X- 선 검증 사이트 추천의 기본 원리에서 기존 이론을 뒤집는 효과를 발견했습니다! 더 안전한 방사선 치료 기술을 실현하려면 : 나고야시 대학교 및 시즈오카 대학교의 공동 논문
연구 결과 요약
Nagoya City University, Western Medical Center의 양성자 치료부 히로미츠 이와타 부교수, 의과 대학의 의과 대학원, 의과 대학, 학사 학위 교수, 묘사, ICHIRO TOTETO 교수, ICHIRO TOTETO 교수, ICHIRO TOTETO, ICHIRO TOTETO 교수로 구성된 공동 연구 그룹. Shizuoka University 과학 학부의 Tomita와 Nagoya City University의 예술 및 공학 대학원의 Takahiro 교수는 X- 레이 검증 사이트 추천 기술에서 기존 이론을 뒤집는 효과를 발견했습니다.
방사선 검증 사이트 추천 기술은 자외선 광선보다 훨씬 더 많은 에너지 인 전자기파를 사용하여 박테리아 및 미생물의 DNA 및 세포 구조를 파괴하여 의료용 장치 (예 : 약물 및기구, 인공 관절)의 필수 검증 사이트 추천 도구를 만들 수 있습니다. 조직 이식편) 및 식품 재료 (감자 발아 억제).
과거에,이 방사선 검증 사이트 추천 기술은 조사 용량 [1]이 동일하다면 동일한 검증 사이트 추천 속도를 갖는 것으로 생각되었다. 그러나이 연구에서 우리는 대장균을 사용한 X- 선 검증 사이트 추천 실험을 통해 현재까지의 기존 이론이 사실이 아니라는 것을 보여 주었다. 구체적으로, 우리가 조사 대장균의 검증 사이트 추천 속도를 조심스럽게 평가할 때, 조사 용량은 크게 다양하고 대장균의 검증 사이트 추천 속도가 대장균의 영양소가 부족하고, X- 레이 용량 속도가 낮을 때 (낮은 의도 엑스레이)가 검증 사이트 추천 된 기간 동안 검증 사이트 추천 된 기간이 높았을 때 검증 사이트 추천 효율이 더 높았던 환경에서 더 높은 것으로 밝혀졌습니다. (고강도 X- 레이)는 짧은 시간 동안 검증 사이트 추천되었습니다. 다른 한편으로, 대장균이 풍부한 환경에서, X- 선 용량 속도가 높고 검증 사이트 추천이 X- 선 용량 속도가 낮고 검증 사이트 추천화가 오랫동안 검증 사이트 추천 된 경우보다 X- 선 용량 속도가 높고 검증 사이트 추천이 짧은 기간 동안 검증 사이트 추천화 될 때 검증 사이트 추천 효율이 더 큰 것으로 밝혀졌다. 수학의 최첨단 방법 인 확률 적 미분 방정식 [2]을 사용하여 이러한 일련의 실험 결과를 분석함으로써 이제 방사선에 대한 박테리아 및 세포 손상의 메커니즘을 정량적으로 평가할 수 있습니다.
이 연구 결과는 (a) 방사선 검증 사이트 추천 기술을 위해 최적의 검증 사이트 추천 및 검증 사이트 추천 조건을 정량적으로 제공 할 수있을뿐만 아니라 (b) 병변 세포의 높은 성장률 (예를 들어 암 세포)으로 효과적으로 죽일 수있는 방사선 조사 조건을 정확하게 계산할 수 있으며, 이는 정상 세포를 효과적으로 죽일 수 있습니다. 우리는 이것이 이전보다 더 신뢰할 수 있으며 이해하기 쉬운 방사선 (X- 선 및 양성자 광선) 치료의 실현에 크게 기여할 수 있다고 생각합니다.
이 연구는 2025 년 4 월 28 일 Springer Nature의 과학 보고서에 발표되었습니다.
