| 研究課題/領域番号 |
21K18613
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
金子 俊郎 東北大学, 工学研究科, 教授 (30312599)
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| 研究分担者 |
佐々木 渉太 東北大学, 工学研究科, 助教 (90823526)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 気液界面プラズマ / テスラ級強磁場 / プラズマ選択輸送 / 液相中ラジカル / 細胞機能制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，強磁場MRI装置により腫瘍細胞をリアルタイムに観察しながら高効率でプラズマ薬剤導入治療を行える装置を開発すべく，MRI装置を模擬したテスラ級の強磁場中で，液体と接触するプラズマの物理的挙動を解明し，プラズマ照射溶液中のラジカル反応への強磁場の効果を明らかにする．その結果生成される修飾有機分子による生物学的な細胞機能への作用機序を解明することで，新しい「強磁場プラズマライフサイエンス」の学問領域の創出を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，超電導マグネットの内部に設置可能な「プラズマ照射溶液合成装置」を製作し，10 Tまでの強磁場を印加した実験を実施した．その結果，印加磁場強度が6 T以上で，プラズマ照射溶液内でのOHラジカル生成能が増大するとともに，pHが低下することを初めて明らかにした．一方で，プラズマ照射溶液中の亜硝酸イオンと硝酸イオンの濃度やプラズマ生成における放電電力が印加磁場強度に依存していないことから，これらの現象は放電電力増加によるプラズマ密度や硝酸濃度の増加によるものではなく，磁場強度増大によるプラズマ中の荷電粒子の選択輸送が主要因であると考えられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究において，テスラ級の強磁場中での気液界面プラズマの挙動とプラズマ照射溶液中のラジカル生成・反応の新しい現象を発見したことは，物理的，化学的，生物学的な側面から新しい機序を見出すことに繋がり，「強磁場プラズマライフサイエンス」とも呼べる新しい学問領域の礎を築いたと言える．また，6 T以上の強磁場中で，細胞機能に作用し得るOHラジカルの生成能が増大することを明らかにした本研究成果は，プラズマ医療科学のみならず，いま発展を続けているプラズマ植物科学へも貢献することができ，その社会的意義は大きいものである．
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