Book12
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[[Seminar]]
4.医療・バイオ応用プラズマ技術
*1.はじめに
近年、非真空でガス温度の低い「非平衡大気圧プラズマ」の...
*2.非平衡大気圧プラズマソース
はじめにプラズマ源の開発背景について触れておく。プラズ...
大気圧といった高い圧力では、粒子間の衝突が頻繁に生じ、...
プラズマは物質の第4状態などと言われるが、物質の状態は圧...
現在では、電気放電によりプラズマが大気圧下で低いガス温...
*3.プラズマバイオ事始め
農業や医療への応用は対象が生体となる。応用を述べる前に...
**3.1 生物の階層構造
ここに限ったことではないが、プラズマバイオは複雑な系で...
生物とは、生命を宿している「モノ」である。日本 語では生...
**3.2 生理状態と病理
正常な状態では、細胞は環境変化などに対して恒常的に応答...
**3.3 血液凝固、炎症
細胞の傷害の例には、外科手術が挙げられる。生体組織にメ...
自然血液凝固系では数多くの凝固因子の連鎖反応を生じて、C...
**3.4 生理状態の細胞:セントラルドグマの分子機械
なぜ細胞は刺激に対して順応できるのか、生命科学の現代の...
遺伝子を元にしてタンパク質の合成という、セントラルドグ...
多細胞生物の増殖では、細胞や細胞の集まりの発生において...
**3.5 ウイルス
細胞の分子機械の特徴をうまく利用するモノが存在する。こ...
**3.6 血糖値とホルモン(インシュリン)
分子機械により物質合成をおこなう細胞であるが、これを動か...
実際の生化学反応では、多くにアデノシン3リン酸(ATP)の...
その一つにグルコースの解糖系代謝によるATP産生がある。グル...
このATPをエネルギーとして利用し、アミノ酸をはじめ、脂肪...
血糖の調整にはインスリン分泌が重要な役割を担っているが...
**3.7 臓器再生
多細胞生物では、一つの受精卵から発生し、細胞は形質を変...
他方、生殖細胞など、一部の細胞では分化万能性をもち備え...
分化多能性細胞は、iPS細胞の開発により、体細胞内にyamana...
**3.8 がん(悪性新生物、悪性腫瘍)
通常なら細胞死していくはずの細胞が形質転換して新生(非...
がん原遺伝子とがん抑制遺伝子が存在することが明らかとな...
がんの増殖では代謝経路についても特徴が見つかっている。...
ほかにも、前述の創傷治癒過程で炎症によって血管新生を亢進...
**3.9 病原菌
ヒトや家畜にとって病原微生物による感染を知ろう。微生物...
外界を隔てる細胞の外膜は重要である。原虫では殻をもつし...
飢餓状態では化学シグナルを発して、融合したスラグ、塊を...
食物では、食べたときに感染する場合と細菌が産生する毒素...
病原微生物を絶つ場合、「滅菌」といえば病原菌をゼロとす...
生体防御機構には、自然免疫として異物を排除したり、獲得...
薬剤、抗生物質を使っていくと、いずれ耐性をもつ菌が出現...
*4.プラズマ農業応用
農業とは、土地を利用して有用な植物や動物を育成する産業...
食物という観点では、世界的に飢餓状態、栄養不良で数億人...
将来的には人口爆発といわれる世界人口の推移で100億人に達...
ここでは、殺菌と生長促進を例に挙げ、最近の成果を紹介す...
**4.1 殺菌:青果物の鮮度維持
青果物の鮮度維持を向上させることに、汚染されるカビの不...
この不活性化の作用機序には、カビの胞子に対して、物理的...
名古屋大学・橋爪らの研究から酸素原子を過剰に照射して不...
この酸化過程を、さらに解明するため、胞子のフリーラジカル...
次に、胞子に対してプラズマで生成した酸素原子(O 3P(3重...
他にも、プラズマの発する紫外線がDNA傷害を与えて、不活性...
市場で売られる野菜、果物などはビニール袋に入れられてい...
**4.2 生長促進:酸化ストレス
プラズマの農業応用については、静電気の利用にまで遡ると...
生体の死滅と生長といえば、相反することのように思われる...
プラズマから生体には、酸化ストレスという形で刺激が与え...
応用分野は広いにも関わらず限定的な紹介となってしまった...
*5.プラズマ医療応用
医療応用における止血、遺伝子導入・組織再生、がん治療を...
**5.1 マイルドプラズマ止血 [1]
第一に、産総研・池原らによって進められている血液凝固技...
