酵素と組み合わせて、トレハラーゼに添加し得る。局所治療は、全身性酵素配合物（時間遅延放出形態のトレハラーゼまたは他の多糖類分解酵素と共にトレハラーゼを包含）と、好ましくは、複数菌活性を有する全身性の抗生物質とを用いて強化し得る。
【０１４３】
中耳炎
滲出を伴うかまたは伴わない中耳炎には、治療は全身性抗生物質と共に、全身性酵素製剤（時間遅延放出形態でトレハラーゼまたは他の多糖類分解酵素と共にトレハラーゼ）を含むべきである。この治療は、鼻および副鼻腔の空洞から中耳への感染拡大に対処するために、多工程の手順の局所治療で強化し得る、即ち：最初にトレハラーゼ単独、または他の多糖類分解酵素と共に適用、（例えば、緑膿菌のバイオフィルム中の多糖類のアルギン酸に対して高度に特異的なアルギン酸リアーゼ酵素、または連鎖球菌バイオフィルム中のオリゴ糖デキストランに高度に特異的なデキストラナーゼ酵素）、次いで  タンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素の適用、そして  最終的に鼻腔の粘膜へ抗生物質の適用。内耳への送達は、耳管を通して中耳への経路で鼻点滴により行い得る。
【０１４４】
滲出を伴い、鼓膜チューブを設置した中耳炎には、上記の全身性および局所治療は、追加の工程によって強化されるべきである：前記設置鼓膜チューブは、内側をトレハラーゼ、他の多糖類分解酵素（例えば、特異性の高いアルギン酸リアーゼとデキストラナーゼ）、及び本病原体に特異的な抗菌剤或いは複数菌の抗生物質でカバーし得る。
【０１４５】
下気道
下気道内のイオフィルムに基づく感染症の治療は、（ａ）全身性抗生物質と共に全身性酵素（時間遅延放出形態でのトレハラーゼ単独、或いはトレハラーゼ及び他の多糖類分解酵素）；工程で、生理食塩水系溶液中でトレハラーゼ単独、またはトレハラーゼと他の多糖類分解酵素（例えば、アルギン酸リアーゼ、デキストラナーゼ）の使用；次いで第２工程でのタンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素，及び第３工程での抗生物質の使用を含む多工程の手順に於ける気管支肺胞または全肺洗浄；（ｃ）トレハラーゼ単独またはトレハラーゼと他の多糖類分解酵素（好ましくは既存の病原体に対して特異的）の鼻および副鼻腔点滴（多工程の手順で）、次いでタンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素、最後に抗生物質の使用を包含すべきである。
【０１４６】
慢性バイオフィルムに基づく感染状態に至る更なる要因は以下の通りである：遺伝性トレハラーゼ酵素欠損症（ＮＩＨ  Ｇｅｎｅｔｉｃ  ａｎｄ  Ｒａｒｅ  Ｄｉｓｅａｓｅｓ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｃｅｎｔｅｒ記載の稀な遺伝病）、嚢胞性線維症の人の遺伝的トレハラーゼ酵素欠損症、および乾燥食品の製造における承認された添加剤として、及びアイスクリームや焼き菓子など多くの食品中の保湿剤として、食品業界でのトレハロースの広範な使用による、人為的トレハラーゼ欠損症。
【０１４７】
嚢胞性線維症患者の遺伝性トレハラーゼ欠損症を考慮に入れると、食品中のトレハロースの無制限な消費は，係る人の上下気道の粘膜内層上に厚いバイオフィルムの形成に有利な要因になる。緑膿菌は、他の細菌や真菌との共生で、多糖類アルギン酸の産生とトレハロースの増産でこの環境を利用し、長期の抗生物質治療単独では、根絶することはほとんど不可能である厚手の複数菌のバイオフィルムの結果になる（係る治療は当該患者を維持し得るが）。この複数菌のバイオフィルムをその発生の任意の段階で対処するのに、治療は、以下を含む必要がある：ａ）全身性酵素製剤の構成成分として時間遅延放出形態でトレハラーゼまたは他の多糖類分解酵素と共にトレハラーゼを使用、ｂ）第１工程での生理食塩水系溶液中でトレハラーゼ単独、またはトレハラーゼと他の多糖類分解酵素（例えば、アルギン酸リアーゼ、デキストラナーゼ）の使用；次いで第２工程での生理食塩水系溶液中タンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素，及び第３工程での抗生物質の使用を含む多工程の手順に於ける気管支肺胞または全肺洗浄、及びｃ）全身性抗生物質の連続使用。
【０１４８】
この治療は、（多段階の手順で）トレハラーゼ単独あるいは他の多糖類分解酵素（好ましくは本病原体に特異的な）と共にトレハラーゼを鼻および副鼻腔点滴し、次いでタンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素、最後に抗生物質によって強化し得る。
【０１４９】
固有弁心内膜炎（ＮＶＥ）、感染性心内膜炎、およびライン敗血症
