2021 Fiscal Year Annual Research Report
新概念高速液流気液界面プラズマによる短寿命活性種バイオサイエンスの基盤確立
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18H03687
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
金子 俊郎 東北大学, 工学研究科, 教授 (30312599)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高島 圭介 東北大学, 工学研究科, 助教 (70733161)
宮本 浩一郎 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70447142)
神崎 展 東北大学, 医工学研究科, 准教授 (10272262)
立川 正憲 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 教授 (00401810)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 気液界面プラズマ / 短寿命活性種 / 細胞応答 / 高速液流 / マイクロ流路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，「短寿命活性種」による細胞応答の機序解明と生命機能制御の学術基盤を創成することを目的としている．これまでの成果を踏まえて，2021年度は以下の成果を得た．
1．気液界面プラズマで生成される極短寿命活性種の選択計測手法の確立：これまでに，高速液流中での短寿命活性種の時空間分解計測に成功し，OHの表面局在分布と長寿命活性種による消費を考慮した反応拡散モデルを構築した．本年度は，短寿命活性種の時空間分解計測を活性酸素種以外に拡張し，特に活性窒素種の亜硝酸イオン（NO2－）の前駆体の実験的検出法を確立した．ニトロ化活性種の捕捉剤として有用なp-ヒドロキシフェニル酢酸（p-HPA）をプラズマ照射された液流へ射出し，NO2－の濃度減少分から前駆体の量を見積もったところ，NO2－前駆体の半減期が3 ms程度であることが分かった．また，NO2－前駆体の同定実験を進め，その有力候補としてN2O3を見出した．これらの発見は，これまで主要と考えられたNO2－生成経路と全く異なる新しい反応経路が存在することを示すものである．
2．高速液流への高密度短寿命活性種供給気液界面プラズマ発生技術の開発：高速液流に高密度活性種を供給できるプラズマ装置として，新たにアーク放電空気プラズマ源を製作し，アーク放電により原子状窒素を多量に生成し，気相中に合成される活性酸素・窒素種を変化させ，液相中に合成される活性窒素種を吸収分光法及び蛍光プローブ法を用いて検証した．
3．高速液流中の短寿命活性種の細胞への選択的作用手法の確立と細胞応答機序解明：これまでに確立した高速液流を流す微小流路途中に細胞・アミノ酸を配置するシステムを構築し，液相中の活性種によるアミノ酸（チロシン，システイン）の変化を計測し，特に短寿命活性窒素種がニトロ化をはじめとする種々の反応のトリガとなっていることを明らかにした．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(43 results)
