| 研究課題/領域番号 |
16J09604
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
飯谷 健太 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| キーワード | アセトアルデヒド / 可視化計測 / 生体ガス / 飲酒 / アルコール脱水素酵素 / NADH / 皮膚ガス |
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| 研究実績の概要 |
平成29年度は主として昨年度に開発したAcH用可視化システム(探嗅カメラ)を用いた呼気中および皮膚ガス中AcHの濃度分布計測を実施した。なお、飲酒を伴う生体ガスの計測実験に関しては東京医科歯科大学の倫理審査を受けて行った。探嗅カメラにおいてAcHガスはアルコール脱水素酵素(alcohol dehydrogenase, ADH)の触媒反応を利用して画像化される。ADHの逆反応では蛍光特性(励起波長340 nm、蛍光波長490 nm)を有するニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(nicotinamide adenine dinucleotide, NADH)が消費されるため、蛍光強度の減少を観察することでAcHガスを光学検出できる。
実験では、予めアルコールパッチテストにて健常被験者の「2型アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)の活性」を評価し、活性型と非活性型に分けた。各群の被験者に体重1 kgあたり0.4 gのエタノール量となるようにアルコール飲料を摂取させ、その後に呼気中AcHを可視化計測した。さらに、同様の実験条件にて皮膚ガス中のAcHについても可視化計測を行った。その結果、ALDH2活性が異なる被験者間の呼気中AcH濃度に明らかな差(活性型：8.6 ppm, 非活性型：2.7 ppm)が観察され、またその濃度が代謝によって減少していく様子も観察された。また、飲酒後の皮膚ガス中AcH濃度分布と経時変化を捉えることに成功した。
また新たなステップとして、皮膚ガスのリアルタイム計測のため、システム改良も進めた。新たにリング型の紫外光源を設計開発し、カメラレンズに搭載して励起系と撮像系が一体化した光学系を構築した。実験では、励起光の均一性や時間安定性を調べ、可視化計測に適用可能な特性を担保することを確かめた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究にて達成を目的とする生体ガス中ノネナールの可視化計測へ向け、モデルガスとして選択したアセトアルデヒド(AcH)について生体ガス中濃度分布の可視化計測を実現した。飲酒後に呼気中に含まれるAcH濃度は、個々人で異なるAcH代謝能力の差異を反映しており、簡便で非侵襲な生体ガス計測による代謝能評価が可能であった。また、体内での代謝状況を呼気中AcHにてモニタリングできた。更に、皮膚ガス中AcHでも呼気と同様に代謝に応じて変動するAcH濃度のモニタリングが可能であった。
更に、従来の光学系では困難であった皮膚ガス中成分のリアルタイム可視化計測を実現するために新たに設計開発したリング型紫外光源は可視化計測に適用可能な励起光強度の均一性や時間安定性を示している。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度は飲酒後の呼気や皮膚ガス中に含まれるアセトアルデヒド(AcH)の可視化計測により、代謝能評価や代謝状況のモニタリングを実現した。また、皮膚ガスのリアルタイム可視化計測へ向けて光学系の改良を図り、新規に設計開発したリング型紫外光源の基礎特性を評価した。
今後は、改良した光学系と酵素メッシュを組み合わせることで、皮膚ガスのリアルタイム可視化計測へと応用する。実験では、複雑な曲面を有する体表面を模した物体から揮発性有機化合物が放散するモデルを用いて開発したシステムの特性を評価したいと考えている。また、研究により得られた成果を論文にまとめ、国際学会での発表することを予定している。
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