2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of mechanism of ultra-high dose rate cancer therapy - FLASH
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21H02874
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
小平 聡 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 計測・線量評価部, グループリーダー (00434324)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川原 亮 京都大学, 化学研究所, 助教 (00807729)
楠本 多聞 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 計測・線量評価部, 主任研究員 (90825499)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 超高線量率放射線治療 / 放射線化学分解 / 電子線 / 陽子線 / ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射線照射によって水中に発生する分解生成物の一つである水和電子ならびに過酸化水素の収率の照射線量率依存性について、住友重機械工業（株）に陽子線加速器（サイクロトロン）ならびに京大化学研究所の電子線線形加速器を用いて実験的に調べた。特に陽子線治療で使われる230 MeVのエネルギー帯において、正常組織でのスペア効果を想定したプラトー領域での収率線量率依存性を詳細に調べた。水和電子は水溶液中の酸素の捕捉剤であり、酸素濃度の変化を理解するための鍵となる化学種である。実験ではアルゴンガスで水溶液中の酸素を置換して実施することにより、水和電子と他の化学種の反応の影響を調べた。NaNO3とNa2HPO3の混合水溶液を用いたザルツマン法により、NO2-を紫外可視分光光度計を用いて水和電子の収率を定量した。この結果、水和電子の収率は線量率の増加に伴う減少傾向は（-21 ± 4%）何らかの化学種との反応が起きていることが示唆された。過酸化水素はOHラジカル同士の反応によって生成するため、ラジカル・ラジカル反応の様子を調べることができる。水中で生成する分解生成物同士の反応により、過酸化水素は分解が進んでしまうので、水和電子やOHラジカルとの反応を阻害する硝酸ナトリウムとメタノールを混合した水溶液中を用いて、ゴームレ法（ヨウ化物イオンが酸化されて生成する3ヨウ化物イオンを定量）により、過酸化水素の収率測定を行った。超純水中では、過酸化水素の収率が減少し（-20 ± 6%）、過酸化水素が水和電子等と反応し、分解されたと考えられる。硝酸ナトリウム+メタノール水溶液中では、他の生成物による過酸化水素の分解を阻害したことにより、過酸化水素の収率は増加した（+10 ± 4%）。このことから、線量率上昇によるOHラジカル同士の反応の増加が示唆された。
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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
新たに陽子線治療を想定したサイクロトロンを活用した照射体系を構築でき、水溶液中に生じる水和電子と過酸化水素の収率線量率依存性の測定を予定通り進めることができ、論文成果としてまとめることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に沿って、水溶液中に生じる放射線分解生成物の線量率依存性とLET依存性の検証を進め、最終年度では本研究で得られた成果の総括を行う。
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