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大気圧プラズマの生化学反応場への照射と解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K05095
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 プラズマエレクトロニクス
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

栗田 弘史  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70512177)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードプラズマ応用 / プラズマ医療 / DNA損傷 / 生体分子損傷 / 大気圧プラズマ / プラズマ生物応用 / 生化学反応 / プラズマ医療応用 / 大気圧低温プラズマ
研究成果の概要

本研究課題では、大気圧プラズマの生物・医療応用に向けた基礎研究として、プラズマ照射の生化学反応への影響を解析した。まず、モデル酵素を水溶液に溶解し、これにプラズマ照射を行い酵素反応への影響を調べた。プラズマ照射により水溶液中に活性種の生成が認められ、酵素の不活化が示唆された。熱変性による失活との比較を行ったところ、これとは明らかに異なる様式で不活化していることが示唆された。また、ヒト肺がん由来培養細胞株へのプラズマ照射によって、アポトーシス誘導に関与しうる修飾塩基である8-オキソグアニンがゲノムDNA上に生成され、これを認識・除去する酵素がプラズマ照射後に活性化していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大気圧プラズマが生化学反応に及ぼす影響を調べ、プラズマ照射により損傷を受けた生体分子が修復される生化学反応が細胞内で起こっていることが明らかになった。このときの細胞生存率はプラズマ未照射と比較してほとんど低下しておらず、一見プラズマ照射の影響がないような照射であっても細胞内の生体分子は損傷を受けており、細胞自身がそれを修復していることが示唆された。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Strand breaks and chemical modification of intracellular DNA induced by cold atmospheric pressure plasma irradiation2020

    • 著者名/発表者名
      1.Hirofumi Kurita, Natsuki Haruta, Yoshito Uchihashi, Takahito Seto, and Kazunori Takashima
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 15

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modulating the concentrations of reactive oxygen and nitrogen species and oxygen in water with helium and argon gas and plasma jets2018

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Kotaro、Oh Jun-Seok、Gaur Nishtha、Hong Sung-Ha、Kurita Hirofumi、Mizuno Akira、Hatta Akimitsu、Short Robert D.、Ito Masafumi、Szili Endre J.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: SA ページ: SAAB01

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aaea6b

    • NAID

      120006770047

    • URL

      https://ocu-omu.repo.nii.ac.jp/records/2019928

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The assessment of cold atmospheric plasma treatment of DNA in synthetic models of tissue fluid, tissue and cells2017

    • 著者名/発表者名
      Szili Endre J、Gaur Nishtha、Hong Sung-Ha、Kurita Hirofumi、Oh Jun-Seok、Ito Masafumi、Mizuno Akira、Hatta Akimitsu、Cowin Allison J、Graves David B、Short Robert D
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 号: 27 ページ: 274001-274001

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa7501

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 大気圧低温プラズマ照射が誘発するゲノムDNA損傷と修復酵素の活性化2020

    • 著者名/発表者名
      栗田 弘史, 春田 夏輝, 高島 和則
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of genomic DNA damage in cold plasma-irradiated cells2020

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Kurita, Natsuki Haruta, Yoshito Uchihashi, Takahito Seto, Kazunori Takashima
    • 学会等名
      12th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials 13th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気圧プラズマ照射による気相・液相活性種の生成過程に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 長門 研吉, 高島 和則
    • 学会等名
      第21回静電気学会春期講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mass spectrometric investigation of the ionic species generated by atmospheric pressure argon plasma2019

    • 著者名/発表者名
      Kenkichi Nagato, Takahito Seto, Hirofumi Kurita, and Kazunori Takashima
    • 学会等名
      The 11th Asia-Pacific International Symposium on the Basics and Applications of Plasma Technology (APSPT-11)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気圧プラズマ中の活性種生成過程に対するプラズマ発生条件の影響評価2019

    • 著者名/発表者名
      長門 研吉, 徳弘 大輝, 瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヒト由来培養細胞への大気圧低温プラズマ照射によって生じるゲノムDNA損傷の解析2019

    • 著者名/発表者名
      春田 夏輝, 瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第43回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧アルゴンプラズマで生成する気相・液相活性種の関連性2019

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 長門 研吉, 高島 和則
    • 学会等名
      第43回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Damage to intracellular nucleic acids induced by atmospheric pressure plasma irradiation2019

