JP2020198840A - 性質変化方法及びプラズマ生成装置 - Google Patents
性質変化方法及びプラズマ生成装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020198840A JP2020198840A JP2019109476A JP2019109476A JP2020198840A JP 2020198840 A JP2020198840 A JP 2020198840A JP 2019109476 A JP2019109476 A JP 2019109476A JP 2019109476 A JP2019109476 A JP 2019109476A JP 2020198840 A JP2020198840 A JP 2020198840A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cells
- ozone
- oxygen
- solution
- property
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 51
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 51
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 19
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 210000002865 immune cell Anatomy 0.000 claims description 41
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 5
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract description 12
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 51
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 108010074328 Interferon-gamma Proteins 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 102000008070 Interferon-gamma Human genes 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 229960003130 interferon gamma Drugs 0.000 description 9
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 7
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 7
- 210000003819 peripheral blood mononuclear cell Anatomy 0.000 description 6
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 4
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 210000004443 dendritic cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000009169 immunotherapy Methods 0.000 description 4
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 4
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 2
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 2
- 101000914514 Homo sapiens T-cell-specific surface glycoprotein CD28 Proteins 0.000 description 2
- 108060003951 Immunoglobulin Proteins 0.000 description 2
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 2
- 102000014150 Interferons Human genes 0.000 description 2
- 108010050904 Interferons Proteins 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 241000224016 Plasmodium Species 0.000 description 2
- 102100027213 T-cell-specific surface glycoprotein CD28 Human genes 0.000 description 2
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 2
- 230000030741 antigen processing and presentation Effects 0.000 description 2
