Spatiotemporal analysis of aqueous reaction field of plasma-generated free radicals

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H04451
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 14:Plasma science and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Ishikawa Kenji 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 教授 (60417384)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 宏昌 名古屋大学, 低温プラズマ科学研究センター, 教授 (00508129) ; 古閑 一憲 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (90315127)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2024-03-31
• Keywords: プラズマ / 液相ラジカル

Outline of Final Research Achievements

This study focused on answering the question, "How do sequential chain reactions induced by radicals produced in plasma proceed?" We succeeded in detecting and analyzing multiple "plasma-induced active species" generated by sequential chain reactions initiated by radicals produced by plasma in solution. Reactions of liquid-phase radicals are broadly classified into three categories: synthesis, modification, and decomposition of organic molecules, including I) substitution of functional groups, II) addition of C3 (compounds with three carbon atoms) to C4 and C5, and III) decomposition to C2 and C1. The reactions of these liquid-phase radicals have been elucidated by the best of measurement science.

Free Research Field

プラズマ応用科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

プラズマバイオ研究において，大気圧低温プラズマが生体に与える作用の学理が探究されており，核心をなす学術的な問いに「プラズマによって細胞内代謝に変動が及ぼされる要因とその作用機構」が投げかけられている．がん細胞死滅などの新奇に及ぼす生体作用の根幹には，プラズマが照射された液相中に生成するラジカルを起因とし，特異に高い濃度でラジカル群によって細胞内代謝変動などに発展する．この未知の機序を解明することによって，プラズマが生成する液相ラジカルの役割を逆手に，その逐次連鎖的に生じる反応の解析から，それらの作用を意図的に引き起こし，細胞内化学反応(代謝)の変動を制御することが可能となった．