The 5th Workshop on Biological Applications of Plasma/Photon Processing


Abstracts

Review on Recent Development in Plasma Medicine
最近のプラズマ医療研究の動向
Satoshi Hamaguchi1, Yu Moriguchi2, Kazuto Masuda1, Keiko Kaneko2, Dae-Sung Lee1,
Ayumi Ando1, Kiyoshi Okada2, Yasuo Kunugiza2, Tetsuya Tomita2, Akira Myoui2,
and Hideki Yoshikawa2
1 Center for Atomic and Molecular Technologies, Graduate School of Engineering, Osaka University, Osaka, Japan
2 Department of Orthopaedics, Graduate School of Medicine, Osaka University, Osaka, Japan
浜口智志1　森口悠2　増田一仁1　金子恵子2 　李大成1 　
安藤あゆみ1 　岡田潔2 　椚座康夫2 　冨田哲也2 　
名井陽2 　吉川秀樹2
1大阪大学工学研究科原子分子イオン制御理工学センター
2大阪大学医学研究科器官制御外科学（整形外科）
It has been recognized recently that low-temperature atmospheric-pressure plasmas (APPs) have positive effects on some medical treatments and health care applications such as wound healing, cell proliferation, tissue-adhesion prevention, and sterilization. Although the extent and cause of such effects have not been fully understood yet, there have been many experimental evidences that suggest that the effects are real. In addition to such direct applications of APPs for medical treatment, APPs as well as low-pressure plasmas have been widely used for surface treatment for medical devices. In this presentation, recent development of plasma technologies applied for medical purposes will be reviewed. Especially, as examples, recent work on cell proliferation and surface modification of artificial bones by APPs performed at Osaka University will be presented.
近年、低温大気圧プラズマを照射することにより、創傷治療、細胞増殖、組織癒着の防止、滅菌等の効果があることが知られ、その医療・健康産業分野での活用の可能性が注目を集めている。プラズマのそうした効果の程度や原理はまだ十分に理解されていない点が多いが、この分野の世界的な研究活動の広がりにより、プラズマにそうした医療上の効果のあることは、今や、多くの研究者によってすでに確認されている。一方、広い意味でのプラズマの医療応用という観点からは、低圧プラズマを含む各種プラズマによる医療部材の表面改質など、幅広い分野ですでにプラズマは医療分野で用いられている。本講演では、プラズマ技術の医療分野での応用に関する最近の動向を概観し、また、研究例として、大阪大学における低温大気圧プラズマによる細胞増殖、人工骨表面処理などの最近の研究成果の一部を紹介する。

Current control measures against infectious diseases of domestic animals and its future prospects


家畜感染症に対する現在の対応策と将来展望
Naoaki Yokoyama
National Research Center for Protozoan Diseases,
Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
横山直明
帯広畜産大学　原虫病研究センター
家畜感染病の中には、その発生を放置すれば急速かつ広範囲に蔓延し、経営者のみならず、その地域、さらには経済に大きな影響を及ぼすものがある。現在もその脅威にある口蹄疫や高病原性インフルエンザなどのウイルス感染症、ヨーネ病やサルモネラ症などの細菌感染症、バベシア症やタイレリア症に代表される原虫感染症などがその要因に挙げられる。その対応策として消毒（病原体の不活化）が挙げられるが、病原体の特性や消毒の対象物に応じて適切な措置を選び、実施することが重要となる。畜産領域に適した理想的な消毒方法（薬）の条件とは、１）経済的である、２）強力で即効性かつ持続性がある、３）水溶性である、４）保存性がよい、５）毒性がない、６）不快臭がない、７）酸、アルカリ、有機物、塩類などの影響を受けにくい、８）水質を汚濁しないことなどが挙げられる。一方で、多様化する消毒の目的や対象に応じてさらなる改善が求められている。本ワークショップでは、我が国の家畜感染症の現状の一端と問題点を整理し、消毒に関わる将来展望について議論したい。

Development of CMOS-based Bioimplantable Devices
CMOSチップ搭載生体埋め込みデバイスの開発
T. Tookuda, K. Sasagawa, T. Noda, T. Kobayashi, and J. Ohta,
Graduate School of Materials Science, Nara Institute of Science and Technology
徳田崇, 笹川 清隆, 野田 俊彦, 小林 琢磨, 太田 淳,
奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学研究科
CMOS集積回路を搭載した、生体埋め込み型デバイス開発の取り組みを紹介する。我々はこれまで、①網膜刺激型人工視覚デバイス、②in vivo(生きたまま)脳神経イメージセンサ等にとりくんできた。イメージセンサをはじめとするCMOS集積回路技術による高機能性を利用することにより、ライフサイエンス・医療へ新しい応用を開拓できると期待される。CMOSベース生体埋め込みデバイスにおいては、CMOS集積回路上の工夫のほか、電極や生体適合パッケージングなど多様な技術課題を解決する必要がある。本講演では、我々の研究成果の解説を通し、CMOSベースエレクトロニクスの生体埋め込みデバイス技術について論ずる。