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 2
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 2
- 210000003719 b-lymphocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 2
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 2
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 2
- 102000018358 immunoglobulin Human genes 0.000 description 2
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 2
- 229940079322 interferon Drugs 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005949 ozonolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 102100037850 Interferon gamma Human genes 0.000 description 1
- 108010002350 Interleukin-2 Proteins 0.000 description 1
- 108090000978 Interleukin-4 Proteins 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 210000002443 helper t lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 230000036737 immune function Effects 0.000 description 1
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 208000028867 ischemia Diseases 0.000 description 1
- 210000004698 lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 201000004792 malaria Diseases 0.000 description 1
- 210000004962 mammalian cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000822 natural killer cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000440 neutrophil Anatomy 0.000 description 1
- 210000002997 osteoclast Anatomy 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 210000004180 plasmocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002062 proliferating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】オゾン（Ｏ３）を活性酸素（Ｏ＊）に分解し、活性酸素（Ｏ＊）を利用して対象物の性質を変化させる性質変化方法等を提供する。【解決手段】性質を変化させる対象となる対象物が溶液中に浸漬されており、当該溶液に対して大気圧中でオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給し、前記対象物の性質を変化する。また、溶液中にオゾン分解触媒として機能する金属イオン等が含まれる。対象物が免疫細胞である場合に、当該免疫細胞を活性因子により活性化した状態で前記オゾン（Ｏ３）の供給が行われることで、免疫細胞の活性化を飛躍的に向上させることが可能となる。【選択図】図１
Description
本発明は、活性酸素（Ｏ＊）を利用して対象物の性質を変化させる性質変化方法等に関する。
マクロファージやＴ細胞などの免疫細胞を体外で増殖させ、増殖した免疫細胞を再び体内に戻すことで病原体を攻撃し治療する免疫治療が行われている。免疫細胞を体外で増殖させる場合には、インターフェロンや免疫グロブリンを添加し免疫細胞を活性化させる方法が一般的に行われている。
しかしながら、例えばガンの免疫治療では、リンパ球を体内から採取した後、治療に必要な細胞数まで増殖させるのに３週間程度を要する。そのため、急を要するガン患者には免疫治療の適応が困難となる場合もある。このようなことから、インターフェロンや免疫グロブリン等の免疫細胞の活性化薬剤では、免疫細胞の活性化及び増殖速度の向上には限界があり、活性化及び増殖の高速化が強く望まれている。
特許文献１は、炎症症状（好ましくは虚血に関連する症状）を治療するための薬剤であって、ａ）末梢血単核球（peripheral blood mononuclear cell;PBMC）またはそのサブセット（Ｔ細胞、Ｂ細胞、ＭＫ細胞）を含有する生理的溶液、またはｂ）上記溶液ａ）の上清を包含し、上記溶液ａ）が、ＰＢＭＣまたはそのサブセットを、ＰＢＭＣ増殖物質およびＰＢＭＣ活性化物質を含有しない生理的溶液中で少なくとも１時間培養することによって得られる薬剤に関するものであり、ＰＢＭＣがオゾンによりストレスを誘発する条件下で培養されることが記載されている。
