2016 Fiscal Year Annual Research Report
Multiscale modeling of plasma-bio interactions
| Project Area | Plasma medical innovation |
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| Project/Area Number |
24108005
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
水野 彰 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), シニア研究員 (20144199)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ医療応用 / 大気圧低温プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、医療への応用に向けてプラズマと生体との相互作用を解明すべく、生体の階層性に着目して、分子・細胞・組織・個体といった各生物学的階層についてプラズマ照射の影響を定量的に把握する方法論の確立と系統的解析を行った。
前年度に引き続きプラズマ照射によって細胞培養液中に生成する活性種計測を行った。その結果、本研究で用いたプラズマ源においては、比較的短寿命であるOHラジカル、スーパーオキシドと、過酸化水素・硝酸イオン・亜硝酸イオンといった長寿命生成物を培養液中に生成しており、その生成特性には導入ガスの湿度が大きく影響することが示された。同時に、抗腫瘍効果において重要な因子である過酸化水素は、液中で生成したOHラジカルの再結合によるものよりも、気相中で生成したものの寄与が大きいことが示された。
また、前年度に開発したDNA損傷を迅速に計測する新たな実験系を用いて、細胞内部へのDNA切断因子の浸透性を考察した。この実験では、蛍光ラベルしたDNA分子を人工細胞モデルに内包させ、これに対してプラズマを照射した。その結果、プラズマ照射は人工細胞モデルを破壊しないが、その内部にDNA損傷を引き起こすが示された。
さらに、多層構造を有する枯草菌芽胞において、プラズマが生成する活性種が時間と共に徐々に均一に枯草菌芽胞内部に浸透していき、内膜に到達することで枯草菌芽胞が不活化することが示唆された。
以上の結果は、プラズマと生体との相互作用において、プラズマが水溶液中の化学反応を誘起して活性種を生成し、細胞壁・細胞膜を介してこれらが細胞内部に侵入して生体高分子に影響を与え、細胞死などの細胞応答を示すというフレームワークが多様なモデルにおいて共通していることを示している。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Pore formation in artificial cell membranes induced by atmospheric pressure plasma2017
Author(s)
Ryugo Tero, Kota Yusa, Kyohei Fukuda, Yoshiyuki Suda, Hachiro Yasuda, Hirofumi Kurita, Kazunori Takashima, Akira Mizuno, Yuu Hirose, Toru Harigai, Hirofumi Takikawa
Organizer
International Conference on Plasma Medical Science Innovation (ICPMSI) 2017
Place of Presentation
名古屋大学
Year and Date
2017-02-26 – 2017-02-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] Simple experiments to study the plasma delivery of RONS and plasma induced DNA damage in tissue fluid, tissue and cells2017
Author(s)
Endre Szili, Sung-Ha Hong, Nishtha Gaur, Jun-Seok Oh, Masafumi Ito, Akimitsu Hatta, Hiroshi Furuta, Hirofumi Kurita, Akira Mizuno, Rob Short
Organizer
International Conference on Plasma Medical Science Innovation (ICPMSI) 2017
Place of Presentation
名古屋大学
Year and Date
2017-02-26 – 2017-02-28
Int'l Joint Research
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[Presentation] Plasma-induced chemical and physical performation and its applications of gene injection2017
Author(s)
Yoko Yamanishi, Ryugo Tero, Satoshi Uchida, Kota Yusa, Kyohei Fukuda, Yoshiyuki Suda, Hachiro Yasuda, Hirofumi Kurita, Kazunori Takashima, Akira Mizuno, Yuu Hirose, Toru Harigai, Hirofumi Takikawa
Organizer
International Conference on Plasma Medical Science Innovation (ICPMSI) 2017
Place of Presentation
名古屋大学
Year and Date
2017-02-26 – 2017-02-28
Int'l Joint Research
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