2017 Fiscal Year Research-status Report
医療用途を指向したレーザーポインタサイズのイオン銃開発および細胞付着・活性評価
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16K14385
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大幸 裕介 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70514404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
町田 幸大 兵庫県立大学, 工学研究科, 助教 (20553093)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | イオン注入 / プロトン伝導 / ガラス / ゾル-ゲル法 / イオン放出 / ショットキー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
材料中にイオンが注入されると物理的、化学的及び電気的性質が著しく変化し、また近年では癌細胞の死滅や、逆に必要細胞の接着数・生存数の増加など、イオン注入技術が細胞工学や医療分野においても非常に注目されている。しかし従来のイオン注入装置は大型・高額であり、また高真空中でのイオン注入が前提とされ、これらがイオン注入法の応用範囲を限定していると考えられる。本研究では将来の医療応用を念頭に、イオン銃をレーザーポインタサイズまで小型化し、さらに大気圧下でイオン注入を行い、細胞接着性や活性評価を目的としている。昨年までに室温付近で高いプロトン伝導性を示す先鋭化ガラスをゾル-ゲル法で作製し、また全長10 cm程度のイオン銃に組み込んで大気圧下でのH+放出を明らかにした。本年度は超イオン伝導性ガラスとして知られるヨウ化銀およびヨウ化銅系ガラスを同様に先鋭化して電界放出を試みたところ、ターゲット基板にそれぞれAg, Cuナノ粒子析出を確認した。イオン電流計測時にピコアンメーターからターゲットに供給される電子によってCu+, Ag+イオンが還元したと考えられる。ガラス基板にAg+イオンを照射して細胞(HeLa)接着数を評価したところ、24時間後に30%程度、また48時間の細胞数が未処理のものと比較して180%増大した。現在のところ表面電荷(ゼータ電位)に大きな変化などは見られず、接着細胞数とイオン照射との関係をより詳細に調べる必要がある。また一方で先鋭化の程度によって同じ組成のガラスでも著しく放出されるイオン電流値が変化することも明らかとなり、先鋭化先端加工の再現性も重要な課題である。
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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
10-5 Paの真空中でリン酸銀ガラスからのAg+イオン放出では、イオン電流と電圧の関係は電子銃からの熱電子放出と同じショットキーモデルで表され、一方、ヨウ化物ガラスを用いた大気圧下でのイオン放出は空間電荷限界電流モデルで表されるなど、真空度やガラス組成によってイオン放出メカニズムも異なることが明らかとなった。また計画通りに細胞を利用した実験を実施して、細胞付着数の増加を確認した。近年Ag+イオンによる同様の細胞数増加効果も報告されており、イオン照射と細胞活性の関係についてさらに詳細を調べる。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ag+イオン照射の場合には、照射量をさらに増やすことで抗菌性の発現も期待される。各種イオンについて、照射量のより正確な定量化と細胞接着数(細胞生存数)の変化についてより詳細を明らかにする。計画どおり細胞およびタンパク質などへの直接イオン注入も分担者と共同で実施する。また他方、大気分子と放出イオンの反応は、特にCu+イオンの場合に酸素との反応が明瞭に確認されており、今後さらに電気化学水晶振動子微量天秤などを用いて質量測定を元に考察する。
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