ＮＶＥ、感染性心内膜炎、及び血流感染のようなライン敗血症の好ましい治療プロトコルは、トレハラーゼ単独または他の多糖類分解酵素（好ましくは本病原体に特異的な）との組み合わせの、時間遅延放出形態による全身性投与；タンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素；及び特定の感染原体を対象とする抗生物質または複数菌抗生物質を含むべきである。これらのバイオフィルム媒介感染疾患に関連する代表的な生物は、連鎖球菌属、腸球菌属、肺炎球菌、ブドウ球菌属（コアグラーゼ陽性および陰性の両者）、腸内細菌、および真菌類（最も頻繁に、カンジダ・アルビカンス（Ｃａｎｄｉｄａ  ａｌｂｉｃａｎｓ）およびアスペルギルス属）を含む。すべてのこれらの病原体は、主に中咽頭、胃腸管、および泌尿生殖路を経由して血流へのアクセスを得るので、ＮＶＥ、感染性心内膜炎、及びライン敗血症の全身性治療は、前記起源サイトがバイオフィルムに基づく感染症を表す場合、前記多工程手順（トレハラーゼ、他の酵素、および抗菌剤を適用して）を含む、前記起源サイトでのこれらの感染症の局所治療で強化されるべきである。
【０１５０】
慢性細菌性前立腺炎（ＣＢＰ）と尿路感染症（ＵＴＩ）
トレハラーゼ単独或いは他の多糖類分解酵素と共にトレハラーゼが時間遅延放出形態で、抗菌薬と一緒に包含されている、全身性の酵素の使用は、ＣＢＰとＵＴＩの両方のバイオフィルムに基づく慢性感染症の存在に対処するであろう。膀胱内注入経由の、ＵＴＩの局所治療には、粘膜ライニングを治療するための上記開示の多工程手順に倣った方法を採用すべきである：第１工程は、適切な曝露時間トレハラーゼ（単独で、または他の多糖類分解酵素と共に）の適用であり；第２工程は、対応する適切な曝露時間にわたるタンパク質分解、線維素溶解、脂肪分解酵素の適用である、そして最終工程は、特定の感染性病原体に対処するため、より長い曝露時間で抗菌薬（抗生物質）の適用を含む。ＣＢＰの局所治療のためには、先と同じく同一の多工程の手順を使用すべきであるが、より高濃度の抗生物質の注入（カテーテル等の医療機器を介して）によって前立腺管内のバイオフィルムに直接送達される。
【０１５１】
胃腸管感染
胃腸管の感染症は、蠕虫感染症（線虫は、トレハロースを生成することが知られている）と共に複数菌のバイオフィルムの群落を特徴とする。上部胃腸管内微生物バイオフィルムを治療するのに、消化酵素の製剤は、トレハラーゼ単独または他多糖類分解酵素とトレハラーゼを含むべきである。下部胃腸管内のバイオフィルムに基づく感染症の治療では、消化酵素の製剤は、上部胃腸管におけるタンパク質分解酵素によるか、または同製剤中タンパク質分解酵素による早期分解を避けるために、トレハラーゼ単独、或いは他の多糖類分解酵素とトレハラーゼを、時間遅延放出形態で含むべきである。選択的に、粘膜ライニング上の感染性バイオフィルムの治療用に上記開示の多工程局所治療（トレハラーゼ単独または他の多糖類分解酵素と共に）は、特に、腸管下部に位置する感染性バイオフィルムを治療（局所結腸治療として）するのに使用し得る。酵素群（トレハラーゼを含む）の使用に加えて、可能性のある共生感染、寄生生物、または原虫類を含む特定の微生物に対抗する、局所および全身性抗菌剤が投与されるべきである。
【０１５２】
歯科疾患及び歯周病
ストレプトコッカス・ミュータンスとラクトバシラス（トレハロースの生合成用に複数の経路を持つことが知られている）を含む、齲蝕を開始する原因である２つのグループの細菌は、高濃度の経口摂取した単糖類および他の糖類、並びに摂取した炭水化物に唾液アミラーゼの作用により生成された、トレハロースの合成を増進し、バイオフィルムの形成を促進する生成物に直接アクセスし得る。酵素トレハラーゼは、単独、または他の多糖類分解酵素と組み合わせて、歯及び周囲の組織表面上の細菌バイオフィルム形成を阻害することで齲蝕の予防に使用し得る。
【０１５３】
歯周病は、抗菌薬による治療だけでは難治性の、古典的なバイオフィルムを介した疾患である。トレハラーゼ単独または他の多糖類分解酵素との組み合わせを含む治療の適用は、予防用および治癒用の両方であり得る。トレハラーゼは（単独または他の多糖類分解酵素と共に）歯周疾患の治療用および／または専門の歯の清掃処置手順中の経口適用で抗菌剤と組み合わせ得る。また、トレハラーゼ単独、または他の多糖類分解酵素と共の適用、次いでタンパク質分解、線維素溶解、および脂肪分解酵素の適用、最終的に抗菌剤の適用を包含する、多工程局所治療は、粘膜ライニング上の感染性バイオフィルムの処理を上記に開示したように、歯周バイオフィルムに基づく感染症の治癒方法として使用し得る。細菌バイオフィルムは、歯垢の本質であることから、マウスウォッシュまたはゲル型中にトレハラーゼを単独または他の多糖類分解酵素と共に使用することは、歯垢の形成を減少させ得、抗菌剤との組み合わせで長期間の使用で既存細菌バイオフィルムを徐々に分解、排除し得る。
【０１５４】
歯科手術で、トレハラーゼ製剤は、バイオフィルムに基づく感染症に対する予防として役に立ち得る。トレハラーゼは、歯科手術の前後に抗菌物質との組み合わせで使用し得る。さらに、歯内療法で歯を治療するために普通使用されている歯科用セメントのような他の材料と組み合わせ得る。
【０１５５】
