【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.29】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NU0245
利用課題名 / Title
大気圧プラズマのバイオ応用に関する研究
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代バイオマテリアル/Next-generation biomaterials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ラジカル分析,ESR,大気圧プラズマ,・OH,プラズマ殺菌
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
伊藤 昌文
所属名 / Affiliation
名城大学 理工学部 電気電子工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
近藤 博基 准教授（名古屋大学 低温プラズマ科学研究センター）
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-235：超高密度大気圧プラズマ装置
NU-236：In-situ電子スピン共鳴
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
大気圧プラズマの農業応用に向けた基礎研究として、プラズマで生成される気相中のラジカルが液体と反応するか、直接液中の細胞と反応して取り込まれ、殺菌されるかをESR等を用いて分析した。
実験 / Experimental
超高密度大気圧プラズマ装置（NU-235）などを用いて、緩衝液でｐHを固定した溶液などを処理して、液中に供給されるヒドロキシルラジカル（・OH）などを専用のラジカルトラップ剤とESR（NU-236）を用いて分析した。これらの振る舞いと大腸菌の殺菌率などとの相関を見ることで、これらのラジカルの殺菌への寄与を検討した。
結果と考察 / Results and Discussion
プラズマ中の酸素系のラジカルのみをラジカルトラップ剤を入れpHを固定した緩衝液に照射して、・OHラジカルや・OOHの生成量の振る舞いをESRで計測した。Fig.1に・OHラジカルがトラップされたESR信号の溶液pH依存性の例を示す。Fig.1から明らかなように pHが高いほど・OHのESR信号強度が高くなり、・OH密度が多くなっていることが分かる。一方、・OOHはどのpH領域でも信号が観測されず、検出限界濃度以下であることが分かる。さらに、大腸菌の殺菌率のpH依存性を別途測定した結果、pHが高いほど殺菌率は低くなり、・OHラジカルの挙動とは全く逆の振る舞いをすることから、・OHラジカルや検出されなかった・OOHラジカルは、この系においては、主要な殺菌因子ではないことが判明した。今後は、これら以外のラジカルとの殺菌の相関について研究を進め、主要な殺菌因子を特定することが、プラズマによる液中殺菌応用において重要な知見となる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig.1 ・OHラジカルESR信号強度の溶液pH依存性
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
共同研究者：国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学低温プラズマ科学研究センター・近藤博基准教授
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- (1) H. A. Yamamoto, N. Iwata, M. Hori and M. Ito, “Lifetime Extension of Bactericidal Species in Oxygen-Radical-Irradiated Water with Temperature Control”, The 32nd Annual Meeting of MRS-J, International symposium: Plasma Lifesciences, L-O6-010, Yokohama, Japan, Dec.6 , 2022.
- (2) H. A. Yamamoto, N. Iwata, M. Hori and M. Ito, "Lifetime of Bactericidal Species Generated in Water Irradiated with Oxygen Radicals" 15th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials/ 16th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science, 09aE04O, Gifu, Japan, March.9, 2023.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件