2020 Fiscal Year Annual Research Report
Cell metabolic activity via non-vacuum ion implantation utilizing an enhanced electric field at a sharpened glass tip
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19H02432
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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), 准教授 (70514404)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 紀章 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (00382276)
篠崎 健二 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10723489)
小幡 亜希子 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40402656)
本間 剛 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (70447647)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イオン伝導性ガラス / イオン銃 / イオン注入 / 細胞活性 / 生細胞 / 大気圧 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予め先端の鋭く尖った電極針にプロトン伝導体をコーティングする方法によって先鋭化のばらつきが抑えられ，これまでに比べて得られるイオン電流のばらつきが抑えられ再現性よくイオン放出実験が可能となった．マウス由来繊維芽細胞(NIH3T3)にプロトンを照射して24時間後の生細胞数を同条件でイオン照射を行わない細胞(control)と比較したところ，60秒間のイオン照射(電流値から概算した照射量はおよそ20×10-12 molに相当)で95%近い細胞は死滅することが明らかとなった．プロトン照射量と生細胞数の関係は線形ではなくロジスティック関数によく合うことを確認した．またごく微量(1.9×10-12 mol)のプロトンを照射した条件では，誤差(照射実験を5回実施)を考慮しても生細胞数が減少しないかわずかに増加する傾向がみられた．外部刺激に対する細胞応答について，イオン照射量と生細胞数の関係や，なぜプロトン照射によって生細胞数が増減するか機構の詳細を明らかにする必要がある．他方，ゾル-ゲル法を用いて作製したナトリウムイオン含有多孔質ガラスの先鋭化に成功した．このガラスは加湿によって導電率が上昇する．大気圧条件(加湿)で同様に高電圧を印加したところ，ターゲット基板にナトリウムが検出され，Na+イオンがガラス先端から放出されていることを確認した．Na+イオン以外のイオン種の放出有無や生細胞にNa+イオンを照射した際の細胞数や活性の変化について調査する．
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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
当初計画通りに非真空の大気圧条件で生細胞へ直接イオンを照射するための実験系を組み、細胞生存数等の評価を実施した。また実験開始当初、Na+イオン放出は真空かつ300℃の条件が必要であったが、室温付近の大気圧条件でNa+イオンが放出されることを確認でき、また細胞へ直接イオン照射を実施し，照射量と生細胞数との関係などについて結果が得られている．長時間の安定したイオン照射についても，特に銀イオン放出においてガラス組成を変更することで改善している．目的イオン以外のカチオンが放出されていないか、また放出されるイオン量の定量などを進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロトン以外の様々なイオンを生細胞に照射して，照射するイオン種と細胞の生存数や活性などについて明らかにする．また生存数低下の原因を核の染色や活性評価などより多角的に検討する。イオン加速方法についても電源の検討を行い，より大きなイオン電流が得られるか検討する．また引き続き大気分子の衝突等によるガラスへのダメージ有無に関して、分担者と協力して調査する。
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Research Products
(3 results)