現在、外科手術の現場では高周波凝固装置が使われる(こと...
一方、低温プラズマをもちいた場合(マイルドプラズマとも...
**5.2 プラズマ遺伝子導入 [5:2-4]
第二に、東北大学・金子らおよび愛媛大学・神野らによって...
現在では遺伝子導入方法は、1)電気穿孔(物理的)、2)薬剤...
物理的に膜に可逆的な穿孔をおこなう方法が電気穿孔法であ...
そのため、導入効率が高く、細胞生存率が高い遺伝子導入方...
**5.3 がん治療 [5:5-7]
第三に、名古屋大学・堀、吉川、水野らによって進められて...
低温プラズマを、細胞培養するシャーレに直接照射した場合...
さらに、名古屋大学・吉川らのグループでは、プラズマ照射...
富山大・近藤らはプラズマ照射される溶液には放射線の約200...
現在では、世界的に研究が進んでいるが、脳腫瘍をはじめ皮...
*6.今後の展望とまとめ
プラズマの農業応用には、殺菌をはじめとして、生長促進や...
プラズマの医療応用についても、背景を考えておく必要があ...
健康状態と疾病は段階的であり、不可逆的に病的な構造の進...
今回、プラズマの農業応用や医療応用に絞って最近の研究成...
*謝辞
本原稿をまとめるにあたり、堀勝教授をはじめとして名古屋...
*参照文献
[2:1] A. Schultz et al., IEEE Trans. Plasma Sci. 26 (1998...
[2:2] S. Kanazawa et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 21 (198...
[2:3] S. Okazaki et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 26 (1993...
[4:1] S. Iseki et al., Appl. Phys. Express 4 (2011) 11620...
[4:2] H. Hashizume et al., Japan. J. Appl. Phys. 54 (2015...
[4:3] K. Ishikawa et al., Appl. Phys. Lett. 101 (2012) 01...
[4:4] N. Misra et al., Food Eng. Rev. 3 (2011) 159.
[4:5] K. Takaki et al., J. Plasma Fusion Res. 8 (2009) 55...
[4:6] T. Kitazaki et al., Japan. J. Appl. Phys. 51 (2012)...
[5:1] Y. Ikehara et al., J. Photopolym. Sci. Technol. 26 ...
[5:2] S. Sasaki et al., Appl. Phys. Exp. 7 (2014) 026202.
[5:3] T. Kaneko et al., Biointerphases. 10 (2015) 029521
[5:4] M. Jinno et al., J. Photopolym. Sci. Technol. 27 (2...
[5:5] S. Iseki et al. Appl. Phys. Lett. 100 (2012)113702
[5:6] F. Utsumi et al., PLoS ONE 6 (2014) e81576.
[5:7] H. Tanaka et al., Plasma Med. 3 (2011) 265.
[5:8] H. Uchiyama et al., PLoS ONE 10 (2015) e0136956.
[5:9] Y. Okazaki et al., J. Clin. Biochem. Nutr. 55 (2014...
[5:10] S. Toyokuni et al., FEBS Lett. 358 (1996) 1.
参考文献 内容を紹介していないが、参考になる最近の報告を...
〇殺菌
[4:7] S. Ikawa et al., Plasma Process Polym. 7 (2010) 33.
[4:8] P. Lukes et al. Plasma Source Sci. Technol. 23 (201...
[4:9] Z. Machala et al., Plasma Process Polym. 10 (2013) ...
[4:10] H. Yasuda et al., Plasma Process Polym. 7 (2010) 3...
[4:11] H. Kurita et al., Appl. Phys. Lett. 99 (2011) 1915...
[4:12] H. Hashizume et al., Japan. J. Appl. Phys. 53 (201...
[4:13] S. Yonemori et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (20...
[4:14] W. Tian et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (2014) ...
[4:15] T. Murakami et al., Plasma Source Sci. Technol. 22...
[4:15] X. Lu et al., Plasma Source Sci. Technol. 21 (2012...
[4:16] A. Mai-Prochnow et al., Intern. J. Antimicrobial A...
[4:17] D. Ziuzina et al., Food Microbiol. 42 (2014) 109.
[4:18] X. Zhang et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 98 (...
[4:19] D. Xiao et al., J. Appl. Phys. 115 (2014) 033303.
[4:20] A. Mitra et al., Food Bioprocess Technol. 7 (2014)...
[4:21] M. Alkawareek et al., PLoS ONE 7 (2012) e44289.
