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2023 Fiscal Year Annual Research Report

がん治療に効果的な低周波を重畳した高周波高電圧バーストパルス発生回路の開発と効果

Research Project

Project/Area Number 20K04436
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

南谷 靖史  山形大学, 大学院理工学研究科, 准教授 (10323172)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsパルス電界 / バーストパルス / がん細胞 / アポトーシス / ネクローシス / 細胞膜 / 絶縁破壊 / 活性種
Outline of Annual Research Achievements

2023年度も引き続き細胞への効果を高めるためのバーストパルス発生装置のスイッチの固体化,および高周波に重畳する低周波の効果の調査,そして低周波印加時に細胞で発生する活性酸素種による細胞死誘導効果の調査,を行った。
バーストパルス発生装置のスイッチの固体化では2023年度は二次スイッチの固体化を行った。2022年度の磁気パルス圧縮回路ができたことで,二次スイッチのギャップスイッチを置き換えることが可能となり,ギャップスイッチ使用時と同等の電圧値,周波数のバーストパルスを得ることが可能となった。ギャップスイッチを固体スイッチ化したことでスイッチ動作が安定し,出力電圧のブレがなく一定の波形を出力することが可能となった。
高周波に重畳する低周波の効果の調査では高周波に重畳する低周波の効果については,2023年度はバーストパルスの出力段数10段の安定化を図り,重畳する周波数を半分にした結果を得ることができた。印加した総パルス数は同じでも10段の波形では5段の波形と比較して明らかに細胞死をおこす割合が増えた。これは一度に印加するバーストパルス数が増えたことで重畳する周波数が低くなり連続してパルスを印加している時間が増えた効果が考えられる。
低周波印加時に細胞で発生する活性酸素種による細胞死誘導効果の調査では細胞はパルス電界印加時には膜破壊による組織流出で死亡すると言われているが,細胞膜の絶縁破壊によって発生した活性種(ROS)も関与している可能性が出てきた。2023年度ではOHラジカルのスカベンジャーであるDMSOを添加した細胞にパルス電界を印加ありなしで比較した結果,相対的な細胞死割合が減少することを示した。これによりパルス電界印加による細胞死は細胞膜の絶縁破壊によって発生したROSが強く関与していることが示せた。

  • Research Products

    (10 results)

All 2023

All Journal Article (3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 高周波バーストパルスの出力パルス列数の細胞に対する影響2023

    • Author(s)
      伊藤俊輝, 南谷靖史, 横井愛加, 中野晃
    • Journal Title

      2023年6月8日-2023年6月10日放電・プラズマ・パルスパワー研究会

      Volume: 2 Pages: 57-58

  • [Journal Article] 高周波バーストパルス電界における出力パルス列数の細胞死への影響2023

    • Author(s)
      伊藤俊輝, 南谷靖史, 横井愛加, 中野晃
    • Journal Title

      静電気学会講演論文集 2023

      Volume: 1 Pages: 167-168

  • [Journal Article] 抗酸化物質投与によるROS抑制状態下でのパルス電界印加による細胞状態2023

    • Author(s)
      強瀬隆慶, 市川正貴, 齋藤高輝,南谷靖史
    • Journal Title

      静電気学会講演論文集 2023

      Volume: 1 Pages: 187-190

  • [Presentation] 高周波バーストパルスの出力パルス列数の細胞に対する影響2023

    • Author(s)
      伊藤俊輝, 南谷靖史, 横井愛加, 中野晃
    • Organizer
      電気学会 放電・プラズマ・パルスパワー研究会
  • [Presentation] 高周波バーストパルス電界における出力パルス列数の細胞死への影響2023

    • Author(s)
      伊藤俊輝, 南谷靖史, 横井愛加, 中野晃
    • Organizer
      静電気学会全国大会
  • [Presentation] 抗酸化物質投与によるROS抑制状態下でのパルス電界印加による細胞状態2023

    • Author(s)
      強瀬隆慶, 市川正貴, 齋藤高輝,南谷靖史
    • Organizer
      静電気学会全国大会
  • [Presentation] Elucidation of the mechanism of cell death by applying pulsed electric field - Investigation of the state of cell death by applying pulsed electric field under ROS (OH radical) suppression -2023

    • Author(s)
      Takayoshi Kowase, Koki Saito, Yasushi Minamitani
    • Organizer
      Tiwan-Japan Workshop on Plasma Life Science and Technology (TJPL2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effect on Cells for Output Pulse Train Number of High Frequency Burst Pulse2023

    • Author(s)
      Toshiki Ito, Yasushi Minamitani, Aika Yokoi, Akira Nakano
    • Organizer
      Tiwan-Japan Workshop on Plasma Life Science and Technology (TJPL2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pulsed Electric Field Yields Discharge Plasma and Active Species in Cells, Consequently Cell Death?2023

    • Author(s)
      Yasushi Minamitani, Takayoshi Kowase, Masaki Ichikawa, Toshiya Mizuno, Hiromi Sato, Yuta Kobayashi, Jyunya Hiyama, Riku Kageyama, Kenji Tamura, Yoshie Kuramochi, Koki Saito
    • Organizer
      Tiwan-Japan Workshop on Plasma Life Science and Technology (TJPL2023)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dielectric Breakdown of Cell Membrane and ROS Generation by Pulsed Electric Field2023

    • Author(s)
      Yasushi Minamitani, Takayoshi Kowase, Masaki Ichikawa, Toshiya Mizuno, Hiromi Sato, Yuta Kobayashi, Jyunya Hiyama, Riku Kageyama, Kenji Tamura, Yoshie Kuramochi, Koki Saito
    • Organizer
      Twentieth International Conference on Flow Dynamics (ICFD2023)
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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