| 研究課題/領域番号 |
19H01889
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 名城大学 |
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研究代表者 |
伊藤 昌文 名城大学, 理工学部, 教授 (10232472)
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| 研究分担者 |
加藤 雅士 名城大学, 農学部, 教授 (70242849)
村田 富保 名城大学, 薬学部, 教授 (80285189)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | 大気圧プラズマ / 低温プラズマ / プラズマバイオ / 気相中活性種密度測定 / 液中活性種密度分布測定 / ラジカル / 活性酸素種 / 活性窒素種 / 長寿命活性種 / 短寿命活性種 / 時空間分布計測 / 液相 / 気液界面 / 線維芽細胞 / 増殖促進 / 液相活性種 / 紫外吸収スペクトル / 硝酸イオン / 亜硝酸イオン / 気相 / プラズマ / 気相活性種 / 時空間分布測定 / 過酸化水素 / 活性種 / 空間分布 / プラズマ活性溶液 / 細胞活性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
プラズマから発生する気相の活性種の絶対密度だけでなく、気相中の活性種が液相中で反応して新たに発生する液相の短寿命活性種の絶対密度の空間分布を定量評価できるシステムを構築する。このシステムを用いて照射量を精密に制御することで大腸菌や酵母などの細菌細胞、メラノーマや線維芽細胞などの培養細胞に対しての時空間的な不活性効果だけでなく活性効果を定量的に評価する。また、これら粒子の相乗効果についても精密に計測し、各種ラジカル密度と各種細胞の活性化・不活性化の時空間的な分布の相関についてもデータを蓄積し、プラズマバイオ科学の基盤形成を目指す。
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| 研究成果の概要 |
線維芽細胞の増殖促進効果は、一酸化窒素ラジカル（NO・）照射量とのみ強い相関を示すことが分かり、NO・が細胞増殖の直接的なトリガーであることを明らかにすることに成功した。また、気液界面から1㎜程度の所に線維芽細胞を配置した場合は、20％以上の増殖促進が得られたが、それ以上深いところでは、増殖促進効果がえられないことが判明した。さらに、液相の深さ方向10㎜程度を13μmの空間分解能で440μs刻みで吸光度を測定できるシステムの構築に成功した。この測定システムにより、過酸化水素と亜硝酸、硝酸イオン等の長寿命活性種ではなく、NO・やHOONO等の短寿命活性種が細胞増殖促進に効果があることが判明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果により、気相中のどの活性種をどれくらいの液中深さに存在する培養細胞に照射すると細胞の増殖促進や死滅の効果が表れるかを定量的に高速に空間分布測定することができるシステムの構築に成功した。これらの定量測定データは今後さらに高速化、広帯域化などの改良を加えることで、OHなどの反応性の高い超短寿命活性種密度分布も測定可能となり、気相だけでなく液相での複雑な反応メカニズムの解明に大きく貢献できると考える。本システムで蓄積される新たな知見は，その安全性が強く求められる医療分野や農業分野の応用には、必要不可欠な重要な知見を得ることができ，プラズマを用いたバイオ分野の発展に大きく貢献できると考える。
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