방사선 검증 사이트 추천 기술은 자외선 광선보다 훨씬 더 많은 에너지 인 전자기파를 사용하여 박테리아 및 미생물의 DNA 및 세포 구조를 파괴하여 의료용 장치 (예 : 약물 및기구, 인공 관절)의 필수 검증 사이트 추천 도구를 만들 수 있습니다. 조직 이식편) 및 식품 재료 (감자 발아 억제).
과거에,이 방사선 검증 사이트 추천 기술은 조사 용량 [1]이 동일하다면 동일한 검증 사이트 추천 속도를 갖는 것으로 생각되었다. 그러나이 연구에서 우리는 대장균을 사용한 X- 선 검증 사이트 추천 실험을 통해 현재까지의 기존 이론이 사실이 아니라는 것을 보여 주었다. 구체적으로, 우리가 조사 대장균의 검증 사이트 추천 속도를 조심스럽게 평가할 때, 조사 용량은 크게 다양하고 대장균의 검증 사이트 추천 속도가 대장균의 영양소가 부족하고, X- 레이 용량 속도가 낮을 때 (낮은 의도 엑스레이)가 검증 사이트 추천 된 기간 동안 검증 사이트 추천 된 기간이 높았을 때 검증 사이트 추천 효율이 더 높았던 환경에서 더 높은 것으로 밝혀졌습니다. (고강도 X- 레이)는 짧은 시간 동안 검증 사이트 추천되었습니다. 다른 한편으로, 대장균이 풍부한 환경에서, X- 선 용량 속도가 높고 검증 사이트 추천이 X- 선 용량 속도가 낮고 검증 사이트 추천화가 오랫동안 검증 사이트 추천 된 경우보다 X- 선 용량 속도가 높고 검증 사이트 추천이 짧은 기간 동안 검증 사이트 추천화 될 때 검증 사이트 추천 효율이 더 큰 것으로 밝혀졌다. 수학의 최첨단 방법 인 확률 적 미분 방정식 [2]을 사용하여 이러한 일련의 실험 결과를 분석함으로써 이제 방사선에 대한 박테리아 및 세포 손상의 메커니즘을 정량적으로 평가할 수 있습니다.
이 연구 결과는 (a) 방사선 검증 사이트 추천 기술을 위해 최적의 검증 사이트 추천 및 검증 사이트 추천 조건을 정량적으로 제공 할 수있을뿐만 아니라 (b) 병변 세포의 높은 성장률 (예를 들어 암 세포)으로 효과적으로 죽일 수있는 방사선 조사 조건을 정확하게 계산할 수 있으며, 이는 정상 세포를 효과적으로 죽일 수 있습니다. 우리는 이것이 이전보다 더 신뢰할 수 있으며 이해하기 쉬운 방사선 (X- 선 및 양성자 광선) 치료의 실현에 크게 기여할 수 있다고 생각합니다.
이 연구는 2025 년 4 월 28 일 Springer Nature의 과학 보고서에 발표되었습니다.
배경
방사선 검증 사이트 추천 기술은 의약품, 제약, 음식 및 기타 분야의 필드에서 필수 검증 사이트 추천 및 검증 사이트 추천 방법입니다. 초음파 광선보다 훨씬 더 많은 에너지 인 전자기 파도를 사용할 수 있기 때문에 박테리아 및 미생물의 세포 구조를 파괴합니다. 방사선 검증 사이트 추천의 기본 원리는 조사 용량이 동일하면 검증 사이트 추천 양이 동일하다는 것으로 생각되었다. 구체적으로, 전통적으로, 단기간 동안 고용량 속도를 조사하여 검증 사이트 추천 된 병원성 바이러스 및 박테리아의 검증 사이트 추천 속도는 병원성 바이러스와 장기간의 저용량 속도를 검증 사이트 추천하여 검증 사이트 추천 된 박테리아의 검증 사이트 추천 속도가 동일한 장력이 동일하게 발생할 때 발생한다고 생각되었다.
