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2012 年度 実績報告書

重イオン誘起水中高密度活性種挙動の時間及び空間分解解析

研究課題

研究課題/領域番号 21360470
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

田口 光正  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60343943)

研究分担者 渡辺 立子  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工化学部門, 研究主幹 (10360439)
倉島 俊  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 放射線高度利用施設部, 研究副主幹 (50370391)
勝村 庸介  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70111466)
須郷 由美  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (90354836)
研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2013-03-31
キーワード重イオン / 水中化学反応 / 初期活性種 / 時間分解分光測定 / OHラジカル / 過渡吸収 / モンテカルロシミュレーション / トラック構造
研究概要

本研究では、量子ビームの高度医学・工学利用に資するために、高エネルギー重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の挙動を理解することを目的としている。
AVFサイクロトロンからの重イオンビームをチョッパーによりパルス化し、オンラインでの照射・測定を行った。これまで、チョッパーを制御するトリガ信号のジッターは数ナノ秒であり、時間分解能が悪化する原因となっていた。そこで、トリガ信号を発生する回路を改良してジッターを数十ピコ秒以下まで低減することに成功した。さらに、水溶液試料への重イオン照射によって生じる水酸化ラジカルの挙動を、NaBrをプローブとして分光学的に観測した。OHラジカルの生成量を反映するBr2-の生成量は、照射エネルギーが一定、すなわち、ビーム軸に対する横方向の広がりが一定の場合には、照射核種およびLETの増加に伴い、減少することを明らかにした。さらに、サブナノ秒からマイクロ秒の時間領域において、時間の経過に伴いBr2-の生成収率が減少することを定量的に測定した。OHラジカルとBr-の関連する反応の速度定数を電子線パルスラジオリシス法により再評価し、実験結果を再現できるようにほぼ決定することができた。また、重イオンによる細胞集団・細胞核内での空間的な微視的線量分布および直接・間接効果双方によるDNA損傷分布のモンテカルロシミュレーション解析を行い、実験データとの比較により、その妥当性を確認した。さらに、重イオンによる水溶液中DNAに生じるクラスター損傷の実験およびシミュレーション解析を行い、水分解活性種を介する間接効果によるクラスター損傷生成への寄与を明らかにした。
以上、高エネルギー重イオン照射によって水溶液中に高密度に生成する活性種の反応を時間経過及び空間的広がりをパラメータに解析し、細胞への照射効果の基礎過程を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (15件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Induction of DNA damage, including abasic sites, in plasmid DNA by carbon ion and X-ray irradiation.2013

    • 著者名/発表者名
      T. Shiina, I. Shiraishi, U. Sugaya, M. Suzuki, R. Watanabe, A. Yokoya
    • 雑誌名

      Radiation and Environmental Biophysics

      巻: 52 ページ: 99-112

    • DOI

      10.1007/s00411-012-0447-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Radiation Effect on Solvent Extraction of Minor Actinide.2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugo, M. Taguchi, Y. Sasaki, Y. Morita, N. S. Ishioka
    • 雑誌名

      JAEA-Review

      巻: 2012-046 ページ: 18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanism of Radiation-Induced Reactions in Aqueous Solution of Coumarin-3-Carboxylic Acid: Effects of Concentration, Gas and Additive on Fluorescent Product Yield.2012

    • 著者名/発表者名
      S. Yamashita, G. Baldacchino, T. Maruyama, M. Taguchi, Y. Muroya, M. Lin, A. Kimura, T. Murakami, Y. Katsumura
    • 雑誌名

      Free Radical Research

      巻: 46 ページ: 861-871

    • DOI

      DOI: 10.3109/10715762.2012.684879

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Decomposition of persistent pharmaceuticals in wastewater by ionizing radiation.2012

    • 著者名/発表者名
      A. Kimura, M. Osawa, M. Taguchi
    • 雑誌名

      Radiation Physics and Chemistry

      巻: 81 ページ: 1508-1512

    • DOI

      10.1016/j.radphyschem.2011.11.032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel thienyl-dibenzothiophene oligomers end-capped by hexylphenyl groups as potential organic semiconductor materials.2012