〇医療応用
[5:11] T. Adachi et al., Free Rad. Biol. Med. 79 (2015) 2...
[5:12] I. Yajima et al., Exp. Dermat. 23 (2014) 424.
[5:13] Y. Omata et al., Environ. Health Prevent. Med. 19 ...
[5:14] M. Iida et al., Eur. J. Dermat. 24 (2014) 392.
[5:15] F. Ye et al., Sci. Rep. 5 (2015) 7705.
[5:16] T. Miura et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (2014)...
[5:17] T. Hirata et al., Japan. J. Appl. Phys. 53 (2014) ...
[5:18] C. Tsutsui et al., Japan. J. Appl. Phys. 53 (2014)...
[5:19] D. B. Graves, Phys. Plasma 21 (2014) 080901.
[5:20] M. Laroussi, Plasma Process Polym. 11 (2014) 1138.
[5:21] T. von Woedtke, Phys. Rep. Rev. Sect. Phys. Lett. ...
[5:22] R. Tiede et al., Contrib. Plasma Phys. (2014) 118.
[5:23] E. Takai et al., Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 0237...
[5:24] M. Yousfi et al., Fund. Clin. Phamacol. 28 (2014) ...
[5:25] B. Haertel et al. Biomol. Therapeutics 22 (2014) 4...
参考 以下の教科書群は理解の助けになる。本格的に学ぶ際、...
〇がんについて
・Kumar「ロビンス基礎病理学」第9版 豊國伸哉ら訳(丸善、2...
・DeVita「がんの分子生物学」(MED SI、2012)
〇生命科学について
・Alberts「細胞の分子生物学」中村桂子ら訳(ニュートン、20...
・Reeceら「キャンベル生物学」第9版(丸善、2013)
・NHK高校講座「生物基礎」
〇物理生物学について
・Phillips「細胞の物理生物学」笹井理生ら訳(共立出版、201...
・Atkins「生命科学のための物理化学」(東京化学同人、2014)
〇生化学について
・Voet「ヴォート生化学」上下巻(東京化学同人、2012)
・Berg「ストライヤー生化学」(東京化学同人、2013)
〇微生物 学について
・Strelkauskas「微生物 学 基礎から臨床へのアプローチ」(ME...
(c) Kenji Ishikawa
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[[Seminar]]
4.医療・バイオ応用プラズマ技術
*1.はじめに
近年、非真空でガス温度の低い「非平衡大気圧プラズマ」の...
*2.非平衡大気圧プラズマソース
はじめにプラズマ源の開発背景について触れておく。プラズ...
大気圧といった高い圧力では、粒子間の衝突が頻繁に生じ、...
プラズマは物質の第4状態などと言われるが、物質の状態は圧...
現在では、電気放電によりプラズマが大気圧下で低いガス温...
*3.プラズマバイオ事始め
農業や医療への応用は対象が生体となる。応用を述べる前に...
**3.1 生物の階層構造
ここに限ったことではないが、プラズマバイオは複雑な系で...
生物とは、生命を宿している「モノ」である。日本 語では生...
**3.2 生理状態と病理
正常な状態では、細胞は環境変化などに対して恒常的に応答...
**3.3 血液凝固、炎症
細胞の傷害の例には、外科手術が挙げられる。生体組織にメ...
自然血液凝固系では数多くの凝固因子の連鎖反応を生じて、C...
**3.4 生理状態の細胞:セントラルドグマの分子機械
なぜ細胞は刺激に対して順応できるのか、生命科学の現代の...
遺伝子を元にしてタンパク質の合成という、セントラルドグ...
多細胞生物の増殖では、細胞や細胞の集まりの発生において...
**3.5 ウイルス
細胞の分子機械の特徴をうまく利用するモノが存在する。こ...
**3.6 血糖値とホルモン(インシュリン)
分子機械により物質合成をおこなう細胞であるが、これを動か...
実際の生化学反応では、多くにアデノシン3リン酸(ATP)の...
その一つにグルコースの解糖系代謝によるATP産生がある。グル...
このATPをエネルギーとして利用し、アミノ酸をはじめ、脂肪...
血糖の調整にはインスリン分泌が重要な役割を担っているが...
**3.7 臓器再生
多細胞生物では、一つの受精卵から発生し、細胞は形質を変...
他方、生殖細胞など、一部の細胞では分化万能性をもち備え...
分化多能性細胞は、iPS細胞の開発により、体細胞内にyamana...
**3.8 がん(悪性新生物、悪性腫瘍)
通常なら細胞死していくはずの細胞が形質転換して新生(非...