Based on comprehension of symbiotic strategy by parasitic protozoan against immune surveillance, establishment and evaluation of novel vaccine technology using 　oligomannose-coated liposome against parasitic disease
病原性原虫によるTh1免疫回避機構の解明と糖鎖被覆リポソームワクチン評価技術の確立
Yuzuru Ikehara
AIST
池原　譲
産業技術総合研究所
Both tumor-specific CD4+ and CD8+ T cells have been identified, and the latter is known as a major effector of adaptive antitumor immune responses. Optimal antitumor immune responses are considered to require the concomitant activation of both CD8+ and CD4+ T cells and the additional selective activation of CD4+ T cells with helper, but not regulatory function. As common immune responses are generated by the concomitant activation of both T cell types, it is necessary for vaccine methods involving cytotoxic T-lymphocytes (CTLs) generation to possess a mechanism whereby antigen presenting cells can present administrated exogenous antigens on not only Major histocompatibility complex (MHC) class II, but also MHC class I molecules.
We have previously reported the development of a new drug delivery system (DDS) based on the carbohydrate recognition properties of phagocytic cells to control metastatic cancer in extranodal lymphoid tissue of the abdominal cavity (Ikehara Y. et al. Cancer Res. 66(17): 8740–8, 2006). Further, we demonstrated that our DDS could be used for the induction of CTLs through the presentation of exogenous antigens on MHC class I molecules of phagocytic cells (Ikehara Y. et al. Cancer Lett. 260(1–2): 137–45, 2008).
In accordance with findings from many attempts, including ours, to generate antigen-specific CTLs, I will make an overview of symbiotic strategy by parasitic protozoan against immune surveillance of host animals, and current trials of liposome-based vaccines. Furthermore, I would like to discuss the feasibility of biological applications of plasma/photon processing to develop novel evaluation methods for antigen-specific CTLs that are generated by OMLs.

Micro/nanofabrication, Surface Modification, and Inspection Devices; Application of Plasma/ Beam Technologies to Semiconductor, Medicine and Biology
微細加工、表面処理、検査デバイス：プラズマ、ビームの半導体、医療、バイオへの応用
Naoshi Itabashi
Hitachi, Ltd., Central Research Laboratory
Life Science Research Laboratory
Measurement Systems Research Department
板橋直志
日立製作所
プラズマ・ビームを活用した、医療・バイオへの応用に関し、著者の属するまたは関連する社内の研究グループの最近のいくつかの取り組み事例を、本研究会においてレビューする。プラズマ・ビームの医療・バイオに向けた応用範囲は広く、細胞や生体分子を、培養、ハンドリングしたり、計測したりするデバイスを作製するための材料形成や微細加工から、様々な研究機関でとりくまれている滅菌などのように、生き物に対し直接にプラズマやビームを照射するもの、あるいは、医療・バイオ向けの様々な材料や器材に照射し、用途に求められる所望の材料表面特性を得ようとするものなどに至るまで多岐にわたり、広範な分野を横断している。　本講演では、(1)創薬などの応用に向けた細胞培養のためのデバイスとその適用技術、(2)幅広い用途、処理形態に対応すべく研究している大気圧プラズマの生成技術、(3)生体関連物質をナノ空間で計測するためのナノデバイスの作製技術、(4)医療・バイオ用途に使用できる材料技術、など、関連する取り組み事例を紹介し、これより、半導体により培われてきたデバイス技術の今後の活用の新たな方向性や、プラズマ・ビームによるナノデバイス形成・処理技術、ナノバイオ計測技術の今後の展開などについて、分野をまたがり討論し、展望したい。

Challenges for the practical use of Bio/Medical/Analytical Micro-devices
バイオ・医用・分析応用デバイス実用化の課題
Takahiro Nishimoto
Technology Research Laboratory, Shimadzu Corporation
西本尚弘
(株)島津製作所　基盤技術研究所
μTAS技術は，その特長を活かした応用例とカスタマイズされたチップの開発例が数多く発表されている．実用化についても徐々にその例が増えてきており，各分野への貢献が待たれる状況である．しかしながら，MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）全体の市場予測の中で大きな伸び率を期待されていた分野であったものの，2011年の現在でもその規模はまだまだ小さいと言わざるを得ない．マイクロ化技術を用いたチップ型分析装置は信頼性のある結果が求められる用途に対してどこまで応えられるのだろうか．我々はμTAS技術の汎用分析装置への展開を目指し，従来型装置からのシームレスな移行を目指した開発に取り組んでいる．講演では「古くて新しい課題」であるガスクロマトグラフへのチップ応用とマイクロプラズマを用いた新しい汎用検出器について述べる．