Development of plasma injection probe for in vivo and high spacial resolution drug measurement in living organisms
| Project/Area Number |
22K19044
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 34:Inorganic/coordination chemistry, analytical chemistry, and related fields
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
沖野 晃俊 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (60262276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高松 利寛 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 講師 (10734949)
東海林 敦 東京薬科大学, 薬学部, 准教授 (90459850)
守岩 友紀子 東京薬科大学, 薬学部, 助教 (80881515)
八井田 朱音 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (50978608)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 大気圧プラズマ / 質量分析 / 薬剤分析 / 生体分析 / 注射プローブ / 生体内薬剤分析 / 注射プラズマプローブ / 低温プラズマ / インバータ / 抗がん剤 |
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| Outline of Research at the Start |
抗がん剤などの薬剤が十分な効果を発揮するためには，治療対象となる腫瘍等の組織に適切な濃度で到達している事が重要である。しかし，これを実際の患者で確認する手段はなく，動物実験で摘出した検体のホモジナイズや組織切断面をマッピングして質量分析する事などで基礎研究が行われている。そこで本研究では，生体組織深部の薬剤を高い空間分解能でのリアルタイム分析を実現するため，15ゲージ程度の注射針に直径1mm以下の超小型大気圧低温プラズマとレーザーを内蔵した注射プラズマプローブを製作し，薬剤を注射針の残空間を通して体外に送出し，再度水素添加プラズマでソフトイオン化する事で高感度に質量分析する手法を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
薬剤が十分な効果を発揮するためには，治療対象組織に適切な濃度で到達する必要がある。しかし，生体内の薬剤濃度や分布を直接確認することは現状困難である。そこで我々のグループでは，注射針を患部に挿入することで生体内の特定位置の薬剤濃度をリアルタイム分析する注射プラズマプローブの開発を行っている。この装置では，図1で示すように，大気圧低温プラズマを生成可能な超小型プラズマジェットとプラズマガス吸引チューブを注射針に内蔵する。分析時は，低温のプラズマを組織に照射することで薬剤分子を気化させ，プラズマガス吸引用チューブを用いて体外に取り出して質量分析を行う。本研究では，作製した注射プラズマプローブを用いて，深度ごとに薬剤濃度が異なる，生体を模擬した試料内部の分析を行った。
ヘリウムプラズマを生成可能な直径約0.70 mmの超小型プラズマジェットを16 G，20 mmの注射針に内蔵した注射プラズマプローブを作製した。1000 ppmの4-イソプロピルアンチピリンを寒天に均一に混合させた生体模擬試料に，注射プラズマプローブを15 mm挿入し，試料内部でプラズマを生成して質量分析を行った。さらに300，1000，500 ppmの濃度別に4-イソプロピルアンチピリンを含むゲル層（高さ それぞれ6 mm）を上から順に形成させた生体模擬試料を作製し，15 mmの深さまで注射プラズマプローブを挿入して深さごとの質量分析を行った。
生体模擬試料に注射プラズマプローブを15 mm挿入して分析を行った結果，4-イソプロピルアンチピリン由来の質量信号を確認でき，試料内部での薬剤を分析可能であることを実証した。次に，4-イソプロピルアンチピリンの濃度が深度ごとに異なる生体模擬試料に対して分析を行い，濃度に応じた質量信号を確認できるかを調べ，深さ方向の位置分解能を測定した。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
