| 研究課題/領域番号 |
16K04994
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
篠原 正典 長崎大学, 工学研究科, 助教 (80346931)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | プラズマ / 酸化 / 赤外分光 / 多重内部反射 / OHラジカル / 酸素プラズマ / 水素プラズマ |
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| 研究実績の概要 |
プラズマ酸化は現在に至るまで，物質合成・表面処理には重要なプロセスである。本研究は有機分子などのプラズマ酸化過程を系統的に調べ，効率的なプラズマ酸化に貢献しようとするものである。
OHやOなど，プラズマで生成される活性酸素の種類ごとに，C=CやC-Cなど異なる結合状態を持った炭素群や様々な官能基に引き起こす酸化反応について，詳細に調べることを予定し，実際に，計画に基づき研究を進めている。
具体的には，様々な結合状態を持った生体分子や酸化物の有機材料を膜化する。その膜に活性酸素をそれらの膜に照射し，膜中の化学結合状態の変化をその場・実時間の赤外分光計測により調べている。この結果から，活性酸素がどのような反応をしているのかを明らかにしていこうというものである。特に，本実験では，酸素プラズマによる酸素ラジカルの効果，酸素と水素の混合ガスによるプラズマによるOHラジカルの効果を水素プラズマによる水素ラジカルの効果と比較しながら，検証している。その場・実時間計測にこだわるのは，反応が終わってからではプラズマの反応以外にも酸化される可能性があり，これを排して，反応過程そのものを計測するためである。この研究から，酸化させやすい活性酸素の種類の特定も期待できると考えられる。
このように，本研究は，様々な炭素群や様々な官能基と活性酸素の統一的な反応モデルの構築を目指し，プラズマ酸化の反応を原子レベルで制御できるようにするものである。この結果に基づいて，化学気相堆積法に使われる原料分子や細菌などの滅菌・殺菌などを実際に使われているプラズマ酸化処理の理論的根拠を引き出せるようにする研究を進めていてきた。
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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
アルツハイマー型認知症の患者には，脳内にアミロイドベータたんぱくが蓄積することが知られている。このタンパクは非常に安定であり，分解されにくいことから，このタンパクが病気の原因とも考えられている。この物質をプラズマ酸化により，分解することを試みた。酸素プラズマを照射し，その反応について，多重内部反射型赤外分光法を用いたその場・実時間での計測を行った。同時に，水素プラズマ，酸素・水素の混合ガスのプラズマを用いた実験を試みた。その結果，酸素プラズマによるアミロイドベータたんぱく質の分解量は，水素プラズマによる分解量と変わらない。一方，酸素・水素の混合ガスのプラズマによる分解量は，酸素プラズマ，水素プラズマ，それぞれ単体のプラズマの照射による分解量に比べ，大きいということが分かった。酸素・水素の混合ガスのプラズマを発光分光で解析すると，酸素プラズマ，水素プラズマの場合に計測された発光種に加え，OHラジカルによる発光種が計測された。本結果は，OHラジカルによる酸化・分解反応が大きいことを示唆していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
手がかかりが見えてきた，OHラジカルによる効率的なC-C結合の酸化について論文にまとめ，発表する。そのためには，さらなる追実験が必要であると考えられる。
ケイ酸エチルなどの酸化物原料分子についても同様に，実験を行い，生体分子の場合と同様，分子中のC-C結合を効率的に切断できるかについて，検討を行っていく。これにより，本研究結果をプラズマ医療から材料合成まで様々な分野で活用できるすそ野の広い学術を切り開いていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
タンパクなど様々な結合をもつ分子を膜化した後，既存の装置で膜にプラズマを照射した。分子の酸化反応の始まりとなる部位を調べることを目的としていたため，装置の改造を行わずに実験を行ったため，真空部品等の購入が抑制されたことが原因である。
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| 次年度使用額の使用計画 |
分子の酸化反応の始まりとなる部位を調べることに成功し，それを引き起こすのはOHラジカルの酸化力が大きいことが分かってきたため，本年度はこれを検証する。それゆえ，OHラジカルを優先的に生成する装置を作製する。本予算は，装置作成に必要で，購入を中断していた真空部品・配管の購入に充てる予定である。また，次年度予算により，様々な分子のプラズマ酸化を明らかにしていく予定である。
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