しかしながら、特許文献１に示す技術は、ストレスを誘発する条件の一つとして活性酸素の一種であるオゾンが挙げられているが、オゾンが具体的にどのような条件下でどのように作用してストレスを誘発するのかは記載されていない。何かの刺激により多少免疫細胞が活性化することがあったとしても、十分な数の免疫細胞を高速に活性化及び増殖するのは困難性が高いものであり、特許文献１に示す技術では不十分であるという課題を有する。
本発明は、オゾン（Ｏ３）を活性酸素（Ｏ＊）に分解し、活性酸素（Ｏ＊）を利用して対象物の性質を変化させる性質変化方法等を提供する。
本発明に係る性質変化方法は、性質を変化させる対象となる対象物が溶液中に浸漬されており、当該溶液に対して大気圧中でオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給し、前記対象物の性質を変化するものである。
このように、本発明に係る性質変化方法においては、対象物が溶液中に浸漬されており、当該溶液に対して大気圧中でオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給し、前記対象物の性質を変化するため、オゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）とに分解して活性酸素（Ｏ＊）を対象物に供給することで、極短寿命の活性酸素を用いて対象物の性質変化を精密にコントロールしながら効果的に行うことができるという効果を奏する。ここで言う性質変化とは、例えばタンパク質の変性であったり、後述する免疫細胞の活性化や増殖が含まれるものである。
本発明に係る性質変化方法は、前記溶液中にオゾン分解触媒として機能する金属イオンが含まれるものである。
このように、本発明に係る性質変化方法においては、溶液中にオゾン分解触媒として機能する金属イオンが含まれるため、溶液に向けてオゾン（Ｏ３）を放出するだけで当該溶液の表面にてオゾン（Ｏ３）が金属イオンを触媒として分解され、溶液中の対象物に酸素ラジカル（Ｏ＊）を十分に供給することができるという効果を奏する。
本発明に係る性質変化方法は、前記対象物が免疫細胞であり、当該免疫細胞を活性因子により活性化した状態で前記オゾン（Ｏ３）の供給が行われるものである。
このように、本発明に係る性質変化方法においては、対象物が免疫細胞であり、当該免疫細胞を活性因子により活性化した状態で前記オゾン（Ｏ３）の供給が行われるため、後述する実験結果に示すように、免疫細胞の活性化及び高速化を促進して飛躍的に向上させることができるという効果を奏する。また、上述したように、免疫細胞が活性化した状態でさらに活性化を促進する場合に、薬剤ではなく極短寿命の活性酸素を用いることで、免疫細胞の活性化の程度を精密にコントロールしながら効果的に行うことができるという効果を奏する。
本発明に係る性質変化方法は、前記オゾン（Ｏ３）の供給が、プラズマ発生装置に少なくとも酸素（Ｏ２）ガスを供給することで行われるものである。
このように、本発明に係る性質変化方法においては、前記オゾン（Ｏ３）の供給が、プラズマ発生装置に少なくとも酸素（Ｏ２）ガスを供給することで行われるため、プラズマ発生装置で容易にオゾン（Ｏ３）を生成して供給することが可能になるという効果を奏する。
本発明に係るプラズマ生成装置は、酸素ガスを貯留する酸素ガスボンベと、前記酸素ガスボンベからの酸素ガスが流入され、接地電極となる筒状電極の内壁面に接触するように略同一形状の筒状の絶縁チューブを有し、さらに当該絶縁チューブの内壁面に接触するように当該絶縁チューブの筒状内を鉛直方向に向かって螺旋状に巻回される導電性のコイルを有するプラズマ生成手段と、前記コイルに交流電圧を供給する電力供給手段とを備えるものである。
このように、本発明に係るプラズマ生成装置においては、酸素ガスが流入され、接地電極となる筒状電極の内壁面に接触するように略同一形状の筒状の絶縁チューブを有し、さらに当該絶縁チューブの内壁面に接触するように当該絶縁チューブの筒状内を鉛直方向に向かって螺旋状に巻回される導電性のコイルを有するため、コイルに交流の高電圧を印加することでコイル表面と絶縁チューブとの間に酸素プラズマを発生し、効率的にオゾン（Ｏ３）を生成することが可能になるという効果を奏する。
本発明に係るプラズマ生成装置は、性質を変化させる対象物及び／又は当該対象物近傍の環境に関するパラメータを測定する測定センサを備え、前記電力供給手段が、前記測定センサの測定結果に基づいて前記コイルに供給する電圧値を調整する制御部を有するものである。
このように、本発明に係るプラズマ生成装置においては、性質を変化させる対象物及び／又は当該対象物近傍の環境に関するパラメータを測定する測定センサを備え、前記電力供給手段が、前記測定センサの測定結果に基づいて前記コイルに供給する電圧値を調整する制御部を有するため、対象物の性質変化に最も適正な環境状態を常に維持しながらオゾン（Ｏ３）を供給することが可能になるという効果を奏する。
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る性質変化方法について、図１ないし図５を用いて説明する。本実施形態に係る性質変化方法は、例えば免疫細胞にオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給することで、免疫細胞を刺激し活性化するものである。オゾン（Ｏ３）はオゾン分解触媒を介することでＯ３→Ｏ２＋Ｏ＊となり、この活性酸素（Ｏ＊）が免疫細胞に供給されることで免疫細胞を効率的に活性化又は不活化することができる。
