1996 Fiscal Year Annual Research Report
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07405011
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
林 勇二郎 金沢大学, 工学部, 教授 (30019765)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
百生 登 富山県立大学, 工学部, 助手 (80239590)
多田 幸生 金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (20179708)
滝本 昭 金沢大学, 工学部, 教授 (20019780)
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| Keywords | 凍結保存 / 生体細胞 / 生残率 / 凍結損傷の機序 |
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| Research Abstract |
本研究は,生物体の凍結の機序を,マクロな伝熱過程,細胞レベルでのミクロ挙動,さらには分子レベルでの水の結合状態などの階層的な視点のもとで明らかにするとともに,それらに与えられた系統的な記述を連結することにより,新し輸送現象論を確立することを目的とする.
前年度は,単細胞である小麦プロトプラストの凍結・解凍実験とinvitroな浸透圧実験とにより,細部内外で生ずるミクロ挙動と細胞の生存状態の連関について検討した.引き続き本年度は,冷却速度および凍害保護物質のノウドヲパラメータにした実験を行い,ミクロ挙動と生存状態の関連をより詳細に追究した.また,新たに,生体組織の凍結のシミュレーション実験および数値計算を行い,細胞の生存状態をマクロな伝熱過程と関連づけて検討した.以下に得られた結果を示す.
(1)invitroな浸透圧実験により,溶液の濃縮度を表す細胞の脱水量が溶液効果に起因する細胞の損傷度を記述する有効な指標となることが明らかとなった.
(2)溶液効果による損傷と細胞内氷晶による損傷を考慮した細胞の生残率の定量的な推定法が提示され,実験結果との比較によりその有効性が検証された.
(3)単細胞であるプロトプラストを人工セル(目開き50μmのグリッドメッシュ)に閉じこめる方法により組織細胞を模擬し,凍結のシミュレーション実験を行った.その結果,人工セル内の凍結が完了する前に,隣接する人工セル内の凍結が順次開始するステップ的な部分凍結が観察された.また,細胞外の溶質拡散の制約により,凍結過程における細胞の脱水量がより多く,細胞凍結率が低下することが判った.
(4)組織体表面と比較して組織体内部では冷却速度が低下し、溶液効果による損傷を受けやすいことが解析的に示された.
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 林勇二郎: "生体細胞の凍結におけるミクロ伝熱" 平成8年度日本冷凍協会学術講演会 講演論文集. 261-264 (1996)
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[Publications] 多田幸生: "細胞の解凍過程におけるミクロ挙動と障害" 日本冷凍協会論文集. 13・3. 321-329 (1996)
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[Publications] 百生登: "生体組織細胞の解凍過程の数値シミュレーション" 日本冷凍協会論文集. 13・3. 331-340 (1996)
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[Publications] 多田幸生: "生体組織の凍結における伝熱と細胞の生残" 日本機械学会 第74期通常総会講演会 講演論文集. (発表予定). (1997)
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[Publications] 多田幸生: "生物体凍結のシミュレーション実験" 第34回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (1997)
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[Publications] N.Momose: "Simulation of Thawing of FrozenBiological Substances" Proceedings of 3rd KSME-JSME Thermal Engineering Conference. 1. 263-268 (1996)
