JP2020070244A - 腹腔内洗浄溶液の製造方法 - Google Patents
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Description
1.腹腔内洗浄溶液の製造装置
本実施形態の腹腔内洗浄溶液は、L−乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射したものである。したがって、まず、腹腔内洗浄溶液の製造装置であるプラズマ処理装置について説明する。
図1は、プラズマ処理装置100の概略構成を示す斜視図である。図1に示すように、プラズマ処理装置100は、プラズマ発生部110と、チャンバー120と、を有する。プラズマ発生部110は、プラズマを発生させる。チャンバー120は、水溶液を入れた容器を収容するとともに水溶液にプラズマを照射する雰囲気を制御するための反応室である。
まず、ガス供給口122にチャンバー120をパージするためのガスを供給しつつ、ガス排出口123からチャンバー120の内部のガスを排出する。これにより、チャンバー120の内部では、ガス供給口122から供給したガスが充満する。
本実施形態の腹腔内洗浄溶液は、開腹手術の際に腹腔内に投与して腹腔内を清浄に保つための溶液である。この腹腔内洗浄溶液は、L−乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射したものである。腹腔内洗浄溶液の製造方法について、以下に説明する。
まず、L−乳酸ナトリウムを含有する水溶液を準備する。この水溶液として、例えば、ラクテック(登録商標)が挙げられる。ラクテック(登録商標)は、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、L−乳酸ナトリウムと、を含有する。塩化ナトリウムの濃度は、6.0g/Lである。塩化カリウムの濃度は、0.3g/Lである。塩化カルシウム水和物の濃度は、0.2g/Lである。L−乳酸ナトリウムの濃度は、3.1g/Lである。
次に、L−乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射する。その際に、チャンバー120の内部をArガスでパージした状態で、水溶液にプラズマを照射する。プラズマガスとして窒素ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いる。窒素ガスに対する酸素ガスの体積比は50%以上150%以下である。また、窒素ガスに対する酸素ガスの体積比は70%以上130%以下であるとよい。なお、プラズマガスは、窒素ガスと酸素ガスとの他にArガスを含有する。
プラズマを照射して得られた溶液は、プラズマ活性化水溶液(PAL:Plasma Activated Lactec(Lactecは登録商標))である。プラズマ活性化水溶液(PAL)は、後述するように抗腫瘍効果を備えている。プラズマ活性化水溶液(PAL)は、窒素原子と酸素原子とを由来する活性化学種がL−乳酸ナトリウムと反応して生成された化合物であると考えられる。通常、腹腔内洗浄溶液として生理食塩水が用いられているが、その代わりにラクテック(登録商標)を用いることもできる。また、ラクテック(登録商標)の成分に近いプラズマ活性化水溶液(PAL)も、同様に腹腔内洗浄溶液として用いることができる。このようにプラズマ活性化水溶液(PAL)は、腹腔内洗浄溶液として好適であるのに加えて、抗腫瘍効果を備えている。
手術の最中に患者を開腹した後、開口部からプラズマ活性化水溶液(PAL)を患者の腹腔内に供給する。これにより、プラズマ活性化水溶液(PAL)は、臓器の隙間に供給される。プラズマ活性化水溶液(PAL)は、各々の臓器の外部の腫瘍を殺す働きを担う。プラズマ活性化水溶液(PAL)は、腹腔内の種々の臓器にいきわたるため、腹膜播種等、複数の箇所に腫瘍がある患者に投与するのに好適である。
5−1.プラズマガス
本実施形態では、プラズマガスおよびパージ用ガスはArガスである。しかし、He等、その他の希ガスを用いてもよい。
第2の実施形態について説明する。
本実施形態のプラズマ活性化培養液(PAM:Plasma Activated Medium)は、培養液にプラズマを照射したものである。培養液として、一般的な種々の培養液を用いることができる。例えば、DMEM、RPMI1640が挙げられる。