がん原遺伝子とがん抑制遺伝子が存在することが明らかとな...
がんの増殖では代謝経路についても特徴が見つかっている。...
ほかにも、前述の創傷治癒過程で炎症によって血管新生を亢進...
**3.9 病原菌
ヒトや家畜にとって病原微生物による感染を知ろう。微生物...
外界を隔てる細胞の外膜は重要である。原虫では殻をもつし...
飢餓状態では化学シグナルを発して、融合したスラグ、塊を...
食物では、食べたときに感染する場合と細菌が産生する毒素...
病原微生物を絶つ場合、「滅菌」といえば病原菌をゼロとす...
生体防御機構には、自然免疫として異物を排除したり、獲得...
薬剤、抗生物質を使っていくと、いずれ耐性をもつ菌が出現...
*4.プラズマ農業応用
農業とは、土地を利用して有用な植物や動物を育成する産業...
食物という観点では、世界的に飢餓状態、栄養不良で数億人...
将来的には人口爆発といわれる世界人口の推移で100億人に達...
ここでは、殺菌と生長促進を例に挙げ、最近の成果を紹介す...
**4.1 殺菌:青果物の鮮度維持
青果物の鮮度維持を向上させることに、汚染されるカビの不...
この不活性化の作用機序には、カビの胞子に対して、物理的...
名古屋大学・橋爪らの研究から酸素原子を過剰に照射して不...
この酸化過程を、さらに解明するため、胞子のフリーラジカル...
次に、胞子に対してプラズマで生成した酸素原子(O 3P(3重...
他にも、プラズマの発する紫外線がDNA傷害を与えて、不活性...
市場で売られる野菜、果物などはビニール袋に入れられてい...
**4.2 生長促進:酸化ストレス
プラズマの農業応用については、静電気の利用にまで遡ると...
生体の死滅と生長といえば、相反することのように思われる...
プラズマから生体には、酸化ストレスという形で刺激が与え...
応用分野は広いにも関わらず限定的な紹介となってしまった...
*5.プラズマ医療応用
医療応用における止血、遺伝子導入・組織再生、がん治療を...
**5.1 マイルドプラズマ止血 [1]
第一に、産総研・池原らによって進められている血液凝固技...
現在、外科手術の現場では高周波凝固装置が使われる(こと...
一方、低温プラズマをもちいた場合(マイルドプラズマとも...
**5.2 プラズマ遺伝子導入 [5:2-4]
第二に、東北大学・金子らおよび愛媛大学・神野らによって...
現在では遺伝子導入方法は、1)電気穿孔(物理的)、2)薬剤...
物理的に膜に可逆的な穿孔をおこなう方法が電気穿孔法であ...
そのため、導入効率が高く、細胞生存率が高い遺伝子導入方...
**5.3 がん治療 [5:5-7]
第三に、名古屋大学・堀、吉川、水野らによって進められて...
低温プラズマを、細胞培養するシャーレに直接照射した場合...
さらに、名古屋大学・吉川らのグループでは、プラズマ照射...
富山大・近藤らはプラズマ照射される溶液には放射線の約200...
現在では、世界的に研究が進んでいるが、脳腫瘍をはじめ皮...
*6.今後の展望とまとめ
プラズマの農業応用には、殺菌をはじめとして、生長促進や...
プラズマの医療応用についても、背景を考えておく必要があ...
健康状態と疾病は段階的であり、不可逆的に病的な構造の進...
今回、プラズマの農業応用や医療応用に絞って最近の研究成...
*謝辞
本原稿をまとめるにあたり、堀勝教授をはじめとして名古屋...
*参照文献
[2:1] A. Schultz et al., IEEE Trans. Plasma Sci. 26 (1998...
[2:2] S. Kanazawa et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 21 (198...
[2:3] S. Okazaki et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 26 (1993...
[4:1] S. Iseki et al., Appl. Phys. Express 4 (2011) 11620...
[4:2] H. Hashizume et al., Japan. J. Appl. Phys. 54 (2015...
[4:3] K. Ishikawa et al., Appl. Phys. Lett. 101 (2012) 01...
[4:4] N. Misra et al., Food Eng. Rev. 3 (2011) 159.
[4:5] K. Takaki et al., J. Plasma Fusion Res. 8 (2009) 55...
[4:6] T. Kitazaki et al., Japan. J. Appl. Phys. 51 (2012)...
[5:1] Y. Ikehara et al., J. Photopolym. Sci. Technol. 26 ...
