Physical state and reactivity of highly concentrated hydrogen peroxide clusters induced by X-ray or carbon-ion beam in water

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本研究では、X線および炭素線が水中に生じる高濃度過酸化水素（H2O2）クラスターの状態の詳細を調べるとともに、その反応性について検討し、生物影響への関与を検証する。放射線の生物影響は主に、水の放射線分解により生じる活性種により生じる（間接効果）と考えられ、その主要因は、水由来の活性種の中でも特に酸化反応性の高いヒドロキシルラジカル（・OH）と考えられてきた。一方、比較的反応性の低いH2O2は、これまであまり重要視されていなかった。しかしながら、極めて密な・OHの生成に伴って高濃度のH2O2がクラスター状に生成することが確認され、その反応性が憂慮される。濃度の高いH2O2は酸化力も高く、そのような状態が細胞内に生成した場合には、その周囲の物質への酸化的障害の引き金となる可能性が高い。しかもこの状態は、拡散して濃度が薄まるか、あるいは集団として何かと反応してしまうかするまで、比較的長時間、存在すると予想できる。そのため、この高濃度H2O2クラスターが放射線生物影響の要因となっている可能性がある。2021年度は、炭素線が大気下および低酸素条件下で水中に生じる過酸化水素クラスターの状態について調べた。2022年度は、H2O2が濃度に依存してDNA切断活性を示すこと、および低酸素条件でそれが増強されることを明らかにした。