歯科衛生におけるトレハラーゼの予防的適用は、マウスウォッシュ、練り歯磨き、デンタルフロス、及びチューインガムでのその使用を含む。トレハラーゼは、従来のアルコール不含マウスウォッシュ（前記酵素のアルコール誘発性変性を回避するため）と組み合わせることができ、係る組成物は、また通常メントール、チモール、サリチル酸メチル、およびユーカリプトールを含む。練り歯磨きにトレハラーゼを含めることは、従来の練り歯磨きの成分と化学的相互作用がなくて容易である。通常の練り歯磨きは、研磨材１０〜４０％、保湿剤２０〜７０％、水５〜３０％、バインダー１〜２％、洗剤１〜３％、香料１〜２％、防腐剤０．０５〜０．５％、及び治療薬０．１〜０．５％である。デンタルフロス繊維のトレハラーゼによる含浸は、例えば、絹、ポリアミド、テフロンのようなデンタルフロス材料に使用される香味剤を含ませることに類似である。最後に、トレハラーゼは（単独で、または他の多糖類分解酵素と共に）細菌のバイオフィルム及び歯垢形成を防止し、亦、抗菌剤での治療プロトコルにおける経口バイオフィルムに基づく感染症を治療するために、チューインガム組成物に含め得る。
【０１５６】
敏感な人の過剰なトレハロース摂取を軽減すること
トレハロースは、その独特の化学構造のために、高温でも、低いｐＨ条件下で安定なままである。トレハロースの高い安定性のために、本来の製品の特性が熱処理、冷凍、および長期保存後も保持され得るので、過去２０年間、農業食品産業は、食品安定剤、甘味料、および保湿材として、多くの食品中のトレハロースの使用を導入してきた。通常、製品のラベルは、この食品添加物の存在または量を示していない。バイオフィルムに基づく感染症を示す患者、特に遺伝性トレハラーゼ酵素欠損症の患者は、この糖類の過剰分が腸内細菌によって、局所の胃腸管のバイオフィルム形成用に使用され得るか、或いは腸内で吸収され、循環を介して、直接、さまざまな場所の感染性生物に与えられて、人体の種々の部位でのバイオフィルムに基づく慢性感染症の発症と持続性の一因になり得るか、のいずれかであるので、食事由来のトレハロースの摂取によって危険性が増大し得る。食事由来のトレハロースの摂取時に危険性の増した人にとって、これらの悪い発症を軽減するために、トレハラーゼは、単独の酵素（時間遅延放出形態で）として使用し得、又は（同じ時間遅延放出形態で）消化性および全身性酵素の既存の製剤に添加し得る。
【０１５７】
医療機器のバイオフィルムに基づく汚染の処理の実施態様
バイオフィルム汚染医療機器の処理法は、予防および治癒の２つの分類を含む。本組成物および方法の予防法は、トレハラーゼ酵素を組み入れることにより、デバイス表面の組成を変えることに依存し、一方治癒法は、これらの表面を一時的に、トレハラーゼ単独または他の化合物とプロトコルとに協調しトレハラーゼに基づく処理製剤に露出することを利用する。
【０１５８】
予防法
表面上のコーティング（遅延放出と非遅延放出の両方）およびは酵素固定化の使用は、医療機器上のバイオフィルムの成長を防ぎ得る、２つの方法である。単純な（非遅延放出）コーティングは、金属、ポリマー、及び布地表面に適用し、処理酵素に短時間の初期露出を提供し得る。遅延放出コーティングは、時間をかけて周囲の環境に酵素を放出して、バイオフィルムを分解し得、最終的にはコーティング含有の酵素の初期量を使い切る。これらのコーティングとは対照的に、表面上に固定化した酵素は、永久的な再使用可能触媒として作用し、バイオフィルムの継続的分解の可能性を提供し得る。
【０１５９】
処理コーティングは、布製人工心臓弁のカフス及びヘルニア修復に使用の外科手術用メッシュなどの多孔質表面並びに金属およびポリマー製医療デバイス表面のような非多孔性表面に適用し得る。トレハラーゼ酵素または他の薬剤（抗菌剤のような）と組み合わせたトレハラーゼ酵素を時間をかけて放出する、遅延放出コーティングは、バイオフィルムの形成に対抗する予防作用を見込める。これらのコーティングは、医療機器のバイオフィルムを受けやすい表面上、並びに一時及び永久体内インプラントでの使用に特に有用である。遅延放出コーティングの従来の例は、既存の又は特別に表面上に作成した表面空隙に埋め込まれた酵素、表面結合マイクロカプセル化酵素、及び表面上に酵素を重ねた、溶解可能コーティングを包含する。これらの従来のコーティングの構造及び組成物、デバイスまたはインプラント表面へのこれらの接着、及び目的の薬剤の時間的放出のメカニズムは、従来技術において周知であり，また、本組成物および方法でトレハラーゼの使用を利用するように修正し得る。
【０１６０】
トレハラーゼは、医療機器のバイオフィルムを受けやすい表面上に、（以下、治癒方法に関してより詳細に説明するように）固定化し得る。かなりの一連の研究がポリマーおよび金属表面上の酵素固定化の細部に充てられている（ｅｘ．：Ｄｒｅｖｏｎ  ＧＦ，"Ｅｎｚｙｍｅ  Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  Ｐｏｌｙｍｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ，"ＰｈＤ  Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ，２００２）。医療機器の表面上へのトレハラーゼの固定化は、銀、銅又はバイオフィルム付着防止材、Ｂａｃｔｉｃｅｎｔ(商標)ＫＢのような抗菌性質の他の物質とさえ組み合わせ得る。トレハラーゼは、支持構造として機能する化合物上に固定化し得るし、この支持構造化合物は、デバイス表面に結合させ得る。これは、デバイス表面とトレハラーゼとの直接的な相互作用を避けることによって、トレハラーゼ酵素活性が維持されることを保証する。多数の支持構造の化合物候補の中から、選択は、デバイス表面に高い結合親和性を達成する一方、トレハラーゼの酵素活性を維持することで最適化し得る。