연구 결과
Nagoya City University, Western Medical Center의 양성자 치료부 히로 미츠 이와타 부교수, 의과 대학의 아키오 교수, 박테리아학과 Tadao, Makoto Tomito of Makoto Tomit, Hasegawa Tadao 교수의 의과학 대학원 Akio 교수, 의학 대학원 Akio 교수로 구성된 공동 연구 그룹. Shizuoka University 및 Nagoya City University의 예술 및 공학 대학원의 Takahiro Matsumoto 교수는 E. coli를 사용한 기본 실험을 통해 X- 선 검증 사이트 추천 및 검증 사이트 추천 기술에 대한 연구에서 이전에 확립 된 이론이 확립되지 않았 음을 보여주었습니다. 구체적으로, 우리가 특정 조건 하에서 대장균의 검증 사이트 추천 속도를주의 깊게 평가할 때, X- 선 조사 용량 하에서, 그림 1에서 볼 수 있듯이, 대장균의 영양소가 부족한 환경에서, 선량 속도가 작고 검증 사이트 추천되는 상황에서, 선량 속도가 크고 짧은 시간보다 더 높다는 것이 밝혀졌다. 그림 1은 X- 선 용량을 200 Gy (회색 [3]) 및 (a) 1360 초에서 147 mgy/s (x- 선 조사로 인해 36,000 ~ 180으로 감소 함)에서 x- 선 용량을 일정하게 유지 한 결과, (b) 99.98%의 검증 사이트 추천 속도 (x- 선복에 의해 36,000에서 8에서 감소 하였음)를 보여줍니다. 그림 2 (a)는 다양한 용량 속도에서 검증 사이트 추천 속도 [log (n/n0)]를 플로팅하는 결과를 보여줍니다 (N0은 검증 사이트 추천 전 대장균의 수이고, N은 검증 사이트 추천 후 대장균의 수). 빨강, 녹색 및 청색 ● 각각 147mgy/s, 35.2mgy/s 및 15.3mgy/s의 용량 속도로 얻은 검증 사이트 추천 속도의 결과입니다. 이 그래프는 영양이 대장균에서 부족한 환경에서 동일한 용량이 주어 지더라도 선량 속도를 낮추면 검증 사이트 추천 속도가 향상 될 것임을 분명히 보여줍니다. 다른 한편으로, 대장균이 풍부한 환경에서, X- 선 용량 속도가 높고 X- 선 용량 속도가 낮고 오랫동안 검증 사이트 추천 된 경우보다 X- 선 용량 속도가 높고 짧은 기간 동안 검증 사이트 추천 될 때 검증 사이트 추천 효율이 더 큰 것으로 밝혀졌다. 도 2 (b)는 대장균이 풍부한 환경에서 용량의 함수로서 다양한 용량 속도에서 검증 사이트 추천 속도를 평가 한 결과를 보여준다. 빨강, 녹색 및 청색 ● 각각 147mgy/s, 35.2mgy/s 및 15.3mgy/s의 용량 속도로 얻은 검증 사이트 추천 속도의 결과입니다. 이 그래프는 대장균이 풍부한 환경에서 그림 2 (a)의 결과와 대조적으로 용량 속도가 증가 할 때 검증 사이트 추천 속도가 증가 함을 보여줍니다.
기존 이론을 뒤집은 X- 선 검증 사이트 추천 결과와 동일한 효과는 2022 년 Matsumoto 교수와 자외선에서 다른 사람들에 의해보고되었으며, 이는 X- 레이보다 훨씬 더 긴 파장을 가진 자외선의 다른 사람들에 의해보고되었지만,이 연구가 비슷한 효과를 가질 때까지 명확하지 않았다.
