2012 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of kinetics and establishment of safety medical science on plasma nano material
| Project Area | Plasma medical innovation |
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| Project/Area Number |
24108009
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
田中 昭代 九州大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10136484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
板垣 奈穂 九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 准教授 (60579100)
林 信哉 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (40295019)
米須 章 琉球大学, 工学部, 教授 (90220764)
後藤 昌昭 佐賀大学, 医学部, 教授 (10145211)
柳生 義人 佐世保工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (40435483)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | プラズマ / ナノマテリアル / 健康影響評価 / 体内動態 / 医療科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【ナノマテリアル創成】プラズマ・ナノマテリアルのマクロ動態解析およびミクロ動態解析における毒性評価に不可欠なサイズを制御したナノマテリアル創成を目的とし、スパッタリング法を用いてナノ粒子の作製を行った。その結果、粒子径7nmのGeナノ粒子の作製を確認した。
【マクロ動態解析】Ⅰ.蛍光標識ナノ粒子（粒子径50nm）を用いて、ハムスターの気管および経口投与を行い、体内動態について評価した。蛍光顕微鏡を用いて、投与直後、1時間後、24時間後のナノ粒子の臓器沈着を経時的に検索した。その結果、① 気管内に投与した腎臓でナノ粒子を検出し、さらに、24時間尿中に多量の蛍光物質を認めた。②ナノ粒子は肺から肺胞壁毛細血管を通じて血行性に全身へ移行し、腎臓に集積することが明らかになった。③ 肝臓では蛍光強度が低く、ナノ粒子の沈着は明確には確認されなかった。④ 脾臓、膵臓、副腎に蛍光ナノ粒子の沈着がわずかに観察された。⑤ 経口投与において腎臓でナノ粒子の沈着が観察された。
Ⅱ.金属ナノ粒子であるCIGS粒子をラットの肺内に投与した。その結果、投与量依存性に肺障害程度は発現し、血清中にCIGS構成元素が検出され、亜慢性影響が認められた。
【ミクロ動態解析】大腸菌に沿面放電プラズマを用いて、プラズマ照射を行った。その結果、大腸菌の核酸が切断され、損傷されることが明らかになった。植物細胞へのプラズマの影響を評価するためにカイワレ大根にプラズマの照射を行った。プラズマ照射時間に依存して、成長に及ぼす影響が異なった。照射初期には成長が促進されたが、その後、抑制された。細胞内物質の酸化還元に起因している可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
【ナノマテリアル創成】マクロ動態解析およびミクロ動態解析実験にナノマテリアルを供給するためにナノ粒子の作製を目的とした。スパッタリング法を用いてGeナノ粒子を生成を確認し、当初の目的を達成した。
【マクロ動態解析】ナノマテリアルを種々の投与ルートで実験動物の体内に侵入させ、ナノマテリアルの毒性発現や体内動態の解明を目的として評価を行った。金属ナノ粒子を実験動物の気管内、経口的に実験動物に投与した結果、投与量依存性に肺毒性が発現し、さらに、気管や胃内に投与された蛍光ナノ粒子が体内の臓器への移行を観察し、当初の目的を達成した。
【ミクロ動態解析】ミクロの動態解析に際し、プラズマ源の検討を行い、沿面放電プラズマが最適であることを確認できた。プラズマ源の選定が確定したため、細菌や植物細胞へのプラズマ照射による影響評価が可能になり、当初の目的を達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【ナノマテリアル創成】様々な材料を用いたナノ粒子作製法の確立をめざし、Geナノ粒子作製ではTEM、XRD、分光光度計等によるサイズの確認を行う。さらに生体の非必須元素であるためインジウム（In）は体内での検出が容易である。そのため、Inナノ粒子作製を検討し、装置の立ち上げ、サイズの組成の確認を行う。
【マクロ動態解析】前年度はナノマテリアルの実験と動物の体内投与経路として、気管内および経口投与を用いた。本年度は前述の投与経路に加えて、静脈内、皮下、腹腔内投与を行い、投与経路によるナノマテリアルの毒性発現や体内分布の違いについて評価するものである。さらに、実験動物へのプラズマ照射実験を行うために、局部照射が可能なプラズマ源の機器の開発を行うものである。 さらに、哺乳類へのプラズマ照射の影響に加えて、遺伝子配列が確定しているカイコを用いて、急性毒性、次世代影響について検討する。
【ミクロ動態解析】プラズマ照射による大腸菌のDNA損傷箇所の特定や微生物や植物細胞に加えて、骨芽細胞、破骨細胞やタンパク質に及ぼす影響についての評価を推進する。
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