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Kurita, Natsuki Haruta, Yoshito Uchihashi, and Kazunori Takashima
    • 学会等名
      3rd World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology, Medicine and Food & Environmental Technologies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 質量分析法による大気圧プラズマ中の活性種診断2019

    • 著者名/発表者名
      長門 研吉, 水田 成海, 瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      日本質量分析学会第67回質量分析総合討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマ中のイオン計測と反応活性種の検出2019

    • 著者名/発表者名
      長門 研吉, 水田 成海, 瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第8回イオン移動度研究会・第72回イオン反応研究会合同講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気圧低温プラズマが誘発する核酸塩基修飾の解析2019

    • 著者名/発表者名
      栗田 弘史, 春田 夏輝, 内橋 義人, 高島 和則
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧アルゴンプラズマで生成する気相活性種と液中活性種の相関2019

    • 著者名/発表者名
      長門 研吉, 瀬戸 貴仁, 水田 成海, 宮本 潤一郎, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧アルゴンプラズマ照射で生成する気相・液相活性種の関係2019

    • 著者名/発表者名
      瀬戸 貴仁, 水田 成海, 栗田 弘史, 長門 研吉, 高島 和則
    • 学会等名
      第20回静電気学会春期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧低温プラズマによるバクテリオファージMS2不活化条件の検討2019

    • 著者名/発表者名
      早川 ふみ, 安田 八郎, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第20回静電気学会春期講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧アルゴンプラズマジェット内および周辺での正・負イオンの質量分析2019

    • 著者名/発表者名
      長門 研吉, 水田 成海, 瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第36回 プラズマプロセシング研究会/第31回 プラズマ材料科学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧低温プラズマ照射の生体高分子への影響と解析方法2018

    • 著者名/発表者名
      栗田 弘史
    • 学会等名
      平成30年度電気学会北陸支部シンポジウム 「プラズマが誘起する液中化学反応診断の最前線」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of Damage to Nucleic Acids Induced by Plasma Irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Kurita, Tomoko Nakajima, Kaori Sano, Saki Miyachika, Yoshito Uchihashi, Natsuki Haruta, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima and Akira Mizuno
    • 学会等名
      2018 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rapid Analysis of DNA Damage in Plasma-Irradiated Cancer Cells2018

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Kurita, Yoshito Uchihashi, Junichiro Miyamoto, and Kazunori Takashima
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Plasma Medicine (ICPM-7)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧アルゴンプラズマジェットのイオン組成解析2018

    • 著者名/発表者名
      長門 研吉, 水田 成海, 瀬戸 貴仁, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマ照射によって生じる細胞内DNA損傷の解析2018

    • 著者名/発表者名
      栗田 弘史, 内橋 義人, 宮本 潤一郎, 高島和則
    • 学会等名
      第65回応用物理学会 春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 出芽酵母への大気圧低温プラズマ曝露による酸化ストレス反応の検出2018

    • 著者名/発表者名
      村上 幸士朗, 安田 八郎, 浴 俊彦, 栗田 弘史, 高島和則
    • 学会等名
      第19回静電気学会春期講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒト由来培養細胞株へのプラズマ照射によって生じるDNA損傷の解析2017

    • 著者名/発表者名
      内橋 義人, 宮本 潤一郎, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Use of molecular beacons for the detection of DNA damage induced by exposure to an atmospheric pressure plasma jet2017

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Kurita, Saki Miyachika, Hachiro Yasuda, Kazunori Takashima, and Akira Mizuno
    • 学会等名
      The 2nd World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology, Medicine, and Food & Environmental Technologies
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気圧プラズマジェット発生装置の構成要素と溶液中活性種生成の関係2017

    • 著者名/発表者名
      宮本 潤一郎, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第41回静電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 質量分析法を用いた脂質膜への大気圧プラズマ照射による生成物の分析2017

    • 著者名/発表者名
      大池 郁弥, 須田 善行, 栗田 弘史, 水野 彰, 広瀬 侑, 針谷 達, 谷本 壮, 滝川 浩史, 手老 龍吾
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 大気圧プラズマジェット発生装置の構成要素が溶液中活性種生成に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      宮本 潤一郎, 栗田 弘史, 高島 和則
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸素プラズマによる殺菌水の生成と殺菌因子の検討2017

    • 著者名/発表者名
      吉松 秀作, 高島 和則, 栗田 弘史, 安田 八郎
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] プラズマ産業応用技術2017

    • 著者名/発表者名
      大久保雅章
    • 総ページ数
      321
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781312569
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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