Novel Cell Function Control Using Plasma Selective Transport and Radical Reaction Delay under Tesla-class Strong Magnetic Field

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本研究では，テスラ級強磁場中での大気圧プラズマ照射による新規細胞機能制御法の確立に挑戦する．2022年度は，「②強磁場中のプラズマ生成荷電粒子の輸送特性と液相中生成活性種の解析」を遂行すべく，東北大学強磁場超伝導材料研究センターの超電導マグネット専用の装置を製作し，10テスラまでの強磁場を印加した環境下でのプラズマ挙動とプラズマ照射溶液の特性を調べる実験を行った．１．プラズマは，石英管内にヘリウムを流しながら，円筒状高電圧電極に低周波高電圧を印加することで生成した．この時，磁場は石英管の軸方向に印加した．OHラジカル検出試薬を，石英管末端からの距離を変えながら置くことで，軸方向OH生成能の距離依存性を調べたところ，印加磁場強度が8テスラ以上で急激にOH生成域が10mm程度減少した．このことは，プラズマプルームの軸方向進展長が短くなったことが要因と考えられる．２．OHラジカル検出試薬をあらかじめ混合した液体を用いた高速液柱流に対して，プラズマ照射することで，径方向OH生成能を調べた．プルーム長当たりの径方向OH生成能は，印加磁場強度が6テスラ程度までは磁場強度に対して単調増加し，8テスラ以上で急激に増加し，その後飽和傾向にあった．３．プラズマ照射高速液柱流中での反応過程を考察する目的で，純水を用いた高速液柱流に対してプラズマ照射し，長寿命活性種である過酸化水素と亜硝酸イオンの濃度およびpHの印加磁場強度依存性を計測した．その結果，過酸化水素濃度はOHラジカルと同様に8テスラ程度から増加するが，亜硝酸イオン濃度は磁場強度に依存しないことが分かった．また，pHは6テスラ以上で低下することが分かった．以上の結果より，印加磁場強度が8テスラ程度以上になることで，大気圧プラズマにおいてもプラズマの輸送特性が変化し，液相中に生成される活性種が変化することが初めて明らかとなった．