이번에는 수학의 최첨단 방법 인 확률 론적 미분 방정식을 사용하여 실험 결과를 분석함으로써, 우리는 새로운 X- 선 검증 사이트 추천 메커니즘의 존재를 밝혀냈다. 영양 환경),도 3에 도시 된 바와 같이, 선량 속도에 비선형 적으로 비례하지 않는다 (도 3의 γ1에 설명 된, 이는 높은 용량의 영향을 약화시키는 효과는 효과가 그림 3의 파라미터 γ1로 설명된다). 현재,이 새로운 X- 선 검증 사이트 추천 메커니즘은 X- 선 조사가 박테리아 내에서 활성 산소를 생성하여 박테리아의 DNA와 지질 층을 파괴하고이를 죽인다 고 생각된다. 이 활성 산소는 불안정하고 충족하자마자 비활성 산소로 즉시 변합니다. 이러한 이유로, 박테리아가 고용량의 X- 선으로 조사 될 때, 많은 양의 활성 산소가 생성되지만, 활성 산소는 즉시 유해를 중화시키기 위해 결합되어 X- 선의 희석 효과가 감소된다. 복용량 속도에 대한 비선형 비례라는 용어를 확률 적 미분 방정식에 소개함으로써, 대장균에서 영양소가 부족한 환경에서 검증 사이트 추천 속도의 용량 의존성을 모두 설명 할 수있다 (그림 2 (a)에서 영양소의 이론적 곡선이 부족한 환경 2 (a)). 도 2 (b))에서 파란색. 또한, 확률 적 미분 방정식을 사용한이 분석 방법은 간단한 계산 공식을 사용하여 다른 검증 사이트 추천 메커니즘을 갖는 X- 선 검증 사이트 추천 및 자외선 검증 사이트 추천의 통합 처리를 허용합니다.
이 방법은 박테리아뿐만 아니라 다양한 세포의 방사선 멸망 효과에 대한 정량적 이해를 제공 할 수 있으므로 (a) 성장률을 고려하지 않는 방사선 검증 사이트 추천 기술에 대한 최적의 검증 사이트 추천 조건을 정량적으로 제공 할 수 있습니다. 또한, (b) 증식 속도의 차이를 예를 들어, 작은 증식 속도를 갖는 정상 세포에 대한 큰 증식 속도로 병변 세포 (암 세포)를 효과적으로 사멸시키기 위해 (b) 증식 률의 차이를 고려해야 할 때, 우리는 최적의 조사 조건이 확률 적으로 미분 방정식 기술을 사용하여 크게 기여할 수 없다고 생각합니다. 그것은 환자와 가깝습니다.
기존 이론을 뒤집은 X- 선 검증 사이트 추천 결과와 동일한 효과는 2022 년 Matsumoto 교수와 자외선에서 다른 사람들에 의해보고되었으며, 이는 X- 레이보다 훨씬 더 긴 파장을 가진 자외선의 다른 사람들에 의해보고되었지만,이 연구가 비슷한 효과를 가질 때까지 명확하지 않았다.
이번에는 수학의 최첨단 방법 인 확률 론적 미분 방정식을 사용하여 실험 결과를 분석함으로써, 우리는 새로운 X- 선 검증 사이트 추천 메커니즘의 존재를 밝혀냈다. 영양 환경),도 3에 도시 된 바와 같이, 선량 속도에 비선형 적으로 비례하지 않는다 (도 3의 γ1에 설명 된, 이는 높은 용량의 영향을 약화시키는 효과는 효과가 그림 3의 파라미터 γ1로 설명된다). 현재,이 새로운 X- 선 검증 사이트 추천 메커니즘은 X- 선 조사가 박테리아 내에서 활성 산소를 생성하여 박테리아의 DNA와 지질 층을 파괴하고이를 죽인다 고 생각된다. 이 활성 산소는 불안정하고 충족하자마자 비활성 산소로 즉시 변합니다. 이러한 이유로, 박테리아가 고용량의 X- 선으로 조사 될 때, 많은 양의 활성 산소가 생성되지만, 활성 산소는 즉시 유해를 중화시키기 위해 결합되어 X- 선의 희석 효과가 감소된다. 복용량 속도에 대한 비선형 비례라는 용어를 확률 적 미분 방정식에 소개함으로써, 대장균에서 영양소가 부족한 환경에서 검증 사이트 추천 속도의 용량 의존성을 모두 설명 할 수있다 (그림 2 (a)에서 영양소의 이론적 곡선이 부족한 환경 2 (a)). 도 2 (b))에서 파란색. 또한, 확률 적 미분 방정식을 사용한이 분석 방법은 간단한 계산 공식을 사용하여 다른 검증 사이트 추천 메커니즘을 갖는 X- 선 검증 사이트 추천 및 자외선 검증 사이트 추천의 통합 처리를 허용합니다.