【０１６１】
トレハラーゼに基づく処理コーティングは、遅延放出及び非遅延放出の両方とも、並びに固定化トレハラーゼは、中心静脈カテーテルおよび尿道カテーテルの内外表面並びに内視鏡及び整形外科用インプラントを含む、種々のタイプのインプラントのバイオフィルムを受けやすい表面上に使用し得る。また、トレハラーゼは、有効性を改善するために、デバイス上のコーティングまたは固定化状態中に、抗菌化合物と組み合わせ得る。外科用メッシュまたは布地のトレハラーゼを用いた含浸は、さらに別の適用である。最も重要な例は、心臓弁アセンブリにカフを装着する前に、トレハラーゼで布地縫合カフを含浸させて人工心臓弁上のバイオフィルム形成及び成長を防止する方法である。さらに、心臓弁アセンブリは、固定化トレハラーゼコーティングでカバーし得る。
【０１６２】
植込み式（ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ）と身体挿入装置との表面は、免疫応答および細菌のコロニー形成両者の、いわゆる「表面を目指す競争」"の標的である（Ｇｒｉｓｔｉｎａ  Ａ，"Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ：ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｖｅｒｓｕｓ  ｔｉｓｓｕｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ，"Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，２００４，Ｎｏ．４２７，ｐｐ．４−１２．）。免疫応答が先着する例では、高分子の接着および一般的な炎症作用はさらに、非血管線維性皮膜により、デバイス表面の囲い込みに結局達し得，それは更に細菌のコロニー形成およびバイオフィルム生成を支持し得る。細菌のコロニー形成が顕性免疫応答の前に起こると、バイオフィルムは、デバイス表面にすぐ隣接して形成し得る。デバイスの表面における宿主細胞の蓄積と表面の細菌のコロニー形成との両方が共通して初期高分子接着性を有するので、インビボでそのような接着を打破することは、バイオフィルム形成を妨げるトレハラーゼの使用と相乗的なのである。
【０１６３】
この目的のために、トレハラーゼは、合成物表面への高分子の付着を阻止する目的を果たす新しいコーティングと組み合わせ得る。諸例の中に、デバイス表面で水分子を活用して高分子の接着を妨害するための高分子的取り組みである、Ｓｅｍｐｒｕｓ  Ｓｕｓｔａｉｎ(商標)技術、保護されたデバイスの表面との高分子の接触を排除する微細孔性防汚コーティングである、Ｏｐｔｉｃｈｅｍ（登録商標）、及び表面コーティング内の極性の周期的反転の利用でタンパク質の付着を打破する見込みを示唆する双性イオン性コーティングがある（Ｂｒａｕｌｔ  ＮＤ，Ｇａｏ  Ｃ，Ｘｕｅ  Ｈ，Ｐｉｌｉａｒｉｋ  Ｍ，Ｈｏｍｏｌａ  Ｊ，Ｊｉａｎｇ  Ｓ，Ｙｕ  Ｑ，"Ｕｌｔｒａ−ｌｏｗ  ｆｏｕｌｉｎｇ  ａｎｄ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｂｌｅ  ｚｗｉｔｔｅｒｉｏｎｉｃ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｇｒａｆｔｅｄ  ｏｎｔｏ  ＳｉＯ２  ｖｉａ  ａ  ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃ  ａｄｈｅｓｉｖｅ  ｇｒｏｕｐ  ｆｏｒ  ｓｅｎｓｉｎｇ  ａｎｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｍｅｄｉａ，"Ｂｉｏｓｅｎｓ  Ｂｉｏｅｌｅｃｔｒｏｎ．，２０１０  Ｊｕｎ  １５，２５（１０）：２２７６−２２８２．）。トレハラーゼを包含する遅延放出コーティングは、種々の様式で高分子忌避コーティングと共に使用し得る。例えば、高分子忌避コーティングの範囲内で、トレハラーゼ時間放出サイトを適切な密度で設け得る。あるいは、異なるコーティングを、デバイス表面に対して平行および垂直の両方の種々の配列で交互配置し得る。
【０１６４】
治癒法
本組成物の方法および表面からのバイオフィルム及び関連病原体の分解及び除去に取り組む方法は、種々の浸漬（液浸）とリンスのプロトコルを含む。他の酵素、キレート剤、および安定剤のような他の化合物を伴うトレハラーゼ酵素溶液が予想される。浸漬溶液の好ましい実施態様では、バイオフィルムゲル・マトリックスを分解するトレハラーゼ酵素の本発明での使用は、上記Ｂｉｏｒｅｍなどの製品に見られる酵素混合物への重要な追加事項として見られ得る。トレハラーゼ系浸漬液に浸漬露出後は、次いで病原体の排除のために、従来技術で周知のように  殺菌剤処理露出を行う。トレハラーゼを含有するリンスと浸漬溶液は、最高酵素活性温度に維持されるべきである。また、浸漬と液浸時間は有効性上十分であるべきである。