[5:2] S. Sasaki et al., Appl. Phys. Exp. 7 (2014) 026202.
[5:3] T. Kaneko et al., Biointerphases. 10 (2015) 029521
[5:4] M. Jinno et al., J. Photopolym. Sci. Technol. 27 (2...
[5:5] S. Iseki et al. Appl. Phys. Lett. 100 (2012)113702
[5:6] F. Utsumi et al., PLoS ONE 6 (2014) e81576.
[5:7] H. Tanaka et al., Plasma Med. 3 (2011) 265.
[5:8] H. Uchiyama et al., PLoS ONE 10 (2015) e0136956.
[5:9] Y. Okazaki et al., J. Clin. Biochem. Nutr. 55 (2014...
[5:10] S. Toyokuni et al., FEBS Lett. 358 (1996) 1.
参考文献 内容を紹介していないが、参考になる最近の報告を...
〇殺菌
[4:7] S. Ikawa et al., Plasma Process Polym. 7 (2010) 33.
[4:8] P. Lukes et al. Plasma Source Sci. Technol. 23 (201...
[4:9] Z. Machala et al., Plasma Process Polym. 10 (2013) ...
[4:10] H. Yasuda et al., Plasma Process Polym. 7 (2010) 3...
[4:11] H. Kurita et al., Appl. Phys. Lett. 99 (2011) 1915...
[4:12] H. Hashizume et al., Japan. J. Appl. Phys. 53 (201...
[4:13] S. Yonemori et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (20...
[4:14] W. Tian et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (2014) ...
[4:15] T. Murakami et al., Plasma Source Sci. Technol. 22...
[4:15] X. Lu et al., Plasma Source Sci. Technol. 21 (2012...
[4:16] A. Mai-Prochnow et al., Intern. J. Antimicrobial A...
[4:17] D. Ziuzina et al., Food Microbiol. 42 (2014) 109.
[4:18] X. Zhang et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 98 (...
[4:19] D. Xiao et al., J. Appl. Phys. 115 (2014) 033303.
[4:20] A. Mitra et al., Food Bioprocess Technol. 7 (2014)...
[4:21] M. Alkawareek et al., PLoS ONE 7 (2012) e44289.
〇医療応用
[5:11] T. Adachi et al., Free Rad. Biol. Med. 79 (2015) 2...
[5:12] I. Yajima et al., Exp. Dermat. 23 (2014) 424.
[5:13] Y. Omata et al., Environ. Health Prevent. Med. 19 ...
[5:14] M. Iida et al., Eur. J. Dermat. 24 (2014) 392.
[5:15] F. Ye et al., Sci. Rep. 5 (2015) 7705.
[5:16] T. Miura et al., J. Phys. D: Appl. Phys. 47 (2014)...
[5:17] T. Hirata et al., Japan. J. Appl. Phys. 53 (2014) ...
[5:18] C. Tsutsui et al., Japan. J. Appl. Phys. 53 (2014)...
[5:19] D. B. Graves, Phys. Plasma 21 (2014) 080901.
[5:20] M. Laroussi, Plasma Process Polym. 11 (2014) 1138.
[5:21] T. von Woedtke, Phys. Rep. Rev. Sect. Phys. Lett. ...
[5:22] R. Tiede et al., Contrib. Plasma Phys. (2014) 118.
[5:23] E. Takai et al., Appl. Phys. Lett. 104 (2014) 0237...
[5:24] M. Yousfi et al., Fund. Clin. Phamacol. 28 (2014) ...
[5:25] B. Haertel et al. Biomol. Therapeutics 22 (2014) 4...
参考 以下の教科書群は理解の助けになる。本格的に学ぶ際、...
〇がんについて
・Kumar「ロビンス基礎病理学」第9版 豊國伸哉ら訳(丸善、2...
・DeVita「がんの分子生物学」(MED SI、2012)
〇生命科学について
・Alberts「細胞の分子生物学」中村桂子ら訳(ニュートン、20...
・Reeceら「キャンベル生物学」第9版(丸善、2013)
・NHK高校講座「生物基礎」
〇物理生物学について
・Phillips「細胞の物理生物学」笹井理生ら訳(共立出版、201...
・Atkins「生命科学のための物理化学」(東京化学同人、2014)
〇生化学について
・Voet「ヴォート生化学」上下巻(東京化学同人、2012)
・Berg「ストライヤー生化学」(東京化学同人、2013)
〇微生物 学について
・Strelkauskas「微生物 学 基礎から臨床へのアプローチ」(ME...
(c) Kenji Ishikawa
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