Development and application of alpha-ray micro-irradiation control detection system using Po-210 radiation source

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05284
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Tosaki Mitsuo 京都大学, 環境安全保健機構, 准教授 (70207570)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角山 雄一 京都大学, 環境安全保健機構, 助教 (90314260)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: シングルイオン / 細胞照射 / イメージセンサ / coms素子 / Heイオン / ２次元位置検出 / 顕微鏡 / Po-210

Outline of Final Research Achievements

We have established a single-ion irradiation method and a two-dimensional irradiation position detection method using α-ray emitting nuclides as a radiation source. By incorporating these into an optical microscope, we have developed a single-ion cell irradiation experimental device that achieves both optical observation, and irradiation control and ion image detection.
We have developed a radioactive source that can irradiate cell using a micro-sized α-ray source (Po-210) for ion irradiation. We have developed a system that can control the two-dimensional irradiation position with a resolution of μm and the number of irradiation ions by modifying the image senser, and can measure the energy of the irradiation ions.
Using this system, we are developing an experimental method using the γH2AX detection method for DNA damage and repair of HeLa cells after irradiation.

Free Research Field

放射線物理、放射線計測、原子核物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年生物学の放射線影響の研究は、外見的な身体的影響から細胞分子レベルの影響へと移ってきた。その中で加速器によるイオンビームを用いた新規な細胞照射実験研究に注目が集まり、加速器の生物学分野への新しい研究手法の開拓が世界中で試されている。
本研究の学術的問いは、加速器などの大型装置のイオンビームでなく、分子生物研究者は、通常行なっている実験手法の延長としての実験環境(マイクロ照射制御システム)を求めている、という点である。この問いは、分子生物学の研究者の現状に即した研究ツールの要求であり、本研究では、シングルイオン照射を探針とした細胞の生命機構の解明に応用するための装置の開発をした。