【０１６５】
溶液系処理の好ましい方法は、以下の多工程の手順を含む：
１．ａ）トレハラーゼ単独の水性または生理食塩液及びｂ）他の多糖類分解酵素を伴うトレハラーゼの水性または生理食塩溶液を含む群から取得した第１処理溶液を作成し、
２．ａ）タンパク質分解酵素の水性または生理食塩液及びｂ）線維素溶解酵素の水性または生理食塩溶液を含む群から取得した第２処理溶液を作成し、
３．ａ）殺菌剤の水性または生理食塩液、ｂ）感染性病原体に特異的な抗生物質の水性または生理食塩溶液、またはｃ）多菌抗生物質の水性または生理食塩水溶液を含む群から取得した第３処理溶液を作成し、
４．指定された順序でこれらの溶液で処理中の前記表面を洗い流し（又はリンス）するか、または液浸する。
【０１６６】
処理した表面の露出時間は有効性上十分であるべきで、係る溶液処理は、トレハラーゼのタンパク質分解酵素に対する露出を回避する様式で行われるべきである。
【０１６７】
この多工程の手順は、中心静脈及び尿のカテーテル、内視鏡、コンタクトレンズ、レンズケース、透析システムの構成要素、歯科用ユニットの水ライン、及び液浸，リンス、または流体注入し得る他の医療機器の処理に適用し得る。透析システムの場合には、生体液に接触する種々の表面を消毒しなければならない。しかし、いくつかの面は超音波アシスト洗浄のオプションで処理液に液浸し得るが、他の表面は、液浸可能でなく、単に処理溶液で浸漬してフラッシュしなければならない。透析システムの構成要素と歯科用ユニットの水ライン処理には、上記第３溶液は、追加としてキレート剤および酵素安定剤を含有し得る。
【０１６８】
トレハラーゼ送達の代替手段は、ある種の支持構造物へ取り付けて、酵素を固定化することを伴う。上述のようなデバイス表面上の固定化とは対照的に、トレハラーゼは、処理液として使用する液体懸濁液中の支持構造物化合物上に固定化し得る。酵素の固定化は、触媒作用の長期存在および繰り返し使用を可能にし得る。これは、更にその支持構造体への取り付けの特質に基づいて、酵素の触媒効率および熱安定性を高め得る。係る固定化には５つの一般的な分類がある：ａ）吸着、ｂ）共有結合、ｃ）閉じ込め（エントラップメント）、ｄ）カプセル化、およびｅ）架橋（Ｗａｌｋｅｒ  ＪＭ，Ｒａｐｌｅｙ  Ｒ，ａｎｄ  Ｂｉｃｋｅｒｓｔａｆｆ  ＧＦ，"Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｏｃａｔａｌｙｓｔｓ"ｉｎ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４ｔｈ  ｅｄｉｔｉｏｎ，ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｊ．Ｍ．Ｗａｌｋｅｒ  ａｎｄ  Ｒ．Ｒａｐｌｅｙ，ＲＳＣ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，２００７.）。すべての係る機構は、本組成物および方法の範囲内である。トレハラーゼ酵素のバイオフィルムへの送達で、固定化のいくつかの実装が即時ここで想定される。後述するように、例えば、酵素は、微小球に共有結合で結合し得るし、または米国特許第７８２４５５７号の方法（工業用水送達系を処理する、抗菌剤含有のリポソームの使用を開示する）に従ってリポソームに閉じ込め得る。これらの送達機構は、バイオフィルム・マトリックス中に取り込まれて、トレハラーゼ酵素に持続的な露出を提供し得る。
【０１６９】
トレハラーゼの固定化の実現可能性は、最近の研究文献に見ることができる種々の非治療目的のためのトレハラーゼ固定化の例で力説される。分析目的のために、Ｂａｃｈｉｎｓｋｉらは、アミノプロピルガラス粒子上にトレハラーゼの共有結合による固定化を実証した。この研究では、前記酵素はその触媒活性を保持していることが示された（Ｎ．Ｂａｃｈｉｎｓｋｉ，Ａ．Ｓ．Ｍａｒｔｉｎｓ，Ｖ．Ｍ．Ｐａｓｃｈｏａｌｉｎ，Ａ．Ｄ．Ｐａｎｅｋ，ａｎｄ  Ｃ．Ｌ．Ｐａｉｖａ，"Ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｎ  ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ  ｇｌａｓｓ  ｆｏｒ  ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  ｕｓｅ，"Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ  Ｂｉｏｅｎｇ．，１９９７  Ａｐｒ  ５，５４（１）：３３−３９．）。なお、反応槽の再利用のために、トレハラーゼはキチン粒子上にも固定化されていた。（Ａ．Ｓ．Ｍａｒｔｉｎｓａ，Ｄ．Ｎ．Ｐｅｉｘｏｔｏａ，Ｌ．Ｍ．Ｃ．Ｐａｉｖａａ，Ａ．Ｄ．Ｐａｎｅｋａ  ａｎｄ  Ｃ．Ｌ．Ａ．