本実施形態に係る性質変化方法について、図１ないし図５を用いて説明する。本実施形態に係る性質変化方法は、例えば免疫細胞にオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給することで、免疫細胞を刺激し活性化するものである。オゾン（Ｏ３）はオゾン分解触媒を介することでＯ３→Ｏ２＋Ｏ＊となり、この活性酸素（Ｏ＊）が免疫細胞に供給されることで免疫細胞を効率的に活性化又は不活化することができる。
図１は、本実施形態に係る性質変化方法の処理概要の一例を示す図である。図１（Ａ）は、例えば、金属イオン（例えば、ナトリウム（Ｎａ）イオン，カルシウム（Ｃａ）イオン，カリウム（Ｋ）イオン，マンガン（Ｍｎ）イオン等）が含まれる培養液１０に免疫細胞１１が培養されており、この培養液１０に対してオゾン（Ｏ３）供給源１２からオゾン（Ｏ３）が供給される。供給されたオゾン（Ｏ３）は、培養液１０に含まれる金属イオンがオゾン分解触媒となって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）とに分解される。分解して生成した活性酸素（Ｏ＊）は、そのまま培養液１０中の免疫細胞１１を刺激することで免疫細胞を活性化することができる。
なお、このとき培養液１０の液位が深い場合は、例えばバブリングを行うことでオゾン（Ｏ３）を液中で放出するようにしてもよい。そうすることで、培養液１０中の金属イオンが触媒として十分に機能し、免疫細胞１１に対して活性酸素（Ｏ＊）を十分に供給することが可能となる。また、培養液の液位が浅い場合は、外部からオゾン（Ｏ３）を吹き付けることで免疫細胞１１に対して活性酸素（Ｏ＊）を十分に供給することが可能となる
また、図１（Ｂ）は、例えば、タンパク質に対して紫外線を照射しながらオゾン（Ｏ３）供給源１２からオゾン（Ｏ３）が供給されている。供給されたオゾン（Ｏ３）は、紫外線がオゾン分解触媒となって酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）とに分解される。分解して生成した活性酸素（Ｏ＊）は、タンパク質を変性させることができる。
なお、図１（Ａ）において免疫細胞を活性化する際に図１（Ｂ）に示すような紫外線をオゾン分解触媒として用いて活性酸素（Ｏ＊）を供給するようにしてもよいし、逆に、図１（Ｂ）においてタンパク質を変性させる際に図１（Ａ）に示すような金属イオンが含まれる溶液に入れた状態で当該金属イオンをオゾン分解触媒として活性酸素（Ｏ＊）を供給するようにしてもよい。また、金属イオンや紫外線等の異なる種別のオゾン分解触媒を組み合わせて使用してもよい。
さらに、オゾン分解触媒として上記金属イオンや紫外線以外にも、例えば非貴金属系触媒等を利用することもできる。
さらにまた、図１（Ａ）に示す免疫細胞には、例えば好中球、マクロファージ、Ｔ細胞、Ｂ細胞、樹状細胞、ＮＫ細胞、形質細胞、破骨細胞等が含まれる。また、図１（Ｂ）に示すタンパク質として、例えばホルモンやサイトカイン（生理活性タンパク質）等が含まれる。
次に、性質変化の対象を免疫細胞とする（ここでは、Ｔ細胞とする）場合に、予め試薬などの活性因子によりＴ細胞を活性化しておき、そこにオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給する。活性化されていない未活性化Ｔ細胞は、例えば以下のような方法により活性化されることが知られている。
（１）細菌やウイルスや細胞を貧食した樹状細胞やマクロファージの抗原提示
（２）人工的に抗原を貪食させた樹状細胞やマクロファージの抗原提示
（３）Ｔ細胞上のＣＤ３／ＣＤ２８ＴＣＲと結合可能なモノクローナル抗体を付加した微粒子の付与
（４）サイトカイン、ＩＦＮ−γ（ｇａｍｍａ）、ＩＬ−２、ＩＬ−４の付与
（１）細菌やウイルスや細胞を貧食した樹状細胞やマクロファージの抗原提示
（２）人工的に抗原を貪食させた樹状細胞やマクロファージの抗原提示
（３）Ｔ細胞上のＣＤ３／ＣＤ２８ＴＣＲと結合可能なモノクローナル抗体を付加した微粒子の付与
（４）サイトカイン、ＩＦＮ−γ（ｇａｍｍａ）、ＩＬ−２、ＩＬ−４の付与
これらの方法により未活性化Ｔ細胞はヘルパーＴ細胞や攻撃性Ｔ細胞へと分化する。図２は、未活性化Ｔ細胞が活性化するイメージ図である。図２（Ａ）は体内（ｉｎ ｖｉｖｏ）における未活性化Ｔ細胞の活性化のイメージ図であり、上記（１）を模式的に示したものである。また、図２（Ｂ）は体外（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）における未活性化Ｔ細胞の活性化のイメージ図であり、上記（３）の方法を模式的に示したものである。
図２（Ａ）においては、樹状細胞が細胞やウイルスを貪食することで、Ｔ細胞上のＣＤ３／ＣＤ２８ＴＣＲと結合し、抗原が提示されてＴ細胞が活性化する様子を示している。図２（Ｂ）においては、Ｔ細胞にＣＤ３／ＣＤ２８ＴＣＲと結合可能なモノクローナル抗体を結合した微粒子が付与されてＴ細胞が活性化する様子を示している。
このような活性化の手法に関して、近年注目されている免疫療法では、生体から１０３個／ｍｌ程度の未活性化Ｔ細胞を取得し、これらの手法を用いてＴ細胞を活性化させ、細胞数が１０８個／ｍｌ程度となった後に再び体内に戻すことが行われている。しかしながら、上記の方法ではＴ細胞を１０３個／ｍｌから１０８個／ｍｌまで増加させるのに２〜３週間程度の時間を要しており、効果的な治療の障害となっている。Ｔ細胞以外にも他の免疫細胞、マクロファージ、Ｂ細胞においても同様な増殖速度の問題が生じている。
