2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体界面プラズマ流の極限時空間制御による標的遺伝子群発現誘導機構
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24246034
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 岳彦 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (10302225)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城倉 浩平 信州大学, 医学部, 准教授 (30303473)
小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40211833)
金澤 誠司 大分大学, 工学部, 教授 (70224574)
宮原 高志 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70239432)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | バイオ流体力学 / 自己保存プラズマ流 / 極微小時空間解析 / 細胞応答 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，自己保存プラズマ流の極微小時空間制御により，細胞の標的遺伝子群の発現を誘導する手法の開発を目的とする．
平成26年度は，平成25年度に開発した自己保存プラズマ流を構成する1次ストリーマの形状を最適化するために，1次ストリーマの開始・進展機構について詳細に明らかにした．電極に電圧を印加すると，電極先端に微細気泡が生成され気泡群を構成する．数百nS後には気泡群は数十μmスケールまで成長し，部分的に突起形状を形成する．この気泡群内部には電荷が集積され，10 MV/cm程度以上の電界強度に達すると突起状気泡の先端から1次ストリーマの進展が開始する．また，印加電圧が大きく，電界強度が30 MV/cm程度まで上昇すると2次ストリーマが進展する．このように，ストリーマ進展には電界の閾値が存在し，またその電界強度の大きさで1次と2次の異なるストリーマが発生することを明らかにした．さらに，気泡群が形成される時には，極めて微弱な発光があることを発見した．この発光はプラズマによるものであると推察でき，今まで知見されていないプレストリーマ現象をとらえている可能性がある．これらの成果は，Journal of Applied Physicsや静電気学会誌に掲載され，従来なし得なかった極微小空間の制御によるプラズマ生成法の開発に成功した．
プラズマに対する細胞応答については，網羅的遺伝子解析とその再現性について解析を進め，遺伝子オントロジーによる解析から，低レベルのプラズマ刺激の方が，同濃度の過酸化水素刺激に対してより多くの細胞応答が発現することを明らかにした．また，代謝，免疫，再生などの機能を有する遺伝子群が発現し，プラズマ特有の細胞応答が発現することを世界で初めて明らかにした．これらの成果は，BBRCに掲載された．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
(1)Best Poster Paper Award(H. Fujita et al.,ISEHD2014),2014.6.25.受賞 (2)優秀論文賞（藤田英理他, 第38回静電気学会全国大会）2014.9.8.受賞 (3)エクセレント・プレゼンテーション・アワード（同上）2014.9.9.受賞 (4)優秀講演表彰（藤田英理他, 日本機械学会第92期流体工学部門講演会）2014.10.25受賞
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[Presentation] 水中ストリーマ放電の開始・進展機構2015
Author(s)
佐藤岳彦, 藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎
Organizer
静電気学会「放電プラズマによる水処理研究委員会」キックオフ講演会
Place of Presentation
東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
Year and Date
2015-03-06
Invited
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[Presentation] 大気圧水中放電の形成機構とバイオ応用2015
Author(s)
佐藤岳彦, 藤田英理, 金澤誠司, 大谷清伸, 小宮敦樹, 金子俊郎
Organizer
東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究会 仙台“プラズマフォーラム”
Place of Presentation
東北大学（宮城県仙台市）
Year and Date
2015-02-20
Invited
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