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論文

Flexible heat-flow sensing sheets based on the longitudinal spin Seebeck effect using one-dimensional spin-current conducting films

桐原 明宏*; 近藤 幸一*; 石田 真彦*; 井原 和紀*; 岩崎 悠真*; 染谷 浩子*; 松葉 明日華*; 内田 健一*; 齊藤 英治; 山本 直治*; et al.

Scientific Reports (Internet), 6, p.23114_1 - 23114_7, 2016/03

 被引用回数:26 パーセンタイル:7.97(Multidisciplinary Sciences)

ヒートフローセンシングは、将来的にスマート熱管理の重要な技術要素となることが期待されている。従来、ゼーベック効果に基づく熱電変換技術は、熱の流れを電圧に変換することによって熱流を測定するために使用されてきた。しかし、ユビキタス・ヒートフロー可視化のためには、非常に低い熱抵抗を有する薄く柔軟なセンサが非常に望まれている。近年、別のタイプの熱電効果である縦スピンゼーベック効果が大きな関心を集めている。これは縦スピンゼーベック効果が、単純な薄膜デバイス構造のような熱電アプリケーションにとって有利な機能を潜在的に提供するためである。ここでは、縦スピンゼーベック効果ベースのフレキシブル熱電シートを紹介する。このシートは、熱流検出の用途に特に適している。この熱電シートは、「フェライトめっき」として知られているスプレーコーティング法を用いてフレキシブルプラスチックシート上に形成されたNi$$_{0.2}$$Zn$$_{0.3}$$Fe$$_{2.5}$$O$$_4$$フィルムを含んでいる。実験結果は、膜面に垂直に配向した柱状結晶構造を有するフェライトめっき膜が、曲げ可能な縦スピンゼーベック効果ベースのセンサに適した独特の一次元スピン流導体として機能することを示唆している。この新しく開発された薄い熱電シートは、熱流の本来の流れを妨げることなく、さまざまな形の熱源に取り付けられ、多目的な熱流の測定と管理につながる。

論文

Epigenetic modifier as a potential radiosensitizer for heavy-ion therapy on malignancy, 2

斎藤 克代*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 村上 孝*

JAEA-Review 2014-050, JAEA Takasaki Annual Report 2013, P. 83, 2015/03

エピジェネティック分子標的薬は、DNAに記された遺伝暗号(塩基配列)自体は変化させないが、DNAや付随するヒストン蛋白の修飾を後天的に変化させることができる。これらの薬剤は、遺伝子異常が蓄積しているがん細胞を狙って作用するために、がん選択的な治療効果を高めることが可能である。そこで本研究では、エピジェネティック分子標的薬と重粒子線の併用が、悪性黒色腫細胞に与える影響を調べた。マウス悪性黒色腫細胞株B16F10にエピジェネティック分子標的薬を投与した後、原子力機構・TIARAにおいて炭素イオンビームで照射した。照射した細胞の生存率をコロニー形成法で評価した結果、代表的なヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるトリコスタチンA(TSA)で処理した試料において、TSAと重粒子線の併用が、B16F10のコロニー形成能を抑制することが明らかになった。

論文

Genetic changes in progeny of bystander human fibroblasts after microbeam irradiation with X-rays, protons or carbon ions; The Relevance to cancer risk

Autsavapromporn, N.*; Plante, I.*; Liu, C.*; 小西 輝昭*; 宇佐美 徳子*; 舟山 知夫; Azzam, E.*; 村上 健*; 鈴木 雅雄*

International Journal of Radiation Biology, 91(1), p.62 - 70, 2015/01

 被引用回数:15 パーセンタイル:5.53(Biology)

放射線がん治療の実施にあたり、放射線誘発バイスタンダー効果が治療域周辺の正常細胞に健康影響リスクを及ぼすかどうかは重要な問題である。そこで、本研究では、バイスタンダー効果が誘導された細胞の子孫細胞における有害影響の伝播に、照射した放射線の線質と、ギャップジャンクションを介した細胞間情報伝達機構が果たす役割について解析を行った。実験では、コンフルエントに培養したヒト正常線維芽細胞試料に対し、LETの異なるマイクロビームで、その全体の0.036$$sim$$0.4%の細胞のみに照射を行い、バイスタンダー効果を誘導した。この細胞を照射後20世代にわたって培養し回収した後に、微小核形成、${it HPRT}$遺伝子への変異誘発、及びタンパク質酸化を指標に解析を行った。その結果、バイスタンダー細胞の子孫細胞における有害影響の伝播は、照射した放射線のLETによって違いがあることが明らかになった。