本実施形態においては、上記のような手法により予めＴ細胞を活性化した状態で更にオゾン（Ｏ３）を供給する。Ｔ細胞は上記方法により弱い活性化又は活性化しやすい状態となっており、そこにオゾン（Ｏ３）が供給されて活性酸素（Ｏ＊）の刺激を受けることで、より多くのＴ細胞を活性化することが可能となる。
次にオゾン（Ｏ３）及び活性酸素（Ｏ＊）の生成方法について説明する。図３は、本実施形態に係る性質変化方法に用いる活性酸素生成装置の構成を示す図である。図３において、酸素（Ｏ２）ガスが密封された酸素ガスボンベ３１と、当該酸素ガスボンベ３１に連結し乾燥を防止するための水（Ｈ２Ｏ）が貯留された水ボトル３２と、酸素ガスボンベ３１及び水ボトル３２の双方に連結しプラズマを生成するプラズマ生成装置３３と、プラズマ生成装置３３の電極にプラズマを生成するための交流電圧を印加する電源部３４とを備える。
図３において、酸素ガスボンベ３１から供給される酸素ガスに水ボトル３２の水蒸気（湿気）が混合されて水蒸気を含んだ酸素ガスとなってプラズマ生成装置３３の投入口３３ａから投入される。プラズマ生成装置３３内では、内部で発生している放電により水蒸気を含んだ酸素ガスが最終的にオゾン（Ｏ３）となって流出口３３ｂから流出される。なお、本実施形態においては、この一連の処理が大気圧中で行われるものである。
図４は、プラズマ生成装置の内部構造を示す図であり、図４（Ａ）が装置の筐体内部の全体断面図、図４（Ｂ）が図４（Ａ）の領域Ｒを拡大した拡大断面図である。図４（Ａ）において、筐体内には、最表面に銅で形成された筒状（ここでは円筒状とする）の接地電極４１と、当該接地電極４１の内壁面に接触するように略同一形状の筒状（ここでは円筒状とする）のセラミックチューブ４２と、当該セラミックチューブ４２の内壁面に接触するようにセラミックチューブ４２の筒状内を鉛直方向に向かって螺旋状に巻回される導電性のコイル電極４３とを備える。コイル電極４３には電源部３４から交流の高電圧が印加される。セラミックチューブ４２は絶縁材であるが、コイル電極４３に交流の高電圧を印加することで、コイル電極４３からの交流電流はセラミックチューブ４２を貫いて接地電極に流れることが可能となっている。
水蒸気を含む酸素ガスが投入されると、コイル電極４３からの交流電流によりセラミックチューブ４２とコイル電極４３との間（図４（Ｂ）におけるドットで示す領域）で酸素プラズマが発生し、活性酸素（Ｏ＊）が生成される。この生成された活性酸素（Ｏ＊）は大気圧の影響で直ちに活性酸素（Ｏ＊）よりも安定性が高いオゾン（Ｏ３）となって流出口３３ｂに運ばれる。具体的には、例えば図５に示すように、コイル電極４３の表面から数十μｍ〜数百μｍ程度離れた領域でオゾン（Ｏ３）となる。このオゾン（Ｏ３）は流出口３３ｂから放出されるが、オゾン（Ｏ３）も酸素（Ｏ２）に比べると非常に不安定であるため、そのまま放置して時間が経つか又はオゾン分解触媒の機能により酸素（Ｏ２）と活性酸素（Ｏ＊）とに解離する。この解離した活性酸素（Ｏ＊）により免疫細胞の活性化やタンパク質の変性が可能となる。
本発明に係る性質変化方法について、上記図３ないし図５に示す装置を用いて以下の実験を行った。性質変化の対象をＴ細胞（ＥＬ−４）として、大気圧中で酸素ガスのプラズマを発生させた。酸素ガスの流量は０．６Ｌ／ｍ、室温２３．８℃、プラズマの照射時間を１０秒〜４０秒、放電電圧を５．２ｋＶ〜６．４ｋＶとした。図６は、実験対象となるＴ細胞の収納状態及びプラズマ照射の様子を示す図である。図６に示すように、対象となるＴ細胞は、ＮａイオンやＣａイオンが溶け込んだ１００μｌ程度の培養液に浸漬された状態でプラズマ（流出時点ではオゾン（Ｏ３）の状態になっている）を照射した。ウェルプレートは深さが１ｍｍでプラズマの流出口からウェルプレートまでの距離を１２ｍｍとした。
まず、Ｔ細胞のような哺乳類動物細胞を培養するときに３７℃前後の温度管理が重要であることから、放電電圧に対するＴ細胞近傍の温度特性を測定した。その結果を図７に示す。図７に示すように、Ｔ細胞の近傍を体内に近い３７℃程度に保つには、６．０ｋＶ〜６．４ｋＶの電圧でプラズマを照射するのが良いことが明らかとなった。
次に、未活性化Ｔ細胞に５．１ｋＶの放電電圧でオゾン（Ｏ３）（培養液中にて活性酸素（Ｏ＊）に分解）濃度が４００ｐｐｍの大気圧酸素プラズマを４０秒間照射した後、２４時間培養した場合の細胞数の比較を行った。図８にその結果を示す。図８において、プラズマを１０秒間照射した場合に細胞数が１．０６倍に増加した。この結果から、活性酸素（Ｏ＊）により未活性化Ｔ細胞を活性化することが可能であることが明らかとなった。
次に、未活性化Ｔ細胞を（３）の手法を用いて活性因子で活性化させた状態で５．１ｋＶの放電電圧でオゾン（Ｏ３）（培養液中にて活性酸素（Ｏ＊）に分解）を１０秒〜４０秒間照射した後、２４時間培養した場合の細胞数の比較を行った。図９にその結果を示す。図９において、１番左のＴ細胞は培養のみを行った未活性化細胞、左から２番目のＴ細胞は（３）の手法（Ａｎｔｉ ＣＤ３／ＣＤ２８）のみを適用した細胞、左から３〜６番目のＴ細胞はそれぞれ（３）の手法に加えてオゾン（Ｏ３）を１０秒、２０秒、３０秒、４０秒間照射した細胞の結果を示している。
（３）の手法を用いた場合は、未処理の場合に比べて多少活性化細胞が増殖しているが、（３）の手法に加えてさらに４０秒間オゾン（Ｏ３）を照射した場合は、飛躍的に活性化細胞が増殖している。これは、未処理の場合の約５倍となっており、免疫細胞を活性因子により活性化した状態でオゾン（Ｏ３）の供給を行うことで、活性度が向上し、早く大量に活性化されたＴ細胞を増殖させるのが可能であることが明確となった。
