2021 Fiscal Year Research-status Report
Physical state and reactivity of highly concentrated hydrogen peroxide clusters induced by X-ray or carbon-ion beam in water
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21K07634
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
松本 謙一郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 放射線規制科学研究部, グループリーダー (10297046)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 重粒子線 / 過酸化水素クラスター / 間接効果 / 酸化傷害 / 炭素線 / X線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線の生物影響は主に、水の放射線分解により生じる活性種により生じる（間接効果）と考えられ、その主要因は、水由来の活性種の中でも特に酸化反応性の高いヒドロキシルラジカル（・OH）と考えられてきた。これまで反応性の低い過酸化水素（H2O2）はあまり重要視されていなかった。しかしながら、極めて密な・OHの生成に伴って高濃度のH2O2がクラスター状に生成することが確認された。濃度の高いH2O2は酸化力も高く、そのような状態が細胞内に生成した場合には、その周囲の物質への何らかの影響の引き金となる可能性が高い。しかもこの状態は、拡散して濃度が薄まるか、あるいは集団として何かと反応してしまうかするまで、比較的長時間、存在すると予想できる。そのため、この高濃度H2O2クラスターが放射線生物影響の要因となっている可能性がある。そこで本研究では、X線および炭素線が水中に生じる高濃度H2O2クラスターの状態の詳細を調べるとともに、その反応性について検討し、生物影響への関与を検証する。
2022年度は、炭素線が大気下および低酸素条件下で水中に生じる過酸化水素クラスターの状態について調べた。
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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
炭素線が大気下および低酸素条件下で水中に生じる過酸化水素クラスターの状態について、そのLET毎に調べた。炭素線のLETが増大するに伴い、高濃度過酸化水素による安定ニトロキシルラジカルの還元反応が減少することが分かった。また大気条件下では、炭素線の形成する過酸化水素クラスター間距離（18～20 nm）がX線の場合（40～50 nm）よりも短い結果が得られたが、低酸素条件下では、炭素線の場合もX線の場合も過酸化水素クラスター間距離は同程度（80～100 nm）で比較的長い距離であることが分かった。予定していた実験は一通り行っており、高濃度過酸化水素クラスターの生成状態が概ね分かってきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高濃度過酸化水素クラスター間距離の評価結果について再現性を確かめるとともに、その解釈について吟味する。抗酸化物質、あるいは抗酸化酵素の共存下で同様の実験を行い、これらが高濃度H2O2クラスターの生成間隔あるいは量に影響を及ぼすか否かを調べる。
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| Causes of Carryover |
2021年度は、新型コロナウイルス禍において、予め割り振られたHIMAC（医療用大型加速器）のマシンタイムでの実験以外を遂行することが難しく、X線を利用した予備的な実験や確認実験の実施数が大幅に減った。また学会参加のための国内出張が実施できなかった。そのため、予算の大半を2022年度へ繰り越すこととなった。2022年度は、予備実験および確認実験の実施頻度を増し、今後予定している実験計画の吟味と、既に得られている結果の検証を充分に行うことにより、繰り越した分も含め予算は適切に使われる予定である。
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