Physical state and reactivity of highly concentrated hydrogen peroxide clusters induced by X-ray or carbon-ion beam in water

X射线或碳离子束在水中诱导的高浓度过氧化氢簇的物理状态和反应性

基本信息

批准号：
21K07634
负责人：
松本謙一郎
金额：
$ 2.5万
依托单位：
National Institutes for Quantum Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、X線および炭素線が水中に生じる高濃度過酸化水素（H2O2）クラスターの状態の詳細を調べるとともに、その反応性について検討し、生物影響への関与を検証する。放射線の生物影響は主に、水の放射線分解により生じる活性種により生じる（間接効果）と考えられ、その主要因は、水由来の活性種の中でも特に酸化反応性の高いヒドロキシルラジカル（・OH）と考えられてきた。一方、比較的反応性の低いH2O2は、これまであまり重要視されていなかった。しかしながら、極めて密な・OHの生成に伴って高濃度のH2O2がクラスター状に生成することが確認され、その反応性が憂慮される。濃度の高いH2O2は酸化力も高く、そのような状態が細胞内に生成した場合には、その周囲の物質への酸化的障害の引き金となる可能性が高い。しかもこの状態は、拡散して濃度が薄まるか、あるいは集団として何かと反応してしまうかするまで、比較的長時間、存在すると予想できる。そのため、この高濃度H2O2クラスターが放射線生物影響の要因となっている可能性がある。2021年度は、炭素線が大気下および低酸素条件下で水中に生じる過酸化水素クラスターの状態について調べた。2022年度は、H2O2が濃度に依存してDNA切断活性を示すこと、および低酸素条件でそれが増強されることを明らかにした。

在这项研究中，我们将研究高浓度过氧化氢（H2O2）簇的细节，其中X射线和碳射线出现在水中，并检查其反应性并验证其参与生物学作用。辐射的生物学效应被认为主要是由水辐射分解产生的活性物质（间接作用）引起的，并且主要因素被认为是羟基自由基（OH），它们在从水中得出的活性物质中尤其高度氧化。另一方面，反应性相对较低的H2O2迄今为止尚未非常重要。但是，已经证实，高浓度的H2O2在簇中产生，并形成极度致密的OH，其反应性是有关的。高浓度的H2O2具有高氧化能力，如果细胞内产生这种情况，则可能会引发周围物质的氧化损害。此外，可以期望这种状态存在相对较长的时间，直到它扩散并减少浓度或对某些人作为一个组的反应为止。因此，这些高浓度的H2O2簇可能是辐射生物生物体影响的一个因素。在2021财年，我们研究了过氧化氢簇的状态，其中碳导线在空气和低氧条件下的水中发生。在2022年，发现H2O2表现出浓度依赖性的DNA裂解活性，并且在低氧条件下会增强。