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本研究では、プラズマ生成・制御ならびに相互作用に関する研究成果を礎に、放電制御と気相活性粒子計測に基づく研究により、生体適合性と時空間制御性に優れた放電生成の基盤確立を通じて、革新的な医療用プラズマ源を開発することを目的としており、目的達成のため、以下の課題を設定している。[1]生体高分子との相互作用解明、[2]放電構造・活性種分布の時空間計測・評価、[3]放電励起の高度時空間制御による生体適合放電の基盤確立、[4]革新的医療プラズマ源の開発。
最終年度に当たる本年度は、本計画研究で設計・試作したプラズマ源の高度化、さらには生体への作用機序の解明に向けて重要となる液相との相互作用の究明に主眼を置いて、研究を推進した。
まず、上記の研究課題[3]について、放電励起周波数依存性ならびに流体力学的特性の可視化を通じてこれまでに蓄積した知見を基に、大気圧非平衡プラズマを照射した液相中における活性酸素種と活性窒素種の生成濃度比を広範囲かつ自在に制御することに成功した。さらに、細胞培養液をはじめとする、アミノ酸等の有機分子を含有する溶液中における有機分子の反応過程について詳細な知見が得られた。研究課題[4]について、これまでに実施した研究課題[1]～[3]での知見を基に、名古屋大学に構築された『プラズマ医療科学総合拠点』での評価を通じて、気相での高密度ラジカル生成と制御に有効な放電制御手法を明らかにした。さらに、本研究で開発した大気圧非平衡プラズマ源を用いて、細胞応答に関する医工連携研究を本領域内で精力的に推進し、活性種濃度比を従来に比べて格段に広範に制御した条件におけるがん細胞殺傷効果を明らかにした。加えて、研究分担者はマウスへのプラズマ照射による免疫効果の発現について明らかにした。また、研究課題[2]について、気相での活性種生成に及ぼす因子を系統的に明らかにした。
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