名大,α線を照射した酸化チタンにラジカルを確認

名古屋大学は,α線を酸化チタン(TiO2)に照射することで,ラジカルが発生することを発見した(ニュースリリース)。

TiO2は,380nm以下の波長の紫外線を照射することで,光触媒効果により電子と正孔を生じ,生じた電子と正孔が酸素や水と反応しラジカルを発生させることが知られ,すでに抗菌などに広く利用されているほか,最近注目されている色素太陽電池にも使われている。

医療の分野でも,ナノ粒子の大きさのTiO2を腫瘍マウスに投与し腫瘍に集積させ,同時に腫瘍に集積するポジトロン核種を投与すると腫瘍の治療効果が高まったという報告がある。ポジトロンの放出するチェレンコフ光が紫外線を多く含むため,この紫外線がTiO2と反応してラジカルを発生させ,腫瘍の高い治療効果が生じたと説明されている。

しかし,一方で,核医学で用いられる放射能のポジトロンから放出されるチェレンコフ光の強度は弱く,発生すると推定されるラジカルの量からは治療効果を説明できないとの反論もある。

研究グループは,これまでの研究で,チェレンコフ光を発生しない条件の放射線照射で水が発光することを発見しており,この発光が,紫外線を多く含むためラジカルが発生する可能性があると考えた。そこで,チェレンコフ光を発生しないα線を,TiO2ナノ粒子を塗布したプレートに照射し,電子と正孔の発生(ラジカルの発生)を,高感度CCDカメラを用いて計測した。

その結果,α線照射でTiO2プレートは発光し,その発光スペクトルは500nm~600nmにピークを有することが分かった。この発光スペクトルはTiO2に紫外線を照射したときと同じで,TiO2プレートに電子と正孔が生じたことを示す。電子と正孔は,酸素や水と反応しラジカルを生成することから,α線照射によりラジカルが発生することが明らかになった。

アスタチンなどのα線放出核種は核医学内用療法に用いられ,がん治療に期待されている。今回の研究から,TiO2をα線核医学内用療法と組み合わせることで,がん細胞中にラジカルを発生させ,治療効果をさらに高める可能性があると考えられる。

またこのチェレンコフ光閾値以下の発光現象は,α線だけではなく,すべての放射線で起こるので,他の放射線,例えば粒子線治療に用いられる陽子線や炭素線とTiO2を組み合わせることでもラジカルが発生し,治療効果をさらに高めることが期待されるとしている。

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