| Project/Area Number |
20K04304
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Kochi University (2023)
Tokyo Institute of Technology (2020) |
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Principal Investigator |
KOBAYASHI ATSUKO 高知大学, 海洋コア国際研究所, 特任教授 (50557212)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 過冷却操作可能な氷晶因子 / 生体由来のマグネタイト / 長期低温貯蔵技術 / 歳差磁場下 / マグネタイト微粒子 / 過冷却 / 氷晶損傷 / 遺伝子資源 / 振動磁場 / 過冷却氷晶 |
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| Outline of Research at the Start |
マグネタイト微粒子が分散している試料が、振動磁場下で過冷却を生じた場合の氷晶の体積膨張率は、約3％～8％程度内にとどまるという申請者の知見に注目し、酪農・海洋資源種・遺伝子資源種の長期保存、医療への応用に適応できる基盤技術の確立を目的とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
When suitable surfaces are present, ice crystals will nucleate from supercooled water in plant tissues, causing frost damage. These ice nucleating particles (INPs) limit the ability of supercooling to preserve food without harm. Recent studies have shown that magnetite (Fe3O4) nanoparticles are powerful INPs for heterogeneous ice nucleation, and that they are present at trace levels in many tissues. In particular, cloves of garlic (Allium sativum) are known to remain supercooled down to temperatures as low as -13℃, yet superconducting magnetometry indicates that large numbers of magnetite nanoparticles are present that should have initiated freezing at higher temperature. By developing a temperature-dependent survivability analysis, combined with the use of oscillating magnetic fields designed to disturb the ice nucleating process on magnetite nanoparticles, we found that weak oscillations raise the freezing temperature, but stronger oscillations reduce it.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
農産物種の資源保護・安定供給に向けて、胚芽・種など遺伝資源を管理君間で超低温保存する方法が研究されている。しかし植物には細胞膜の外側に硬い細胞壁があるため、凍結保存では間隙の水分膨張が細胞膜を損傷するので、個体再生が不能である。そこで本研究は、歳差磁場下で植物細胞内に過冷却を促進し、耐寒温度を下げた状態を長時間持続させて、かつ植物株の成長点が再生したことが確認された。またこの過冷却操作可能な氷晶核因子が磁性体微粒子マグネタイトであることを同定した。この学術的知見は、今後の長期低温貯蔵技術の発展に大いに貢献する。
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