Ｐａｉｖａｂ，"Ａ  ｓｉｍｐｌｅ  ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｏｂｔａｉｎｉｎｇ  ｒｅｕｓａｂｌｅ  ｒｅａｃｔｏｒｓ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ：Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  ｃｒｕｄｅ  ｔｒｅｈａｌａｓｅ  ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｏｎ  ｃｈｉｔｉｎ  ｐａｒｔｉｃｌｅｓ，"Ｅｎｚｙｍｅ  ａｎｄ  Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００６，Ｖｏｌｕｍｅ  ３８，Ｉｓｓｕｅｓ  ３−４，Ｐａｇｅｓ  ４８６−４９２．）。本組成物および方法は、バイオフィルムに特定の親和性を有する支持構造上の酵素トレハラーゼの固定化を包含する。米国特許出願第２００６０１２１０１９号は、バイオフィルム分解酵素を、バイオフィルム親和性の「係留（ａｎｃｈｏｒ）」分子に共有結合および非共有結合によって取り付けることを開示している。バイオフィルムに対する既知の親和性を有するとして引用された部分は、コンカナバリン（Ａ  Ｃｏｎｃａｎａｖａｌｉｎ  Ａ）、小麦胚芽凝集素（Ｗｈｅａｔ  Ｇｅｒｍ  Ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ）、他のレクチン、ヘパリン結合ドメインズ（Ｈｅｐａｒｉｎ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｄｏｍａｉｎｓ）、エラスターゼ（Ｅｌａｓｔａｓｅ）、アミロース結合タンパク質（Ａｍｙｌｏｓｅ  Ｂｉｎｄｉｎｇ  Ｐｒｏｔｅｉｎ）、リシヌスコムニス凝集素Ｉ（Ｒｉｃｉｎｕｓ  ｃｏｍｍｕｎｉｓ  ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ）、ディリコスビフロルス凝集素（Ｄｉｌｉｃｈｏｓ  ｂｉｆｌｏｒｕｓ  ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ）及びハリエニシダ凝集素（Ｕｌｅｘ  ｅｕｒｏｐａｅｕｓ  ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ）を含む。
【０１７０】
処理液中で固定化トレハラーゼを使用する好ましい方法は、上記概説したものと同一の溶液系多工程手順を含むが、水性または生理食塩懸濁液中で固定化トレハラーゼを用いる。同様に、前記方法は、先に開示した同一分類の医療機器の処理に同様に適用し得る。
【０１７１】
上述のように、処理すべき表面を超音波照射して、浸漬とリンス溶液と同時にバイオフィルムの除去を増強し得る。伝統的なバイオフィルム除去用超音波の使用とは別に、本発明の組成物および方法の範囲内の更なる手段は、超音波補助による酵素活性の使用である。種々の酵素処理溶液中に低エネルギーの均一超音波場の導入することは、反応速度を増進させることによりその有効性を大幅に向上させ得る。前記プロセスは、キャビテーション）が酵素活性の低下ではなく、著しく増進させるように、調整される。これは、超音波照射の適切な均一性とより低い電力レベルの使用とによって達成される。
【０１７２】
以下の酵素／超音波を組み合わせた作用の特異的機能が非常に重要であることが確立されている："ａ）キャビテーションの効果が均一系に比して不均一系（固体―液体）で数１００倍大きい、ｂ）水中、キャビテーションの最大の効果は、多くの工業用酵素の最適な温度である、約５０℃で起こる、ｃ）超音波で引き起こされたキャビテーション効果は、基質表面に向かう酵素高分子の輸送を大きく促進し、ｄ）キャビテーション気泡の崩壊によって出来る機械的衝撃は、酵素作用に、基材の表面を「開放する」重要な利点を提供する。"（Ｙａｃｈｍｅｎｅｖ  Ｖ，Ｃｏｎｄｏｎ  Ｂ，Ｌａｍｂｅｒｔ  Ａ，"Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ  ｆｏｒ  Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｎｚｙｍａｔｉｃ  Ｂｉｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｎｅｗ  Ｐａｔｈ  ｔｏ  "Ｇｒｅｅｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ"，"Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｇｒｅｓｓ  ｏｎ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，２００７）。酵素反応速度は１桁以上増加させ得る。特定の酵素適用の例では、αアミラーゼ反応速度は超音波の使用で増進した（Ｚｈａｎｇ  Ｙ，Ｌｉｎ  Ｑ，Ｗｅｉ  ＪＮ，ａｎｄ  Ｚｈｕ  ＨＪ，"Ｓｔｕｄｙ  ｏｎ  ｅｎｚｙｍｅ−ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ  ｆｒｏｍ  Ｄｉｏｓｃｏｒｅａ  ｏｐｐｏｓｉｔｅ，"Ｚｈｏｎｇｇｕｏ  Ｚｈｏｎｇ  Ｙａｏ  Ｚａ  Ｚｈｉ．２００８  Ｆｅｂ，３３（４）：３７４−３７７．）。超音波補助酵素に基づく処理では、前に開示された溶液系多工程処理は、処理中の酵素含有処理溶液と表面の超音波照射を包含するように修飾し得る。