    • 著者名/発表者名
      Z. Duan, Z. Yang, D. Hoshino, T. Hirao, M. Taguchi, H. Ohuchi, Y. Yanagi, Y. Nishioka
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 567 ページ: 28-33

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gamma-ray irradiated organic thin film transistors based on perfluoropentacene with polyimide gate insulator.2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Takayanagi, H. Ohuchi, Z. Duan, T. Okukawa, Y. Yanagi, A. Yoshida, M. Taguchi, T. Hirao, Y. Nishioka
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer and Science and Technology

      巻: 25 ページ: 493-496

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-dependent yield of the hydrated electron in subcritical and supercritical water studied by ultrafast pulse radiolysis and Monte-Carlo simulation.2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Muroya, S. Sanguanmith, J. Meesungnoen, M.Z. Lin, Y. Yan, Y. Katsumura, J.-P. Jay-Gerin
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 14 ページ: 14325-14333

    • DOI

      10.1039/C2CP42260C

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the spur lifetime and its temperature dependence in the low linear energy transfer radiolysis of water.2012

    • 著者名/発表者名
      S. Sanguanmith, J. Meesungnoen, Y. Muroya, M. Lin, Y. Katsumura, J.-P. Jay-Gerin
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 14 ページ: 16731-16736

    • DOI

      10.1039/C2CP42826A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 低線量放射線の微視的エネルギー付与分布2012

    • 著者名/発表者名
      渡辺立子
    • 雑誌名

      放射線生物研究

      巻: 47 ページ: 335-346

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A simulation method based on molecular dynamics due to DNA damage induced by Auger effect.2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kai, M. Higuchi, K. Fujii, R.Watanabe, A. Yokoya
    • 雑誌名

      International Journal of Radiation Biology

      巻: 88 ページ: 928-932

    • DOI

      10.3109/09553002.2012.708086

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Yield of single-, double-strand breaks and nucleobase lesions in fully hydrated plasmid DNA films irradiated with high-LET charged particles.2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ushigome, N, Shikazono, K. Fujii, R Watanabe, M. Suzuki, C. Tsuruoka, H. Tauchi, A. Yokoya
    • 雑誌名

      Radiation Research

      巻: 177 ページ: 914-627

    • DOI

      10.1667/RR2701.1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applications of the microdosimetric function implemented in the macroscopic particle transport simulation code PHITS.2012

    • 著者名/発表者名
      T. Sato, R. Watanabe, L. Y. Sihever, K. Niita
    • 雑誌名

      International Journal of Radiation Biology

      巻: 88 ページ: 143-150

    • DOI

      10.3109/09553002.2011.611216

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 分光学的アプローチによる放射線によるゲノム損傷と生体修復の研究2012

    • 著者名/発表者名
      横谷明徳、藤井健太郎、岡壽崇、 渡辺立子
    • 雑誌名

      放射線

      巻: 38 ページ: 55-60

    • 査読あり
  • [学会発表] Ion Beam Pulse Radiolysis Study of Hydroxyl Radical Probed with Bromide Ion.

    • 著者名/発表者名
      K. Iwamatsu, M. Taguchi, Y. Sugo, S. Kurashima, S. Yamashita, Y. Katsumura
    • 学会等名
      IUMRS International Conference on Electronic Materials 2012
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama(Yokohama, Japan)
  • [学会発表] Time-resolved Analysis of Reactions in Waster by Heavy Ion. - Br2•- Formation Yield in NaBr Aqueous Solution-.

    • 著者名/発表者名
      K. Iwamatsu, M. Taguchi, Y. Sugo, S. Kurashima, S. Yamashita, Y. Katsumura
    • 学会等名
      8th International Symposium on Swift Heavy Ions ion Matter
    • 発表場所
      Kyoto University(Kyoto, Japan)
  • [学会発表] イオンビームパルスラジオリシス法による臭化物イオンをプローブとしたOHラジカル挙動の評価

    • 著者名/発表者名
      岩松和宏、田口光正、須郷由美、倉島俊、山下真一、勝村庸介
    • 学会等名
      第49回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
  • [学会発表] Temporal behavior analysis of hydroxyl radical probed with bromide ion by ion beam pulse radiolysis technique.

