| 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 |
Okino Akitoshi 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 / 薬剤分析 / 質量分析 / 注射プラズマプローブ / 生体分析 / 注射プローブ / 生体内薬剤分析 / 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 Final Research Achievements |
A plasma injection probe with a small plasma jet of about 0.70 mm in diameter capable of producing helium plasma was fabricated and integrated into a 16 G, 20 mm injection needle. 15 mm of the plasma injection probe was inserted into a bio-simulated sample of 4-isopropylantipirine homogeneously mixed in agar, and plasma was generated inside the sample. The probe was inserted 15 mm into the sample and plasma was generated inside the sample for mass analysis. As a result, a drug-derived mass signal was confirmed, demonstrating that the drug inside the sample could be analyzed. Next, analysis was performed on a simulated biological sample with different drug concentrations at different depths, and the position resolution in the depth direction was about 0.4 mm. As described above, we succeeded in demonstrating the possibility of mass spectrometry of drugs in living organisms with high spatial resolution and high sensitivity.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
抗がん剤等の薬剤が十分な効果を発揮するためには，治療対象となる組織に適切な濃度で薬剤が到達する必要がある。しかし現在は，薬剤にRIなどのタグを付与して生体内の分布を測定したり，動物実験で摘出した組織を分析するなどの方法が用いられている。本研究で開発した注射プラズマプローブでは，低侵襲でありながら高空間分解能かつリアルタイムな生体内薬剤分析を実現できる可能性を示せた。
また，直径700ミクロンの大気圧低温プラズマジェットを開発して注射針内でプラズマを生成できたため，生体内での焼灼，殺菌，洗浄など他の多くの医療・生命関連応用が期待できる。さらに，超小型プラズマジェットは，工業的にも利用価値が大きい。
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