이 방법은 박테리아뿐만 아니라 다양한 세포의 방사선 멸망 효과에 대한 정량적 이해를 제공 할 수 있으므로 (a) 성장률을 고려하지 않는 방사선 검증 사이트 추천 기술에 대한 최적의 검증 사이트 추천 조건을 정량적으로 제공 할 수 있습니다. 또한, (b) 증식 속도의 차이를 예를 들어, 작은 증식 속도를 갖는 정상 세포에 대한 큰 증식 속도로 병변 세포 (암 세포)를 효과적으로 사멸시키기 위해 (b) 증식 률의 차이를 고려해야 할 때, 우리는 최적의 조사 조건이 확률 적으로 미분 방정식 기술을 사용하여 크게 기여할 수 없다고 생각합니다. 그것은 환자와 가깝습니다.
용어집
1. 조사 용량 : 단위 시간당 방사선 용량으로 정의 된 양 [선량 속도 (GY/S)] X 조사 시간 (들).
2. 확률 적 미분 방정식 : 우리는 바이러스와 박테리아의 성장과 사망 과정을 확률 적 과정으로 고려하고, 미래에 도착할 확률은 현재 얻은 확률의 산물과 단위 시간 내에 발생할 확률로 고려합니다. 이 아이디어를 통해 얻은 미분 방정식. 현재 기본 과학 분야 (예 : 브라운 운동 이해)뿐만 아니라 금융 공학과 같은 분야에서도 널리 사용됩니다.
3. GY : X- 선 및 양성자 빔과 같은 이온화에 의해 재료에 주어진 에너지의 양 (흡수 용량)을 나타내는 단위. 예를 들어, 1kg 물체가 이온화 방사선으로부터 1J의 에너지를받을 때, 그 흡수 용량은 1Gy입니다.
4. 활성 산소 : 산소 원자와 분자에서 생성 된 높은 산화력을 갖는 화학 물질. 과산화물, 과산화물 및 단일 산소와 같은 물질로 유명합니다.
2. 확률 적 미분 방정식 : 우리는 바이러스와 박테리아의 성장과 사망 과정을 확률 적 과정으로 고려하고, 미래에 도착할 확률은 현재 얻은 확률의 산물과 단위 시간 내에 발생할 확률로 고려합니다. 이 아이디어를 통해 얻은 미분 방정식. 현재 기본 과학 분야 (예 : 브라운 운동 이해)뿐만 아니라 금융 공학과 같은 분야에서도 널리 사용됩니다.
3. GY : X- 선 및 양성자 빔과 같은 이온화에 의해 재료에 주어진 에너지의 양 (흡수 용량)을 나타내는 단위. 예를 들어, 1kg 물체가 이온화 방사선으로부터 1J의 에너지를받을 때, 그 흡수 용량은 1Gy입니다.
4. 활성 산소 : 산소 원자와 분자에서 생성 된 높은 산화력을 갖는 화학 물질. 과산화물, 과산화물 및 단일 산소와 같은 물질로 유명합니다.