論文

Longitudinal spin Seebeck effect; From fundamentals to applications

内田 健一*; 石田 真彦*; 吉川 貴史*; 桐原 明宏*; 村上 朝夫*; 齊藤 英治

Journal of Physics; Condensed Matter, 26(34), p.343202_1 - 343202_15, 2014/08

 被引用回数:106 パーセンタイル:14.34(Physics, Condensed Matter)

The spin Seebeck effect refers to the generation of spin voltage as a result of a temperature gradient in ferromagnetic or ferrimagnetic materials. When a conductor is attached to a magnet under a temperature gradient, the thermally generated spin voltage in the magnet injects a spin current into the conductor, which in turn produces electric voltage owing to the spin-orbit interaction. The spin Seebeck effect is of increasing importance in spintronics, since it enables direct generation of a spin current from heat and appears in a variety of magnets ranging from metals and semiconductors to insulators. Recent studies on the spin Seebeck effect have been conducted mainly in paramagnetic metal/ferrimagnetic insulator junction systems in the longitudinal configuration in which a spin current flowing parallel to the temperature gradient is measured. This "longitudinal spin Seebeck effect" (LSSE) has been observed in various sample systems and exclusively established by separating the spin-current contribution from extrinsic artefacts, such as conventional thermoelectric and magnetic proximity effects. The LSSE in insulators also provides a novel and versatile pathway to thermoelectric generation in combination of the inverse spin-Hall effects. In this paper, we review basic experiments on the LSSE and discuss its potential thermoelectric applications with several demonstrations.

論文

Radiation-quality-dependent bystander effects induced by the microbeams with different radiation sources

鈴木 雅雄*; Autsavapromporn, N.*; 宇佐美 徳子*; 舟山 知夫; Plante, I.*; 横田 裕一郎; 武藤 泰子*; 鈴木 芳代; 池田 裕子; 服部 佑哉; et al.

Journal of Radiation Research, 55(Suppl_1), P. i54, 2014/03

It is essentially important for evaluating risk such a low-dose-rate exposure as the accident of Fukushima Daiichi Nuclear Power Plants to examine bystander effects induced by low-LET electromagnetic radiations, such as X or $$gamma$$ rays. We have been studying the cellular responses in normal human fibroblasts by targeted cell nucleus irradiations with monochromatic X-ray microbeams (5.35 keV) produced by Photon Factory in High Energy Accelerator Research Organization. The results indicated that the bystander effect in cell- killing effect was observed in the targeted cell nucleus irradiation, not in the random irradiation containing both cell nucleus and cytoplasm by Poisson distribution. The results suggest that energy deposition in cytoplasm is an important role of inducing bystander effects in case of low-LET radiations. We have also been investigating high-LET-radiation induced bystander effects using the heavy-ion microbeams at Takasaki Ion Accelerators for Advanced Radiation Application in Japan Atomic Energy Agency. Only 0.04% of the total numbers of normal human fibroblasts were irradiated with C-ion (220 MeV), Ne-ion (260 MeV) and Ar-ion (460 MeV) microbeams collimated at 20 micro meter in diameter. Cell-killing effect and gene mutation at HPRT locus in the cells irradiated with C ions were higher beyond our expectations and returned the estimated values that only 0.04% of the total cells were irradiated when using the specific inhibitor of gap junctions. On the other hand, no induced biological effects were observed in Ne and Ar ions whether the inhibitor was applied or not. The result suggested that the C-ion microbeam was capable of inducing bystander cellular effects via gap junction mediated cell-cell communication. There is clear evidence that bystander cellular effects are dependent on radiation quality.

論文

Gap junction communication and the propagation of bystander effects induced by microbeam irradiation in human fibroblast cultures; The Impact of radiation quality

Autsavapromporn, N.*; 鈴木 雅雄*; 舟山 知夫; 宇佐美 徳子*; Plante, I.*; 横田 裕一郎; 武藤 泰子*; 池田 裕子; 小林 克己*; 小林 泰彦; et al.