    • 著者名/発表者名
      K. Iwamatsu, M. Taguchi, Y. Sugo, S. Kurashima, S. Yamashita, Y. Katsumura
    • 学会等名
      4th Asia Symposium on Radiation Chemistry
    • 発表場所
      Huangshan International Hotel(Anhui, China)
  • [学会発表] New Polymer gel dosimeters consisting of less toxic monomers with radiation-crosslinking gel matrix.

    • 著者名/発表者名
      A. Hiroki, S. Yamashita, Y. Sato, N. Nagasawa, M. Taguchi
    • 学会等名
      The 7th International Conference on 3D Radiation Dosimetry
    • 発表場所
      Shangri La Hotel(Sydney, Austria)
  • [学会発表] 重イオンパルス照射による水分解 ~臭化物イオンをプローブとしたOHラジカル収率評価~

    • 著者名/発表者名
      岩松和宏、田口光正、須郷由美、倉島俊、山下真一、勝村庸介
    • 学会等名
      第55回放射線化学討論会
    • 発表場所
      モンタナリゾート岩沼(宮城県岩沼市)
  • [学会発表] パルスイオンビームを用いたシンチレーション観測

    • 著者名/発表者名
      越水正典、田口光正、倉島俊、浅井圭介
    • 学会等名
      応用物理学会 春季講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学(神奈川県厚木市)
  • [学会発表] 多糖類を母材としたシート状ポリマーゲル線量計の開発~照射に伴う白濁化と線質効果~

    • 著者名/発表者名
      山下真一、廣木章博、長澤尚胤、田口光正、村上健
    • 学会等名
      第49回アイソトープ・放射線研究発表会
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
  • [学会発表] 放射線を利用した多糖類イオンゲルの創製

    • 著者名/発表者名
      木村敦、長澤尚胤、田口光正
    • 学会等名
      日本化学会関東支部群馬地区地域懇談会
    • 発表場所
      群馬高専(群馬県前橋市)
  • [学会発表] α線照射による水の放射線分解における溶存水素の抑制効果に関する検討

    • 著者名/発表者名
      藤原健壮、北村暁、山口真、田口光正、吉川英樹
    • 学会等名
      日本原子力学会 2012年秋の大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県東広島市
  • [学会発表] 抽出剤および水溶性配位子の安定性評価

    • 著者名/発表者名
      須郷由美、田口光正、佐々木祐二、石岡典子
    • 学会等名
      第7回高崎量子応用研究シンポジウム
    • 発表場所
      高崎シティギャラリー(群馬県高崎市)
  • [学会発表] Simulation study of microdosimetry and DNA damage spectrum including base damage.

    • 著者名/発表者名
      R. Watanabe, T. Shiina, A. Yokoya
    • 学会等名
      12th International Workshop on Radiation Damage to DNA
    • 発表場所
      Courtyard Prague Flora(Prague, Czech Republic)
  • [学会発表] Dependence of the yields of AP sites and AP clusters produced in plasmid DNA on scavenging capacity and LET.

    • 著者名/発表者名
      T. Shiina, I. Shiraishi, U. Sugaya, M. Suzuki, R. Watanabe, A. Yokoya
    • 学会等名
      12th International Workshop on Radiation
    • 発表場所
      Courtyard Prague Flora(Prague, Czech Republic)
  • [学会発表] 低線量放射線の線量分布とDNA損傷分布の線量依存性

    • 著者名/発表者名
      渡辺立子
    • 学会等名
      放射線影響学会第55回大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 招待講演
  • [学会発表] APサイト及びこれを含むクラスターDNA損傷収率の放射線の線質およびLET依存性

    • 著者名/発表者名
      椎名卓也、白石伊代、菅谷雄基、渡辺立子、鈴木雅雄、横谷明徳
    • 学会等名
      放射線影響学会第55回大会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)

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公開日: 2014-07-24  

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