그림 1. 방사선 복용량이 200Gy로 일정하게 유지 될 때 대장균 영양소가 부족한 환경에서 살균 효과의 X- 선 용량 속도 의존성 (X- 선의 에너지는 220 keV). (A) 1360 년대 147mgy/s의 용량은 99.5%의 검증 사이트 추천 속도를 보여줍니다 (대장균 수는 X- 선 조사에 의해 36,000에서 180으로 감소 함), (b) 99.98%의 15.3 mgy/s에서 13,070s의 용량 률이 36,000에서 8에서 감소했습니다).
그림 2. (a) 대장균 검증 사이트 추천 속도 [LOG (N/N0)]는 대장균에서 영양소가 부족한 환경에서 다양한 용량의 결과에서, N0은 검증 사이트 추천 전 대장균의 수이고, N은 퇴직 후 대장균의 수 있음)는 선량의 기능으로 표시되었다. (b) 선량의 함수로서 대장균의 영양소가 풍부한 환경에서 다양한 용량 속도에서 대장균 검증 사이트 추천 속도를 플로팅 한 결과. 빨간색, 녹색 및 청색 ● 각각 147mgy/s, 35.2mgy/s 및 15.3mgy/s의 용량 속도로 결과를 보여줍니다. 빨간색, 녹색 및 파란색의 실선은 확률 적 미분 방정식에 의해 예측 된 이론적 곡선입니다.
그림 3. X- 선 검증 사이트 추천으로 인한 박테리아의 검증 사이트 추천 효과를 보여주는 모델 다이어그램. 이전에, X- 선 조사는 박테리아 효과 (γ0) 및 박테리아 성장 효과 (γ2 : 풍부한 영양 환경에서 나타나는)에 초점을 맞추었다. 이러한 효과 외에도, 우리는 선량 속도에 비선형 적으로 비례하는 효과를 발견했습니다 (이는 용량이 높을 때 용량 속도가 약 해지고, 그림의 파라미터 γ1이)가 약해집니다). 이 파라미터는 박테리아 내에서 활성 산소를 생성하고 사라지는 과정을 설명합니다.
Research Grant
이 연구는 제휴 과학 연구 프로젝트 (JP24K02406)와 Nagoya City University의 특별 연구 인센티브 (2321102)의 과학 보조금 촉진을위한 일본 학회의 연구 보조금으로 수행되었습니다.
종이 제목
“X- 선 조사를 사용한 대장균의 불 활성화를위한 시간 복용 상호 메커니즘”
저자
Matsumoto Takahiro (Nagoya City University의 예술 및 공학 대학원)
Matsumoto Kazuhisa (Nagoya City University, Radiological Medicine 분야의 의과 대학원)
Tateno Ichiro (Nagoya City University, 세균학 대학원)
Sakuragawa Tomoyori (Nagoya City University의 2 학년 석사 프로그램, 예술 및 공학 대학원)
Hiwata Akio (Nagoya City University, 방사선 의학 대학원)
Hasegawa Tadao (Nagoya City University, 세균학 대학원)
Tomita Makoto (시즈오카 대학교 과학 학부)
Iwata Hiromitsu (나고야시 대학교, 의과 대학 서부 의료 센터의 양성자 치료 부서)
Matsumoto Kazuhisa (Nagoya City University, Radiological Medicine 분야의 의과 대학원)
Tateno Ichiro (Nagoya City University, 세균학 대학원)
Sakuragawa Tomoyori (Nagoya City University의 2 학년 석사 프로그램, 예술 및 공학 대학원)
Hiwata Akio (Nagoya City University, 방사선 의학 대학원)
Hasegawa Tadao (Nagoya City University, 세균학 대학원)
Tomita Makoto (시즈오카 대학교 과학 학부)
Iwata Hiromitsu (나고야시 대학교, 의과 대학 서부 의료 센터의 양성자 치료 부서)
출판 된 Academic Journal
학술 저널 이름 : 과학 보고서
doi 번호 : https://www.nature.com/articles/s41598-025-96461-1
doi 번호 : https://www.nature.com/articles/s41598-025-96461-1