次にＴ細胞の不活化に関する実験を行った。例えばマラリア原虫感染症などに罹った場合、免疫細胞が活性化することでマラリア原虫を死滅させたとしても、正常な赤血球にまで免疫細胞が及んで炎症を起こしてしまい、最終的には死に至る可能性もある。このような場合には過剰な免疫細胞を不活化することができれば、その赤血球に影響を及ぼさずに炎症のみを抑制させることが可能になる。
そこで、未活性化Ｔ細胞に６．０ｋＶの放電電圧でオゾン（Ｏ３）（培養液中にて活性酸素（Ｏ＊）に分解）を１０秒〜６０秒間照射した後、２４時間培養した場合の細胞数の比較を行った。図１０にその結果を示す。図１０において、１番左のＴ細胞は培養のみを行った未活性化細胞、左から２〜４番目のＴ細胞はそれぞれ（３）の手法に加えてオゾン（Ｏ３）を１０秒、２０秒、４０秒間照射した細胞の結果を示している。図１０に示すように、放電電圧を増加させて高密度な活性酸素（Ｏ＊）が供給されることで一時的にＴ細胞に刺激を与え、細胞分裂周期を遅らせることが可能である。すなわち、細胞分裂周期を遅らせることで、Ｔ細胞の増殖を抑える又は不活化することが可能となる。
図１１は、未活性化Ｔ細胞を活性因子で活性化させた状態で複数の放電電圧におけるインターフェロンγの吸光度を測定した結果を示す図である。図１１において、いずれの放電電圧においてもプラズマ照射時間が長くなるに連れてインターフェロンγが増加する傾向となっており、図８〜１０に示すような細胞数の変化傾向とは異なる変化傾向となっている。これは、プラズマが活性化細胞数の増加に与える影響と、インターフェロンγの産生に与える影響とが異なっているためであり、これらの傾向を組み合わせることで、より厳密に免疫細胞の機能を制御することが可能となる。具体的には、プラズマの照射状態に応じて（１）細胞数の増加、インターフェロンγの増加、（２）細胞数の増加、インターフェロンγの減少、（３）細胞数の減少、インターフェロンγの増加、（４）細胞数の減少、インターフェロンγの減少が起こるため、状況に応じた免疫機能の制御が可能となる。
最後に、放電電圧に応じた活性化細胞の増殖について実験を行った。図１２は、放電電圧を４．２ｋＶとし、その他の条件は図９の場合と全く同じ状態で実験を行った。図１２に示すように、１０秒間照射した場合に最も多くの活性化細胞が増殖している。しかしながら、図９の場合に比べるとその増殖率は低くなっている。
以上のような各実験により、特に哺乳類動物細胞などが対象である場合は、放電で生じるプラズマは空冷や水冷により３７℃前後に維持されることが望ましい。また、水蒸気を含む酸素ガスのプラズマ（流出時にはオゾン（Ｏ３）の状態になっており、培養液中にて活性酸素（Ｏ＊）に分解）を照射することで免疫細胞を培養液中で飛躍的に活性化できることが明らかとなった。また、放電されるプラズマのパラメータは、（１）照射時間、（２）放電電圧、（３）活性粒子の種類があり、それぞれに適した値が設定されることで、図９に示すような飛躍的な効果を得ることが可能となる。
また、免疫細胞の活性化／不活化の制御について、５．１ｋＶの放電電圧で活性化細胞の飛躍的な増殖が見られ、６．０ｋＶの放電電圧で不活化の傾向が見られたことから、活性化／不活化の制御を放電電圧で行うことが可能である。一方で、６．０ｋＶの放電電圧であってもインターフェロンγが増加していることから、その場の状況に応じで免疫細胞の機能を制御することが可能となる。
なお、本実施例においては、酸素ガスに水ボトルの水で水分を付加したが、バブリングや加湿器などを利用するようにしてもよい。
１０ 培養液
１１ 免疫細胞
１２ オゾン（Ｏ３）供給源
３１ 酸素ガスボンベ
３２ 水ボトル
３３ プラズマ生成装置
３３ａ 投入口
３３ｂ 流出口
３４ 電源部
４１ 接地電極
４２ セラミックチューブ
４３ コイル電極
１１ 免疫細胞
１２ オゾン（Ｏ３）供給源
３１ 酸素ガスボンベ
３２ 水ボトル
３３ プラズマ生成装置
３３ａ 投入口
３３ｂ 流出口
３４ 電源部
４１ 接地電極
４２ セラミックチューブ
４３ コイル電極
Claims (6)
- 性質を変化させる対象となる対象物が溶液中に浸漬されており、当該溶液に対して大気圧中でオゾン分解触媒を介してオゾン（Ｏ３）を供給し、前記対象物の性質を変化することを特徴とする性質変化方法。
- 請求項１に記載の性質変化方法において、
前記溶液中にオゾン分解触媒として機能する金属イオンが含まれる性質変化方法。 - 請求項１又は２に記載の性質変化方法において、
前記対象物が免疫細胞であり、
当該免疫細胞を活性因子により活性化した状態で前記オゾン（Ｏ３）の供給が行われる性質変化方法。 - 請求項１ないし３のいずれかに記載の性質変化方法において、
前記オゾン（Ｏ３）の供給が、プラズマ発生装置に少なくとも酸素（Ｏ２）ガスを供給することで行われる性質変化方法。 - 酸素ガスを貯留する酸素ガスボンベと、
前記酸素ガスボンベからの酸素ガスが流入され、接地電極となる筒状電極の内壁面に接触するように略同一形状の筒状の絶縁チューブを有し、さらに当該絶縁チューブの内壁面に接触するように当該絶縁チューブの筒状内を鉛直方向に向かって螺旋状に巻回される導電性のコイルを有するプラズマ生成手段と、
前記コイルに交流電圧を供給する電力供給手段とを備えることを特徴とするプラズマ生成装置。 - 請求項５に記載のプラズマ生成装置において、
性質を変化させる対象物及び／又は当該対象物近傍の環境に関するパラメータを測定する測定センサを備え、