【０１７３】
工業バイオフィルムに対処応する実施態様
トレハラーゼ酵素の使用で可能となり得る多数の工業的バイオフィルム処理方策がある。これらの方策は、他の化合物とトレハラーゼ酵素との適切な混合物の作成およびバイオフィルムの存在部位へこれらの混合物を送達する方法の両方を含む。
【０１７４】
処理混合物に関して、トレハラーゼ酵素は溶液で単独で使用され得るか、または最適ｐＨ範囲（緩衝液組成）と、トレハロースの加水分解速度を最大にし得る金属イオン濃度とを、維持する化合物を添加し得る。更に、相乗効果を達成するために、１種またはそれ以上のトレハラーゼ酵素は、バイオフィルムに送達される、分散剤、界面活性剤、洗浄剤、他の酵素、抗菌剤、および殺生剤に添加し得る。トレハラーゼは、トレハラーゼを分解またはその酵素（触媒）活性を低下させる可能性のある他のバイオフィルム処理化合物または方法を含むプロトコルの前処理として使用し得る。
【０１７５】
また、上述したように、基質化合物が処理の標的に親和性を有し得る工業的処理で使用するために、トレハラーゼは、液体懸濁液中の基質化合物上に固定化され得る。
【０１７６】
石油パイプライン向けには、トレハラーゼ酵素混合物を含有する油−水エマルションは、該パイプライン内のバイオフィルムに対する投与の機会をもたらす。これらのエマルション由来混合物は、遊離トレハラーゼ酵素または固定化酵素、並びに更なる従来の処理化合物，例えば従来技術で周知のような殺生剤、界面活性剤、洗剤、および、分散剤を包含し得る。
【０１７７】
パイプライン用特定処理の実施態様は、環状液流の幾何学的形状の利用を伴う。当該油は、潤滑流体（通常は水）の薄い環で囲まれて、管の中心を占有する傾向があるため、水平管において非常に異なる粘度を有する二つの非混和性液体の環状の流れパターン（また、「コア−環状流("ｃｏｒｅ−ａｎｎｕｌａｒ  ｆｌｏｗ")」としても知られる）は、重油のパイプライン輸送用の魅力的な手段として提案されている（Ｂａｎｎｗａｒ  ＡＣ，"Ｍｏｄｅｌｉｎｇ  ａｓｐｅｃｔｓ  ｏｆ  ｏｉｌ−ｗａｔｅｒ  ｃｏｒｅ−ａｎｎｕｌａｒ  ｆｌｏｗｓ，"Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｖｏｌｕｍｅ  ３２，Ｉｓｓｕｅｓ  ２−４，２９  Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２００１，Ｐａｇｅｓ  １２７−１４３．）。薄い水膜を前記油と管壁との間に導入し、潤滑剤として作用させ圧力勾配を減少させ得る。８インチ直径のパイプでは、特定の条件下で、非常に薄い水膜を使用し得ることが明らかにされている。粘度が２０００  ｍＰａｓを超える原油では、わずか２％の水で安定した動作が実現可能なことを証明されている（Ｏｌｉｅｍａｎｓ  ＲＶＡ，Ｏｏｍｓ  Ｇ，Ｗｕ  ＨＬ，Ｄｕｉｊｖｅｓｔｉｊｎ  Ａ，"Ｃｏｒｅ−Ａｎｎｕｌａｒ  Ｏｉｌ／Ｗａｔｅｒ  Ｆｌｏｗ：Ｔｈｅ  Ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ−Ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ−Ｆｉｌｍ  Ｍｏｄｅｌ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ  ｉｎ  ａ  ２−ｉｎ．Ｐｉｐｅ  Ｌｏｏｐ，"Ｍｉｄｄｌｅ  Ｅａｓｔ  Ｏｉｌ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，１１−１４  Ｍａｒｃｈ  １９８５，Ｂａｈｒａｉｎ．）。石油パイプラインの内部へのトレハラーゼ含有溶液の送達に対処する、本発明の組成物及び方法のある実施態様においては、前記薄水膜は、トレハラーゼ含有水溶液によって置き換えられる。このトレハラーゼ溶液は、パイプラインの内面にすぐ隣接する流動環状層となる。
【０１７８】
パイプラインに対処する本組成物および方法の別の実施態様は、パイプライン内の標的処理部位へトレハラーゼを送達するのに磁力を利用することを含む。具体的には、トレハラーゼは、磁気または好ましくは強磁性特性のいずれかを示す、支持構造物上に固定し得る。この固定化トレハラーゼがパイプラインの流れ中に放出される時に、パイプラインの外部の磁場を用いて、パイプライン内部の標的付近に固定化トレハラーゼを導き、保持し得る。前記磁界は、従来技術において周知の磁気または電磁的手段で発生し得る。この実施態様の最適化は、流体の流れの存在下、処理部位でトレハラーゼの適切な濃度を達成するための、発生した磁界の空間および時間的な変動を包含し得る。パイプラインの壁に誘起された残留磁気は、従来技術で周知の方法で軽減し得る。