第1の実施形態と同様に、プラズマ処理装置100を用いて培養液にプラズマを照射する(プラズマ照射工程)。プラズマ照射条件は、第1の実施形態と同様である。または、照射条件を適宜変更してもよい。また、第1の実施形態のプラズマ照射装置100以外のプラズマ装置を用いてもよい。
1.水溶液の作製
1−1.PAL
L−乳酸ナトリウム水溶液を含有する水溶液としてラクテック(登録商標)を準備した。ラクテック(登録商標)は、塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、L−乳酸ナトリウムと、を含有する。塩化ナトリウムの濃度は、6.0g/Lである。塩化カリウムの濃度は、0.3g/Lである。塩化カルシウム水和物の濃度は、0.2g/Lである。L−乳酸ナトリウムの濃度は、3.1g/Lである。
また、プラズマ処理装置100を用いて培養液にプラズマを照射した。培養液の種類は、DMEMとRPMI1640であった。これにより、プラズマ活性化培養液(PAM)を製造した。
癌細胞として、SK−OV−3(卵巣癌細胞)、U251SP(脳腫瘍細胞)、ES2(卵巣癌細胞)を用いた。卵巣癌細胞を培養する際には、RPMI1640を用いた。脳腫瘍細胞を培養する際には、DMEMを用いた。なお、卵巣癌細胞にPAMを供給する場合には、原材料の培養液としてRPMI1640を用いた。脳腫瘍細胞にPAMを供給する場合には、原材料の培養液としてDMEMを用いた。
3−1.実験方法
癌細胞としてSK−OV−3細胞を用いた。1ウェルあたりの細胞数は5000個であった。細胞に投与した溶液は、RPMI1640にプラズマガスを照射したプラズマ活性化培養液(PAM)であった。プラズマガスとして、Arガスのみ、Arガスに窒素ガスを加えた混合ガス、Arガスに酸素ガスを加えた混合ガス、Arガスに水素ガスを加えた混合ガス、の4種類を用いた。
図5は、プラズマガスとしてArガスを用いたプラズマ活性化培養液(PAM)がSK−OV−3に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図5の横軸は、プラズマ活性化培養液(PAM)の希釈率である。例えば、「1:4」とあるのは、4倍希釈のプラズマ活性化培養液(PAM))である。図5の縦軸は、癌細胞の生存率である。特に断りが無い限り、これ以降のグラフにおいても、グラフの横軸および縦軸は、同様である。なお、SK−OV−3の細胞数は1ウェルあたり5000個であった。また、図中の「Ctrl」の表記は、プラズマを照射していない培養液を表している。
4−1.実験方法
癌細胞としてU251SPを用いた。1ウェルあたりの細胞数は5000個であった。細胞に投与した溶液は、DMEMにプラズマガスを照射したプラズマ活性化培養液(PAM)であった。プラズマガスとして、Arガスのみ、Arガスに窒素ガスを加えた混合ガス、Arガスに酸素ガスを加えた混合ガス、Arガスに水素ガスを加えた混合ガス、の4種類を用いた。
図9は、プラズマガスとしてArガスを用いたプラズマ活性化培養液(PAM)がU251SPに対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。
5−1.実験方法
癌細胞としてSK−OV−3を用いた。1ウェルあたりの細胞数は5000個であった。細胞に投与した溶液は、RPMI1640にプラズマガスを照射したプラズマ活性化培養液(PAM)であった。Arガスに対する酸素ガスの混合比を変えて、プラズマ活性化培養液(PAM)の効果を調べた。
図13は、プラズマガスとしてArガスのみを用いた場合のプラズマ活性化培養液(PAM)がSK−OV−3に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図14は、プラズマガスとしてArガスに0.5体積%の酸素ガスを加えた混合ガスを用いた場合のプラズマ活性化培養液(PAM)がSK−OV−3に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図15は、プラズマガスとしてArガスに1体積%の酸素ガスを加えた混合ガスを用いた場合のプラズマ活性化培養液(PAM)がSK−OV−3に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図16は、プラズマガスとしてArガスに5体積%の酸素ガスを加えた混合ガスを用いた場合のプラズマ活性化培養液(PAM)がSK−OV−3に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図17は、プラズマガスとしてArガスに10体積%の酸素ガスを加えた混合ガスを用いた場合のプラズマ活性化培養液(PAM)がSK−OV−3に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。