前記電力供給手段が、前記測定センサの測定結果に基づいて前記コイルに供給する電圧値を調整する制御部を有するプラズマ生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019109476A JP7445946B2 (ja) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 性質変化方法及びプラズマ生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019109476A JP7445946B2 (ja) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 性質変化方法及びプラズマ生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2020198840A true JP2020198840A (ja) | 2020-12-17 |
| JP7445946B2 JP7445946B2 (ja) | 2024-03-08 |
Family
ID=73741504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019109476A Active JP7445946B2 (ja) | 2019-06-12 | 2019-06-12 | 性質変化方法及びプラズマ生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7445946B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021130991A1 (de) | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Nichia Corporation | Lichtquelle, lichtquellenvorrichtung und verfahren zum herstellen von lichtquellen |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002523332A (ja) * | 1998-07-30 | 2002-07-30 | ヴァソゲン アイルランド リミテッド | 移植片対宿主病の阻止 |
| JP2006199540A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 第三物質触媒電極によるオゾン発生方法および発生装置 |
| JP2013063368A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Fukuoka Institute Of Technology | 促進酸化処理方法 |
| JP2014038084A (ja) * | 2012-05-22 | 2014-02-27 | Reinhausen Plasma Gmbh | 耐候性試験方法および耐候性試験装置 |
-
2019
- 2019-06-12 JP JP2019109476A patent/JP7445946B2/ja active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002523332A (ja) * | 1998-07-30 | 2002-07-30 | ヴァソゲン アイルランド リミテッド | 移植片対宿主病の阻止 |
| JP2006199540A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 第三物質触媒電極によるオゾン発生方法および発生装置 |
| JP2013063368A (ja) * | 2011-09-15 | 2013-04-11 | Fukuoka Institute Of Technology | 促進酸化処理方法 |
| JP2014038084A (ja) * | 2012-05-22 | 2014-02-27 | Reinhausen Plasma Gmbh | 耐候性試験方法および耐候性試験装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021130991A1 (de) | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Nichia Corporation | Lichtquelle, lichtquellenvorrichtung und verfahren zum herstellen von lichtquellen |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7445946B2 (ja) | 2024-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lu et al. | Transcutaneous plasma stress: From soft-matter models to living tissues | |
| Yan et al. | On the mechanism of plasma inducing cell apoptosis | |
| JP2007125554A5 (ja) | ||
| Tominami et al. | Cold atmospheric plasma enhances osteoblast differentiation | |
| US11517366B2 (en) | Adaptive and self-adaptive plasma cancer therapeutic platform | |