【０１７９】
バイオフィルムを包含する船体生物付着物の乾ドックでの除去では、リンスおよび／または浸漬プロトコルにトレハラーゼ酵素を含む水溶液を使用し得る。船体にヒドロゲル含有トレハロースを適用するのは、バイオフィルム・マトリックスのトレハロース成分を加水分解するために、バイオフィルムの持続的な露出を確保するもう一つの手段である。これは、殺生剤適用前または適用時に成し得る。さらに、固定化トレハラーゼ酵素を組み入れたバイオフィルム予防コーティングの船体表面への適用は、候補となる方策である。医療機器の処理用に述べた溶液系の多工程処理は、この船舶適用に使用するか、または、水性または生理食塩溶液の代わりに処理化合物のゲル送達を使用するように修正し得る。
【０１８０】
ＨＶＡＣ（ｈｅａｔｉｎｇ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ  ａｉｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ、暖房、換気、空調）システムの場合、溶液系の多工程処理方法は、記述の通り冷却コイルおよび排出受け皿などの特定の構成部品に使用し得るか，または処理化合物がエアロゾルの形態でＨＶＡＣダクト配管内に供給され得るように修正され得る。
【０１８１】
トレハラーゼ酵素系処理で使用する候補の工業用殺生剤は、一般的な市販の工業用殺生物剤の製品，例えば米国メリーランド州Ｈｕｎｔ  ＶａｌｌｅｙのＳｔｅｒｉｌｅｘ社製で、有効成分：
Ｎ−アルキル（Ｃ１４  ６０％、Ｃ１６  ３０％、Ｃ１２  ５％、Ｃ１８  ５％）ジメチルベンジルアンモニウムクロリド、及び
Ｎ−アルキル（Ｃ１２  ６８％、Ｃ１４  ３２％）ジメチルエチルベンジルアンモニウムクロリドを含むＵｌｔｒａ  Ｋｌｅｅｎ（商標）を包含する。
【０１８２】
もう一つの例は、米国ルイジアナ州バトンルージュのＡｌｂｅｒｍａｒｌｅ  Ｃｏｒｐ．製で有効成分は、ナトリウムブロモスルファメ−ト（ｂｒｏｍｏｓｕｌｆａｍａｔｅ）とナトリウムクロロスルファメ−ト（ｃｈｌｏｒｏｓｕｌａｍａｔｅ）を含む、ＳＷＧ  Ｂｉｏｃｉｄｅである。候補は、またグルタルアルデヒド、第四級アンモニウム化合物（ＱＡＣｓ）、ＧｕｔおよびＱＡＣｓのブレンド、アミン塩、ポリマー系ビグアニド、ベンズイソチアゾロン、メチルイソチアゾロンのブレンド、およびアクロレインを含む広く工業用殺生剤一般的な分類中に見出し得る。（Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｂｉｏｃｉｄｅ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ  Ｕｓｅ，Ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｈ．Ｗ．Ｒｏｓｓｍｏｏｒｅ，Ｃｈａｐｍａｎ  ａｎｄ  Ｈａｌｌ，１９９５）。
【０１８３】
食品加工、保管、輸送システムに関連するバイオフィルムの処理には、従来の酵素処理は、トレハラーゼの使用によって強化し得る（従来の候補酵素の長いリストは上に開示された。）。これは、溶液系の多工程手順に関連して行い得る。本発明の組成物および方法は、タンパク質分解的でない、任意の係る酵素とトレハラーゼとの使用を含む。また、超音波支援酵素系洗浄はトレハラーゼの使用に適用可能である。
【０１８４】
バイオフィルムは、配管及び排水管の内面、流し台、浴槽、タイル、シャワーカーテン、シャワーヘッド、クリーニングスポンジ、ガラス製品、歯ブラシ、及びトイレの表面上を含む多くの表面に、家庭環境で見出されている。トレハラーゼを含有する溶液は、単独で、または適用可能な表面に合わせた他のバイオフィルム処理製品との適切な組み合わせで使用し得る。例えば、配管の処理に使用されるある種の化合物は、歯ブラシを処理するには許されないであろう。前記の溶液系の多工程手順は、配管の内部表面を除けば、多くの日用品の表面に簡単に適用し得る。再度であるが、トレハラーゼの酵素活性を低下させるタンパク質分解酵素および他の化合物はトレハラーゼと同時に存在してはならないと言う警告がある。
【０１８５】
開示された実施態様の前記説明は、当業者が誰でも開示された実施態様を作るまたは使用できるように提供されている。これらの実施態様に対する種々の修正は当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義した原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用できる。したがって、本開示は、本明細書に示された実施態様に限定される意図はなく、以下の特許請求の範囲によって定義される原理および新規の特徴と一致する、可能な最も広い範囲が許容されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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