Radiation Research, 180(4), p.367 - 375, 2013/10

 被引用回数:39 パーセンタイル:6.65(Biology)

ヒト正常培養細胞集団のごく一部に照射を行い、照射シグナルの伝達に細胞間ギャップ結合が果たす役割を解析した。コンフルエント培養した細胞に、X線および重イオンビーム(炭素、ネオン、アルゴン)のマイクロビームを用いて照射を行い、培地へのギャップ結合阻害剤添加の有無によるバイスタンダー効果誘導の違いを比較した。X線と重イオンの双方のマイクロビーム照射によって、線量に応じた微小核形成のバイスタンダー効果誘導が認められた。ギャップ結合阻害剤の添加によって、重イオンマイクロビームによって誘導されたバイスタンダー効果は抑制されたが、X線マイクロビームによるバイスタンダー効果は抑制されなかった。この結果は、バイスタンダー効果の誘導には線質が重要であることを示す。

論文

Resonant X-ray scattering of PrRu$$_4$$P$$_{12}$$

石井 賢司; 筒井 智嗣*; Hao, L.*; 長谷川 朋生*; 岩佐 和晃*; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 村上 洋一*; Saha, S. R.*; 菅原 仁*; et al.

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 310(2, Part1), p.e178 - e180, 2007/03

充填スクッテルダイトPrRu$$_4$$P$$_{12}$$は、$$T_{MI}$$=62Kで構造相転移を伴った金属絶縁体転移を示す。$$4f$$電子のないLaRu$$_4$$P$$_{12}$$が転移を示さないことから、Prの$$4f$$電子が転移に重要な役割を果たしていると考えられており、このようなPrの電子状態に関する知見を得るために、Prの$$L_2$$, $$L_3$$吸収端での共鳴X線散乱実験を行った。$$T_{MI}$$において、$$vec{q}=(1,0,0)$$に対応する超格子反射でエネルギーに依存しない格子ひずみに加えて共鳴散乱成分が観測された。したがって、単位胞内の2つのPr原子は、確かに異なる電子状態になっているといえる。さらに、散乱光の偏光を分離した実験を行ったところ、両吸収端とも偏光が変わるような散乱は非常に小さいことがわかった。これは、2つのPrの散乱テンソル(つまり、共鳴散乱の中間状態であるPrの$$5d$$電子状態)の差が等方的であることを意味している。

口頭

PrRu$$_4$$P$$_{12}$$の共鳴X線散乱

石井 賢司; 坪田 雅己; 稲見 俊哉; 筒井 智嗣*; Hao, L.*; 長谷川 朋生*; 岩佐 和晃*; 村上 洋一; 菅原 仁*; Saha, S. R.*; et al.

no journal, , 

充填スクッテルダイトPrRu$$_4$$P$$_{12}$$は、$$T_{mathrm MI}$$=62Kで構造相転移を伴った金属絶縁体転移を示す。$$4f$$電子のないLaRu$$_4$$P$$_{12}$$が転移を示さないことから、Prの$$4f$$電子が転移に重要な役割を果たしていると考えられており、このようなPrの電子状態に関する知見を得るために、Prの$$L_2$$, $$L_3$$吸収端での共鳴X線散乱実験を行った。$$T_{mathrm MI}$$において、$$vec{q}=(1,0,0)$$に対応する超格子反射でエネルギーに依存しない格子ひずみに加えて共鳴散乱成分が観測された。したがって、単位胞内の2つのPr原子は、確かに異なる電子状態になっているといえる。さらに、散乱光の偏光を分離した実験を行ったところ、両吸収端とも偏光が変わるような散乱は非常に小さいことがわかった。これは、2つのPrの散乱テンソル(つまり、共鳴散乱の中間状態であるPrの$$5d$$電子状態)の差が等方的であることを意味している。

口頭

アルゴンイオンマイクロビーム照射で誘導される細胞死効果のバイスタンダー効果

鈴木 雅雄*; Autsavapromporn, N.*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 武藤 泰子*; 池田 裕子; 鈴木 芳代; 服部 佑哉; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; et al.

