2020 Fiscal Year Annual Research Report
Deepening of plasma induced chemical reaction in liquid considering RNS and its distribution in liquid
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18H01205
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
北野 勝久 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (20379118)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
座古 保 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (50399440)
白木 賢太郎 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90334797)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プラズマ医療 / 大気圧プラズマ / 活性窒素種 / プラズマ誘起液中化学反応場 / 反応速度論 / 過硝酸 / アミノ酸 / 殺菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズマにより液中に生成された化学種による生体への影響を評価するため、生体高分子を化学プローブとして、化学修飾を評価する。プラズマからは様々な化学種が供給されるが、その反応素過程として、生体分子レベルの化学修飾が重要であり、大多数の化学種と生体分子の反応速度定数に関しては既往の研究が参考になる。我々はプラズマ処理水の研究を進め、低pH環境で高い殺菌活性を有し、低温により殺菌活性が持続するということから、世界で最高レベルの殺菌力を持つプラズマ処理水の生成に成功したが、その有効成分が過硝酸（HOONO2）であることを明らかにした。この過硝酸は殺菌のみならず生体への応用事例が過去に無いという物質であることから、反応機序の解明には生体分子との反応を解明する重要性が高い。
生体を構成する20種類のアミノ酸と過硝酸との反応性を評価した。過硝酸溶液とアミノ酸溶液を混合し、アミノ酸との反応によって減少する過硝酸の濃度変化を解析することで、反応速度定数を求めた。過硝酸の減少速度は4種類のアミノ酸（Met、Trp、Cys、Tyr）を添加した系は明かに速く、3種類のアミノ酸（Arg、His、Lys）を添加した系ではわずかに速かった。他の13種類のアミノ酸はほとんど変わらなかった。ここで、生体を構成する20種類のアミノ酸の構造に着目すると、これらは炭素原子に共通の官能基（アミノ基、カルボキシル基）を持つ。
OH・、オゾン、次亜塩素酸といった他の酸化性物質と比較すると、過硝酸の反応速度定数の絶対値は数桁低かった。Metに対する反応性は際立って高く、2番目に反応性が高かったTrpと比較して120倍反応性が高かった。過硝酸は特異な選択性を有する活性酸素窒素種であることが明らかになったが、このような特性が殺菌剤として強い殺菌力と高い安全性を同時に兼ね備える希有な特性をもたらしていると考えられる。
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| Research Progress Status |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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