炎症持続に着目した炭素繊維の安全性検証と評価基準の確立-国際標準を志向して-

以持续炎症为重点的碳纤维安全验证评价标准的建立 - 瞄准国际标准 -

• 批准号: 20J11212
• 负责人: 森山 章弘
• 金额: $ 1.58万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J11212/
• 关键词: 炭素材料; 安全性評価; 細胞試験

炭素繊維の数少ない健康影響調査においても, 健康障害の発生可能性の低さを紹介しているが繊維長の短い炭素繊維については曝露想定がされておらず, 有害性知見も極めて少ない。今後は製造現場に限らず, リサイクルや新たな廃棄技術の開発による微細な炭素繊維の曝露機会の増大が考えられる。そこで本研究では, 微細化した炭素繊維の影響を炎症持続の観点から分子レベルでの理解を目指した。まずは炭素繊維をボールミルで破砕し, 微細炭素繊維(milled Carbon Fiber; mCF)を得た。細胞試験に供するためには, 被験材料の分散調製が必要であるため, ナノ材料の分散調製で用いられる細胞低刺激性のウシ血清アルブミン(BSA)と混合する方法を試した。つまり, 10 mg/mLに調製したBSA溶液と被験材料を滅菌したバイアル瓶へ入れ, ソニケーションを経てmCF分散液を得た。こうして得た分散調製液と, 同様の操作で, カーボンナノチューブ(CNT)・カーボンブラック(CB)も調製し比較試料とした。細胞有害性の指標として, 被験材料の曝露後の細胞代謝活性と細胞膜損傷を測定したが結果としてmCFにおいて著しい細胞有害性は確認されなかった。またこれら被験材料の曝露後, 経時的にRNAを抽出し, 炎症関連遺伝子の発現量をリアルタイムPCRで定量した。炎症を引き起こすLPS(Lipopolysaccharide;リポ多糖)についても比較対象とし同様の測定を実施したが, 炎症関連遺伝子の経時的な発現ピークがmCF含め炭素系ナノ材料と異なることが明らかになった。微細化による炭素繊維の著しい細胞有害性は確認されなかったが, 細胞応答については網羅的遺伝子発現解析などを用いて炎症関連遺伝子以外についても調査検討していく必要がある。

The number of carbon atoms in the health effects study is very small, the probability of health hazards is low, and the exposure to carbon atoms is very small. In the future, production site restrictions will be imposed, and the opportunities for exposure to fine carbon particles will increase due to the development of new technologies. This study is aimed at understanding the effects of micronization on inflammation and molecular biology. Carbon Fiber (mCF) is a fine Carbon fiber (mCF). Cell test: It is necessary to disperse and modulate the substrate material. It is necessary to disperse and modulate the substrate material with low cell irritation and serum albumin (BSA) and mixture method. 10 mg/mL BSA solution was prepared and the coating material was sterilized. The solution was prepared from mCF dispersion. The dispersion solution was obtained and the same operation was carried out. Cell harmfulness indicators, cell metabolic activity after exposure to the coated material, and cell membrane damage were determined. After exposure to the coating material, RNA was extracted from the tissue and the expression of inflammation-related proteins was quantified by PCR. Inflammation is caused by LPS(Lipopolysaccharide), which is used to compare and measure the same kind of substances. The occurrence of inflammation-related substances in the process of inflammation is also discussed. The cellular harmfulness of micronized carbon particles is confirmed by the analysis of the occurrence of genes in the cellular response, and the investigation of inflammation related genes is necessary.