| CN102171337A (zh) | 用超声波方法促进动物细胞生长 | |
| Han et al. | Antitumorigenic effect of atmospheric-pressure dielectric barrier discharge on human colorectal cancer cells via regulation of Sp1 transcription factor | |
| JP7445946B2 (ja) | 性質変化方法及びプラズマ生成装置 | |
| US6425851B1 (en) | Device and process for activating objects | |
| Hayashi et al. | Activation of p53-mediated apoptosis pathway in HSC3 cancer cell irradiated by atmospheric DBD oxygen plasma | |
| JP2022065102A (ja) | ナチュラルキラー細胞の生産方法 | |
| RU2638569C1 (ru) | Способ стерилизации газоразрядной плазмой атмосферного давления и устройство для его осуществления | |
| Lupu et al. | Cold atmospheric plasma jet effects on V79-4 cells | |
| Ashurov et al. | Effects of low-temperature plasma glow discharge on the proliferative activity of cells and the repair functions of tissues in animals and plants | |
| JP6372096B2 (ja) | 酵母の増殖方法および酵母の生産方法および酵母の生菌数の制御方法 | |
| Recek et al. | Microplasma Induced Cell Morphological Changes and Apoptosis of Ex Vivo Cultured Human Anterior Lens Epithelial Cells–Relevance to Capsular Opacification | |
| CN107889772A (zh) | 一种基于等离子照射的促进养殖鱼生长方法及装置 | |
| Martusevich et al. | Effect of cold helium plasma on oxidative metabolism and crystallogenic properties of rat blood | |
| RU2562867C2 (ru) | Установка для выращивания хлореллы | |
| Hayase et al. | The enhancement of Th1 immunity and the suppression of tumour growth by low-dose γ-radiation | |
| Subaedah et al. | Growth comparison between lymphocyte bw5147 t cells and el4 t cells using atmospheric oxygen plasma irradiation | |
| JP3203561U (ja) | 水活性用サンゴ石 | |
| Pinton et al. | Specific low frequency electromagnetic fields induce epigenetic and functional changes in U937 cells | |
| JP5797077B2 (ja) | キノコの栽培方法 | |
| SU1597387A1 (ru) | Способ получени культуры клеток животных |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220609 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230425 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20230623 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230801 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230919 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231219 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231222 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240206 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240219 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7445946 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |