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論文

The Analysis of boron micro-distribution in 9L gliosarmoma cells and HUVEC cells using PIXE and PIGE

遠藤 聖*; 柴田 靖*; 山本 哲哉*; 中井 啓*; 松村 明*; 佐藤 隆博; 横山 彰人; 江夏 昌志; 大久保 猛; 山崎 明義; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 86, 2012/01

Micro particle-induced X-ray emission (micro-PIXE) was applied to determine the inter- and intracellular distribution of boron-10 ($$^{10}$$B) in tumor cells. The peak $$^{10}$$B atom measurement was large on the measurement spectrum in comparison to the circumference background. It was possible to confirm that $$^{10}$$B atoms were measured. But, the intracellular micro-distribution of boron could not be clearly detected in this analysis. Improvements are therefore necessary in the technical methods of cell fixation, while the micro-PIXE and PIGE analyzing system also needs to be further upgraded.

論文

TIARAのマイクロビームPIXEを用いた地衣類の元素マッピングと元素組成の見積り

岩田 吉弘*; 石井 慶造*; 神谷 富裕; 佐藤 隆博

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 90, 2012/01

Distribution and abundance of several elements in a lichen sample were searched by micro beam PIXE. Dried fruticose linen (Cladonia amaurocraea (Florke) Schaer.) was cut to 25 $$mu$$m slice sample and mounted on the target folder. It was subjected to 3 MeV proton bombardments by the micro beam PIXE system of TIARA. The elemental maps made by the distribution of K and Cl show the shape of the section of the lichen slice. S and P were mainly distributed on the upper cortical layer. Si deposited between inner cortical layer and algal layer, and also deposited on the inner wall of algal layer. Elemental abundances for S, P and Ca were estimated by the intensity of characteristic X-ray and analytical sensitivity of the micro beam PIXE, for instance, S in the upper cortical layer was 2.6 mg cm$$^{-3}$$ and Ca in the algal layer was 0.2 mg cm$$^{-3}$$.

論文

The Effects of essence of chicken on the trace metal distribution in stressful mice brain slices by in-air micro-PIXE

櫻井 映子*; 谷内 一彦*; 石井 慶造*; 藤木 広太*; 平石 慎吾*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 岡村 信行*; 横山 彰人; 加田 渉; et al.

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 84, 2012/01

We examined the effects of essence of chicken (BEC) on stressful H3-KO mice and distribution changes of trace metal in the brain using micro-PIXE. The mice were administered orally1 ml of BEC before subjected stress. The amount of Zinc in the slices of subjected restraint stress (physical stress) or no-stress control group are almost same when compared with BEC treated group. However, the amount of zinc in the BEC treated slice of subjected psychological stress were significant higher than that of no-treated BEC mice. Bromine level in the brain of BEC treated mice slightly-higher than non-treated mice (Data was not shown). Zinc levels show tended correlation with iron in BEC treated psychological-stress mice brain. BEC might have increased blood flow and the produce anti-stress effect.

論文

Increased antitumor effect of chemotherapy, using radiosensitive microcapsules containing anti-RLIP076

原田 聡*; 江原 茂*; 石井 慶造*; 佐藤 隆博; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 神谷 富裕

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 89, 2012/01

RLIP 76 is a peptide (76 kDa) that is activated by radiation, which mediates ATP-dependent primary active efflux of organic anionic compounds (reactive oxygen species, ROS), and cationic chemotherapeutic drugs (doxorubicin, adriacin, carboplatin). Thus, the inhibition of RLIP76 by anti-RLIP 76 antibody might inhibit the efflux of ROS and chemotherapeutic reagents, and increase intratumoral concentration of chemotherapeutic reagents, which might result in increased antitumor effect. In this study, we encapsulated carboplatin (platinum based anticancer drug) and anti-RLIP 76 IgG, and their antitumor effect was tested in combination with radiation. In micro-PIXE camera imaging, unirradiated microcapsules had smooth surface and distinct liquid core. After radiation, the contour of microcapsules were made irregular and releasing of carboplatin could be observed. Then anti-RLIP-76 IgG inhibited the efflux of carboplatin from tumors.

報告書

マイクロPIXE画像技術の精緻化とその生命科学への応用(共同研究)

佐藤 隆博; 石井 慶造*

JAEA-Review 2010-078, 45 Pages, 2011/03

JAEA-Review-2010-078.pdf:3.92MB

平成18年度から20年度までの3年間、連携重点研究「マイクロPIXE画像技術の精緻化とその生命科学への応用」が行われた。本研究は、原子力機構と東北大学工学部の共同研究により開発した、細胞内の元素の空間分布を撮像できる大気マイクロPIXE分析システムを医学分野に応用することを目的として、ビーム技術開発や生物・医学分野における元素分布情報の利用技術などについて、7テーマの共同研究から構成された。本研究レビューは、これらの研究成果をまとめたものである。

論文

Analysis of intracellular distribution of boron and gadolinium in 9L sarcoma cells using a single-ended accelerator (Micro PIXE)

遠藤 聖*; 柴田 靖*; 吉田 文代*; 中井 啓*; 山本 哲哉*; 松村 明*; 石井 慶造*; 酒井 卓郎; 佐藤 隆博; 及川 将一*; et al.

Proceedings of 11th World Congress on Neutron Capture Therapy (ISNCT-11) (CD-ROM), 2 Pages, 2004/10

原研の高崎研究所にあるシングルエンド加速器(Micro PIXE)を用いて細胞内でのホウ素及びガドリニウムの定量を試みた。Micro PIXEは直径1$$mu$$m以下のマイクロビームを用いて元素分布の分析を可能にするものである。実験の結果、P, S, Gd等の分布を分析することが可能であることがわかった。しかし、K及びGdが細胞周辺に分布していることから、細胞壁の破壊や細胞内への取り込み不全が考えられた。今後、これらの問題に対処するとともに、細胞内のホウ素分布を求め、BNCTの有効活用に資する予定である。

論文

The Kinetics of Fe and Ca for the development of radiation-induced apoptosis by micro-PIXE imaging

原田 聡*; 玉川 芳春*; 石井 慶造*; 田中 晃*; 佐藤 隆博; 松山 成男*; 山崎 浩道*; 神谷 富裕; 酒井 卓郎; 荒川 和夫; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 189(1-4), p.437 - 442, 2002/04

 被引用回数:1 パーセンタイル:86.78

放射線誘起アポトーシスと微量元素の挙動の相互作用を詳しく調べるために、ヒト白血病細胞に$$^{60}$$Coの$$gamma$$線をインビトロで照射し、微量元素の画像化を行った。アポトーシスの頻度はTUNEL染色をした後、顕微鏡で 400 倍に拡大して得た。また、マイクロPIXE分析で細胞内の微量元素の分布の測定を行った。アポトーシスの初期段階では鉄が細胞質に集中して見られたが、アポトーシスが進行すると鉄の集積は無くなり、細胞核でCaが集積しZnが減少した。このことから、アポトーシスの進行には (1)FeやFeを含む酵素による細胞質から細胞核への信号の伝達, (2) Ca に依存する酵素による細胞核の変性と核からのZnの放出、の2つの段階が存在するようである。このような微量元素の集積はアポトーシスの新しい標識になると思われる。

論文

JAERI Takasaki in-air micro-PIXE system for various applications

酒井 卓郎; 神谷 富裕; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 田中 晃*; 石井 慶造*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 190(1-4), p.271 - 275, 2001/09

 被引用回数:57 パーセンタイル:4.15(Instruments & Instrumentation)

原研高崎において、軽イオンマイクロビーム形成装置を利用した大気照射マイクロPIXE分析システムが完成した。このシステムは大気中の試料に対し、1$$mu$$mの空間分解能で多元素の2次元分布を測定できるもので、さまざまな分野での応用研究に利用され始めた。計測システムには専用のFTPサーバーが設置されており、遠隔地にいる利用者もインターネットを利用してリアルタイムに実験データを共有することが可能である。また応用研究に関しては、医学・生物学,歯学,環境科学,地球科学等の幅広い分野の研究者に利用されているため、専用のデータ収集・解析システムの開発を行った。特に厚い試料に対する分析において、周期的なビーム偏向により1次ビームの伝留置を計測する手法や、特定領域のX線スペクトルを抽出する機能を開発した。このシステムにより、今まで測定が難しかった、定量的な歯質中のフッ素濃度や直径数$$mu$$mのエアロゾル粒子の元素組成を明らかにした。

論文

STIM imaging for mammalian cell samples before micro-PIXE analyses in air environment at JAERI Takasaki light ion microbeam system

神谷 富裕; 酒井 卓郎; 及川 将一*; 佐藤 隆博*; 石井 慶造*; 杉本 明日香*; 松山 成男*

International Journal of PIXE, 9(3-4), p.217 - 225, 1999/11

原研高崎の軽イオンマイクロビーム装置において、走査透過イオン顕微鏡(STIM)による大気中動物細胞試料の像が初めて取得された。STIMは微少電流を用いるため高空間分解能でかつ試料への照射損傷のないイメージングが可能であり、マイクロPIXE分析を行う試料への直接的なビーム照準法として導入した。予備実験の試料として凍結乾燥法により有機薄膜上に調整した動物細胞を用いた。有機膜は試料ホルダーであると同時にビームを大気中に引出す窓でもある。膜と試料を透過したイオンのエネルギーを測定するため、検出器としてSi PINダイオードを試料直後に置いた。マイクロビーム走査・多次元データ収集システムによって得られたSTIM像は、マイクロPIXE分析の結果とよく対応づけられた。発表では、STIMシステムの詳細について述べ、得られた結果をマイクロPIXE分析のそれと合わせていくつか紹介する。

論文

Development of a fast multi-parameter data acquisition system for microbeam analyses

酒井 卓郎; 浜野 毅*; 平尾 敏雄; 神谷 富裕; 室園 廣介*; 井上 淳一*; 松山 成男*; 岩崎 信*; 石井 慶造*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 136-138, p.390 - 394, 1998/00

 被引用回数:18 パーセンタイル:19.31(Instruments & Instrumentation)

市販のパーソナルコンピューター(PC)とADコンバーター(ADC)を用いた、多ch同時検出システムの開発を行った。このシステムは高速データ取り込みとオンラインでのデータ処理を行うため、最新のCPUと大容量のメモリ(128MBy tes)が搭載されている。このシステムを原研高崎に設置されている、軽・重イオンマイクロビーム形成装置に適用することにより、PIXEやRBSによる微細領域における2次元元素分析や、半導体素子中に重イオン照射により生成される電荷収集の分布を2次元(IBIC)で観測することが可能になった。

論文

Diagnosis of the profile of the heavy-ion microbeam and estimation of the aiming accuracy of the single-ion-hit with using CR-39

濱野 毅*; 平尾 敏雄; 梨山 勇; 酒井 卓郎; 神谷 富裕; 武部 雅浩*; 石井 慶造*

Radiation Physics and Chemistry, 53(5), p.461 - 467, 1998/00

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Chemistry, Physical)

イオンマイクロビームを半導体素子や生体細胞等の微小対象物の照射に用いる場合、イオン一個についてまでの正確な照射領域の評価が必要となる。本論文では、CR-39に重イオンマイクロビームを入射させ、試料に形成されたエッチピットの観察からビームプロファイルモニターとしてCR-39の有用性を検討している。その結果、マイクロビーム照射で見られるビーム飛散を測定できたことより、微小領域照射を行う場合、従来の二次電子像によるビームプロファイル結果をマイクロビーム径として扱う場合、それは半値幅の約2.6倍であることが分かった。以上の結果について実験方法及び測定結果等について報告を行う。

口頭

大気マイクロPIXE分析法の生体試料への応用

櫻井 映子*; 谷内 一彦*; 石井 慶造*; 小山 亮平*; 酒巻 学*; 山中 健太郎*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; et al.

no journal, , 

脳の機能性疾患には疾患と微量金属元素の関係が示唆されており、ストレス,てんかん発作,覚せい剤など規制薬物の使用による脳の異常興奮に対して、ヒスタミン神経系が抑制的に働くことを行動薬理学的手法を用いて解析する一方、マイクロPIXE分析法を用いることによって、認知機能に関しては特にヒスタミンH1受容体の機能が深く関与していることが明らかになってきた。また、海馬の新生神経は臭素イオンをよく取り込むことが知られており、マウスの脳の元素分布を大気マイクロPIXE分析法で測定することを試みた。その結果、脳内に存在するヒスタミン受容体の種類により臭素集積量が異なり、実験行動薬理学実験との相関が見られることがわかった。

口頭

イオン交換樹脂を用いる標準物質によるマイクロビームシステムにおける亜鉛と白金に対する感度の測定

岩田 吉弘*; 石井 慶造*; 横田 渉; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; 及川 将一*

no journal, , 

白金(Pt)の錯体は、抗ガン剤としてその研究と利用が進められ、その作用を明かにするため、マイクロPIXEシステムを用いてPtの細胞内分布が調べられており、Ptの定量感度を求めることが急務であった。本研究では、粒径約25$$mu$$mの球状イオン交換樹脂に正確量のPtを吸着させた標準試料(SRM)を試作し、マイクロビーム照射による特性X線強度と元素添加量とから分析感度を求めたところ、10$$times$$10$$times$$10$$mu$$m$$^{3}$$の試料にビームを50nCを照射した場合、Ptの検出下限は15fgであることがわかった。

口頭

大気マイクロPIXEによるラット好塩基球性白血病細胞(RBL-2H3)におけるイオン分布の元素分析

櫻井 映子*; 石井 慶造*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 谷内 一彦*

no journal, , 

Rat basophilic leukemia cells (RBL-2H3) were analyzed by an in-air micro-PIXE (Particle induced X-ray emission) technique. RBL-2H3 cells, experimental model for mucosal mast cells, were used to investigate the mechanism of the aggregation of the IgE receptors, which initiates the increase of intracellular calcium concentration, and finally causes histamine release. We investigated and characterized the antigen-mediated distribution change in RBL-2H3 cells from the elemental distribution analyses by the in-air micro-PIXE technique. Sodium calcium and magnesium ions were accumulate into cells and potassium ions were run out cells after the stimulation. Interestingly, some sulfur was also run out of the cells after the stimulation. Histamine coexists with heparin in granules of the cells. In the process of histamine release, heparin might be released with granules.

口頭

大気マイクロPIXEにより見いだされた脳切片の元素分布変化

櫻井 映子*; 石井 慶造*; 山中 健太郎*; 大倉 曉*; 藤木 広太*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 神谷 富裕; 佐藤 隆博; 荒川 和夫*; et al.

no journal, , 

覚醒剤の使用により惹起される覚醒剤精神病では、異常行動の誘起とともに、認知機能の低下が起こることに着目し、覚醒剤を連続投与したマウスを作成して、海馬の歯状回の神経新生と脳内微量元素分布の変化を大気マイクロPIXE法で分析したところ、微量元素の分布が正常マウスとは異なる知見が得られた。

口頭

放射線感受性マイクロカプセルを用いた薬剤標的療法における薬剤作用長期化の試み

原田 聡*; 江原 茂*; 石井 慶造*; 山崎 浩道*; 松山 成男*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 世良 耕一郎*; 斉藤 義弘*

no journal, , 

放射線照射に反応して内容を放出するマイクロカプセルを開発し、抗がん剤Carboplatinと抗がん剤排泄を抑制するRLIP76をマイクロカプセルに加えて、マウスに移植したMM48腫瘍に皮下注射を行った。20Gyの放射線照射により、76%のマイクロカプセルがCarboplatinとRLIP76を放出し、抗腫瘍効果が持続することが、大気マイクロPIXEによって確認された。

口頭

脳内微量元素分布に及ぼすメタンフェタミンの影響

櫻井 映子*; 石井 慶造*; 岡村 信行*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 谷内 一彦*

no journal, , 

メタンフェタミンを投与したマウスの脳切片を、micro-PIXEを用いて解析した。行動変化を起こしたマウスの海馬歯状回における臭素と他の元素量を比較したところ、臭素集積量は減少傾向にあったが、亜鉛,鉄,カルシウムの集積量は増加傾向にあった。これらの結果から、行動量に変化を与える薬物は、脳内微量元素の分布にも影響を与えていることが示唆された。

口頭

規制薬物投与による脳内微量元素の分布変化

櫻井 映子*; 谷内 一彦*; 石井 慶造*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕

no journal, , 

マウスにメタンフェタミン1mg/kgを腹腔内に1日1回、7日間に渡って繰り返し投与を行い、海馬を含む脳切片について全体像をサブミリPIXEで分析したところ、メタンフェタミン投与群で鉄の集積が見られる場所が存在した。

口頭

脳内モノアミン遊離に対するヒスタミン受容体の関与

櫻井 映子*; 倉増 敦朗*; 佐藤 隆博; 神谷 富裕; 石井 慶造*; 谷内 一彦*

no journal, , 

ヒスタミン欠損マウスの脳切片を作成してヒスタミン受容体欠損による元素分布の変化を大気マイクロPIXE法で測定したところ、マウスの行動と脳内モノアミンの特徴から、ヒスタミン受容体はモノアミン神経系の活動に深く関与していることが示唆された。

口頭

マイクロPIXEによる微量元素分布計測技術

佐藤 隆博; 江夏 昌志; 加田 渉; 横山 彰人; 大久保 猛; 山崎 明義; 石井 保行; 神谷 富裕; 松山 成男*; 石井 慶造*

no journal, , 

細胞レベルの微小領域の微量元素分析が可能にするために、ビーム径0.25$$mu$$mの軽イオンマイクロビーム装置を用いた大気マイクロPIXE分析システムを開発し、単一細胞内の微量元素分布を画像化することに成功した。現在では、医学,生物学,薬学,歯学などの分野で応用が進められている。

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