Development of a Novel Atmospheric Plasma Device for in vivo Cancer Treatment
Project/Area Number |
21K04012
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 21010:Power engineering-related
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Research Institution | Sasebo National College of Technology |
Principal Investigator |
柳生 義人 佐世保工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (40435483)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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Keywords | 非平衡大気圧プラズマ / プラズマ医療 / プラズマ医療用デバイス / 多孔質膜 / マイクロプラズマ |
Outline of Research at the Start |
がん細胞への非平衡大気圧プラズマ照射は,副作用が少なく低侵襲な新規がん治療法として有望視されている。大気圧プラズマ中の高エネルギーかつ高密度の活性種は,薬剤抵抗性を示すがん細胞に対しても効果的であるが,すべての部位に適用可能なプラズマ直接照射法は開発されていない。本研究では,がんの発生部位に影響を受けない万能なプラズマ医療用デバイスを開発し,国内外で大きな社会問題となっているがん疾患に対し,創薬に代わる新たな治療法の確立に大きく貢献する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本研究では,生体内の部位によらず既存の照射法より有効かつ低侵襲な生体内がん治療法の確立を目指し,多孔質膜を利用することで液中においても活性種を供給することができるプラズマデバイスの開発およびその特性や発生する活性種が細胞へ与える影響を明らかにすることを目的として研究を行っている。2021年度には,気相と液相を多孔質膜で分離することのできる非平衡大気圧プラズマ源のプロトタイプを開発し,2次元培養したヒト肝芽腫細胞(Hep G2; JCRB1054)への効果を確認した。2022年度は,スフェロイド培養したヒト肝芽腫細胞への影響を調査するため,印加電圧8kV,パルス幅500ppsでプラズマ照射を行った。その結果,処理時間が長くなるに従い生細胞率は減少していく傾向を示し,120秒の処理において生細胞率は約60%まで減少した。以上より,本研究で開発したプラズマデバイスは,スフェロイド培養したHepG2細胞の生細胞率を減少できることが示された。また,非平衡大気圧プラズマ源から発生するOHラジカルの有無について,テレフタル酸がOHラジカルをトラップして発する蛍光を利用して調べた。OHラジカルの蛍光観測の励起光源には,紫外線ランプ(波長310nm)を用い,露光時間120秒で観測を行った。プラズマ処理時間に依存して,蛍光強度が強くなるとともに蛍光を発する範囲が広がることが示されたが,OHラジカルが滲出する範囲には限度があることが示唆された。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で開発した多孔質膜を介した大気圧プラズマ源の平板培養およびスフェロイド培養したヒト肝芽腫細胞(Hep G2; JCRB1054)への不活化効果を確認した。年次計画に沿って,テレフタル酸によるスピントラッピング法を用いて,OHラジカルに代表される短寿命活性種の有無を明らかにすることができたため,本研究は順調に進展しているといえる。一方,購入予定であった蛍光マイクロプレートリーダーの導入が遅れているが,次年度前期に購入する予定である。
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Strategy for Future Research Activity |
引き続き,生体内の3次元的ながん細胞の凝集体であるスフェロイドを用いて,本研究にて開発した大気圧プラズマ源の多孔質膜を通過する活性種が,がん細胞死を引き起こす照射時間や活性種濃度を明らかにする。3次元培養したがん細胞スフェロイドに与える影響を調査する。また,2次元培養したがん細胞と比較することで,がん組織内への活性種の浸透効果を調べる。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)