6−1.実験方法
癌細胞としてES2を用いた。1ウェルあたりの細胞数は10000個であった。細胞に投与した溶液は、プラズマ活性化水溶液(PAL)であった。プラズマガスとしてArガスに混合するガスの種類を変えて、プラズマ活性化水溶液(PAL)の効果を調べた。
図18は、プラズマガスとしてArガスを用いたプラズマ活性化水溶液(PAL)がES2に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図19は、プラズマガスとしてArガスに10体積%の窒素ガスを加えた混合ガスを用いたプラズマ活性化水溶液(PAL)がES2に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図20は、プラズマガスとしてArガスに10体積%の酸素ガスを加えた混合ガスを用いたプラズマ活性化水溶液(PAL)がES2に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。図21は、プラズマガスとしてArガスに10体積%の窒素ガスと10体積%の酸素ガスとを加えた混合ガスを用いたプラズマ活性化水溶液(PAL)がES2に対して奏する抗腫瘍効果を示すグラフである。また、図中の「Ctrl」の表記は、プラズマを照射していないラクテック(登録商標)を表している。
7−1.測定方法
プラズマ処理装置100の観察窓121に分光器を設置する。分光器は、プラズマにより発生する化学活性種のスペクトルを測定することができる。
図22は、プラズマ処理装置100のチャンバー120の内部に水を配置していない場合の化学活性種のスペクトルである。図22の横軸は波長である。図22の縦軸は光の強度である。図22に示すように、Arガスのみをプラズマガスとして用いた場合には、Ar、Ar+ のピークが観測された。Arガスに窒素ガスを加えた場合には、Ar、Ar+ に加えてN、N2 + のピークが観測された。Arガスに酸素ガスを加えた場合には、Ar、Ar+ に加えてO+ のピークが観測された。Arガスに窒素ガスおよび酸素ガスを加えた場合には、Ar、Ar+ に加えてN、N2 + 、O+ のピークが観測された。
8−1.測定方法
プラズマガスの種類を変えてラクテック(登録商標)にプラズマを照射した場合のpHの変化を調べた。プラズマを照射してから一定時間経過後にpHを測定した。プラズマの照射時間は10分間であった。
図24は、pHの測定結果を示すグラフである。図24の横軸は、プラズマ照射からの経過時間が異なるプラズマの種類である。図24の縦軸は、pHである。図24に示すように、プラズマガスが窒素ガスを含んでいると、pHが大きく変化する傾向にある。これは、窒素原子と水中またはプラズマガス中の酸素原子とが反応し、亜硝酸イオンまたは硝酸イオンが発生するためと考えられる。
9−1.測定方法
プラズマガスの種類を変えて、水にプラズマを照射する。その際には、チャンバー120の内部はArガスでパージする。そして、水中のH2 O2 濃度を測定した。プラズマの照射時間は10分であった。
10−1.測定方法
プラズマガスの種類を変えて、水にプラズマを照射した。その際には、チャンバー120の内部はArガスでパージした。そして、水中の亜硝酸イオンおよび硝酸イオンの濃度を測定した。プラズマの照射時間は10分であった。
11−1.実験方法
ラクテック(登録商標)に種々の試薬を加えて種々の水溶液を作製した。H2 O2 、NO2 - 、NO3 - 等、活性酸素種(ROS)および活性窒素種(RNS)を水溶液に加えた。H2 O2 、NO2 - 、NO3 - の濃度について、Arガスに窒素ガス(10体積%)と酸素ガス(10体積%)とを加えたプラズマ活性化水溶液(PAL)と同程度となるように試薬の量を調整した。用いた試薬は、H2 O2 、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウムであった。試薬を加えた溶液に対しては、プラズマを照射していない。