no journal, , 

重イオンマイクロビームを照射した細胞から湧出する因子によるバイスタンダー効果誘導を明らかにする目的で、マイクロビーム照射後の細胞致死効果の時間変化を調べた。重イオンマイクロビーム照射には、日本原子力研究開発機構TIARAの細胞局部照射装置を用いた。照射後培養液を添加し、0.5, 3, 24時間インキュベーター内に保持し、それぞれのタイミングでの細胞増殖死をコロニー形成法で調べた。その結果、アルゴンイオン照射試料で、ギャップジャンクション阻害剤やDMSOの添加では抑制されないが、アスコルビン酸の添加によって抑制される何らかの因子によって、細胞致死効果を増幅するようなバイスタンダー効果が誘導されることが示唆された。

口頭

Late effects in the progeny of bystander human cells are dependent on radiation quality; The Relevance to cancer risk

Autsavapromporn, N.*; Plante, I.*; Liu, C.*; 小西 輝明*; 宇佐美 徳子*; 舟山 知夫; Azzam, E.*; 村上 健*; 鈴木 雅雄*

no journal, , 

ヒト皮膚由来正常線維芽細胞NG1RGB株へLETの異なるマイクロビームを照射し、その子孫細胞における影響を解析した。コンフルエントに培養したNG1RGB細胞集団の0.036-0.4%にマイクロビームで1箇所あたり0.4Gy相当の照射を行い、その後、20世代継代した後に微小核形成、突然変異誘発、およびタンパク質の酸化を指標とした解析を実施した。X線とプロトンビームで照射した細胞の子孫細胞では、酸化ストレスの昂進と微小核形成および突然変異頻度の上昇が認められた。その一方、炭素イオンビームで照射した細胞の子孫細胞では、同様な影響は認められなかった。また、細胞間ギャップ結合の阻害を行うことで、プロトンでは、子孫細胞における照射効果が緩和された。

口頭

P53-dependent cell-killing effect via bystander effect using carbon-ion microbeams simulating the spot scanning system with pencil beams at HIMAC

鈴木 雅雄*; 舟山 知夫; 横田 裕一郎; 鈴木 芳代; 池田 裕子; 坂下 哲哉; 小林 泰彦; 村上 健*

no journal, , 

野生型あるは変異型のp53遺伝子をもつ各4種類の細胞株について、原子力機構高崎量子応用研究所のコリメーション式重イオンマイクロビームをもちいた照射実験を実施した。細胞集団全体の0.04%の細胞をマイクロビーム照射したところ、野生型p53遺伝子を持つ細胞株では90%に生存率が低下し、バイスタンダー効果の存在が示唆された一方、変異型p53遺伝子を持つ細胞株における生存率はほぼ100%を示し、バイスタンダー効果が誘導されないことが明らかになった。この結果は、放射線医学総合研究所HIMACにおける部分遮蔽照射実験で得られた結果と合致した。この結果は、炭素線スキャニング照射治療において、p53野生型がん細胞への細胞致死効果がギャップ結合経由のバイスタンダー効果で増刊される可能性を示唆する。

口頭

Epigenetic modification potentially sensitizes heavy-ion therapy for malignancy

斎藤 克代*; 舟山 知夫; 小林 泰彦; 村上 孝*

no journal, , 

悪性黒色腫はがんの中でも最も致死性が高い難治性がんの一つであり、化学療法のみならず放射線療法に対しても高い抵抗性を示す。一方で、エピジェネティックな分子標的薬は、遺伝子発現の異常が蓄積しているがん細胞を狙って作用するために、がん選択的な治療効果を高めることができ、高LETの重粒子線は強い抗腫瘍効果が期待できる。そこで本研究では、エピジェネティックな分子標的薬であるヒストン脱アセチル化酵素阻害剤(HDACi)と重粒子線の併用が、悪性黒色腫細胞株に与える影響を、コロニー形成能、細胞増殖能、アポトーシス、細胞周期について検討した。マウス悪性黒色腫細胞株B16F10を複数のHDACiにそれぞれ曝露し、16.5時間後に重粒子線を照射した。コロニーは、照射9($$pm$$1)日後にホルマリン固定して染色し、計数した。細胞増殖能, アポトーシス, 細胞周期は、照射36時間後まで経時的に調べた。その結果、HDACiと重粒子線の併用は、悪性黒色腫細胞株B16F10に対して抗腫瘍効果を示した。その効果の程度は投与薬剤によって異なるものの、相乗的な作用が期待できるものが含まれる。

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