リチウムナイオベート振動子を用いて高周波の超音波を照射することにより細胞内に活性酸素種を産生

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2026-03-17 東京農工大学

東京農工大学などの研究グループは、リチウムナイオベート振動子を用いた高周波超音波(6.5 MHz)の照射により、細胞内で活性酸素種(ROS)を生成する新手法を開発した。従来、高周波ではキャビテーションが起こりにくくROS生成が困難だったが、本手法では細胞内でヒドロキシラジカルの発生を実証し、細胞死の誘導にも成功した。さらに三次元細胞構造(スフェロイド)内でもROS生成を確認し、空間分解能の高い制御が可能であることを示した。これにより、超音波を用いたがん治療や細胞老化研究への応用が期待される。

リチウムナイオベート振動子を用いて高周波の超音波を照射することにより細胞内に活性酸素種を産生
図1:本研究における高周波超音波を用いた細胞内活性酸素種の産生。①超音波によって生じた活性酸素種の可視化。②高周波超音波を照射するデバイスの構成。③超音波照射における周波数と細胞内の活性酸素種産生の関係。④超音波照射後のインキュベート時間に対する死細胞の割合。⑤スフェロイドにおける超音波由来の活性酸素種産生の時間変化(Fujishiro et al., Advanced Science 2026を基に作成)。

<関連情報>

厚み振動モードの高周波超音波によって誘発される細胞内活性酸素種の生成 Intracellular Reactive Oxygen Species Generation Induced by High-Frequency Ultrasound in Thickness Vibration Mode

Kotaro Fujishiro, Satoshi Okada, Filippo Rossi, Takahiro Kuchimaru, Yuta Kurashina
Advanced Science  Published: 21 February 2026
DOI:https://doi.org/10.1002/advs.202519582

ABSTRACT

Reactive Oxygen Species (ROS), which play a critical role in cellular signaling pathways, are one of the chemical products caused by ultrasound irradiation. In general, ROS generation has been ignored in terms of high-frequency ultrasound (>5 MHz) due to the limitation of cavitation induction. However, does high-frequency ultrasound not affect the production of ROS in cells? Here, we propose comparing ROS in solution and intracellular ROS generation by ultrasound at high frequency (6.5 MHz) and at a common frequency (1 MHz) in medical ultrasound applications, thereby elucidating the capabilities of high-frequency ultrasound on cells by ROS production. We discovered that 6.5 MHz ultrasound, as irradiated by a lithium niobate transducer, generates intracellular ROS more than conventional 1.0 MHz ultrasound. The phenomenon of ROS production by high-frequency ultrasound having high spatial resolution demonstrated the possibility that ultrasound is capable of effectively generating intracellular ROS at the cellular level.

生物化学工学
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