図28は、水溶液の種類と癌細胞の生存率との関係を示すグラフである。図28の横軸は水溶液の種類である。図28の縦軸は癌細胞の生存率である。
12−1.実験方法
プラズマ活性化水溶液(PAL)を作製した後に放置した。そして、適宜、活性化学種を測定した。
図29は、プラズマ活性化水溶液(PAL)中のH2 O2 濃度の時間経過を示すグラフである。図29の横軸は時間である。図29の縦軸はH2 O2 濃度である。Arガスに酸素ガス(10体積%)を添加したプラズマガスを用いた場合には、プラズマ照射後100時間以上経過しても、H2 O2 濃度は1500μM程度を保持する。一方、その他の場合には、プラズマ照射後100時間以上経過すると、H2 O2 濃度はほとんど0に近づく。
13−1.実験方法
次に、プラズマ活性化水溶液(PAL)の選択性について調べた。癌細胞を殺すとともに正常細胞をほとんど殺さない場合に、そのプラズマ活性化水溶液(PAL)は選択性を有する。すなわち、PALは癌細胞を選択的に殺す。癌細胞としてES2を用いた。正常細胞としてHOF(ヒト卵巣線維芽細胞)およびHPMC(ヒト腹膜中皮細胞)を用いた。1ウェルあたりの細胞数は10000個である。
図32は、プラズマ活性化水溶液(PAL)の選択性を示すグラフである。図32の横軸は細胞の種類である。図32の縦軸は細胞の生存率である。図32に示すように、32倍希釈のプラズマ活性化水溶液(PAL)は、癌細胞(ES2)のみを殺し、HOF(ヒト卵巣線維芽細胞)およびHPMC(ヒト腹膜中皮細胞)をほとんど殺さなかった。つまり、プラズマ活性化水溶液(PAL)は、選択的に癌細胞を殺す。
14−1.実験方法
癌細胞としてES2を用いた。投与する溶液としてプラズマ活性化水溶液(PAL)を用いた。そして、Arガスに酸素ガス(10体積%)を添加したプラズマガスを用いた場合、Arガスに窒素ガス(10体積%)と酸素ガス(10体積%)とを添加したプラズマガスを用いた場合、プラズマを照射しなかった場合、の3種類の水溶液を準備した。
図34は、動物実験の実験結果を示すグラフである。図34の横軸は経過日数である。図34の縦軸は生存率である。なお、N数は8である。
15−1.実験方法
癌細胞としてES2を用いた。投与する溶液としてプラズマ活性化水溶液(PAL)を用いた。そして、Arガスに窒素ガス(10体積%)と酸素ガス(10体積%)とを添加したプラズマガスを用いた場合、プラズマを照射しなかった場合、の3種類の水溶液を準備した。
図36は、動物実験の実験結果を示すグラフである。図36の横軸は経過日数である。図36の縦軸は生存率である。なお、N数は11である。
第1の態様における腹腔内洗浄溶液の製造方法は、L−乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射するプラズマ照射工程を有する。プラズマ照射工程では、プラズマガスとして窒素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用いる。窒素ガスに対する酸素ガスの体積比が50%以上150%以下である。
110…プラズマ発生部
111a…第1の電極
111b…第2の電極
112…カバーケース
113…中間ブロック
116…ノズル部
120…チャンバー
121…観察窓
122…ガス供給口
123…ガス排出口
Claims (3)
- L−乳酸ナトリウムを含有する水溶液にプラズマを照射するプラズマ照射工程を有し、
前記プラズマ照射工程では、
プラズマガスとして窒素ガスと酸素ガスとを含む混合ガスを用い、
前記窒素ガスに対する前記酸素ガスの体積比が50%以上150%以下であること
を特徴とする腹腔内洗浄溶液の製造方法。 - 請求項1に記載の腹腔内洗浄溶液の製造方法において、
前記プラズマ照射工程では、
プラズマ照射装置の照射室の内部を希ガスでパージしながら、前記水溶液にプラズマを照射すること
を特徴とする腹腔内洗浄溶液の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の腹腔内洗浄溶液の製造方法において、
前記水溶液は、
塩化ナトリウムと、塩化カリウムと、塩化カルシウムと、を含有すること
を特徴とする腹腔内洗浄溶液の製造方法。
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