生体組織の凍結過程におけるミクロ/マクロ熱・物質移動に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09305017
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 棚澤 一郎 東京農工大学, 工学部, 教授 (30013105)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西尾 茂文 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00111568) ; 村勢 則郎 東京電機大学, 理工学部, 教授 (40120125) ; 谷下 一夫 慶応義塾大学, 理工学部, 教授 (10101776) ; 稲葉 英男 岡山大学, 工学部, 教授 (40133805) ; 林 勇二郎 金沢大学, 工学部, 教授 (30019765)
• Keywords: 熱・物質移動 / 生体 / 凍結 / ミクロ / マクロ / 凍結保存

Research Abstract

本研究は8つの分担課題からなっており,ここでは本年度の研究実績をそれぞれの課題について述べる.1.生体の凍結・解凍における輸送現象と損傷機序の解明(林,多田)では小麦細胞のプロトプラストを用いた凍結・解凍実験とin vivoな浸透圧実験および細胞組織の凍結シミュレ一ションを行い,マクロな伝熱現象と細胞の生存との連関について解明した.2.含水多孔性食品の過冷却による凍結制御(稲葉)では,食品の凍結・氷晶の成長などに関連する重要な因子である過冷却現象について,各種の無機あるいは有機水溶液による実験を行い,水溶液の体積と限界過冷却の関係を明らかにした.3.熱物性値による凍結過程のマクロ的評価とミクロ的構造の対応(谷下)では,細胞外凍結の際の細胞内の状態を推測するための指標として,有効温度伝導率を用いることの有効性の検証を行った.4.高分子ゲル中における氷晶形成とガラス化(村勢)では,架橋高分子ゲルの吸・脱湿挙動,凍結開始温度と凍結速度の関係の検討,ゲル・ビーズ構造のSEM観察などを行った.5.細胞膜透過係数の測定法の開発(西尾,白樫)では,細胞内と浸透圧の異なる溶液中に置かれた細胞の体積変化から膜透過係数を求める方法について,その誤差の原因を検討した.6.組織細胞の凍結過程における熱・物質移動の微視的観察研究(鶴田)では,タマネギの表皮組織を用いて方向性凝固時の顕微鏡観察を行い,細胞内凍結の発生・伝播および細胞外凍結による脱水現象などを調べた.7.マクロ凍結条件に対する生体細胞懸濁液の凍結過程における氷結晶とミクロ挙動特性(石黒)では,ヒトの赤血球を用いた方向性凝固実験を行い,温度勾配および冷却速度が凍結の様相にどのような影響を与えるかを観察し,その結果から領域分類を行った.8.総括,生体組織の凍結保存の研究(棚澤)では,生体組織の凍結保存の成否を支配する因子を整理し体系化する試みの一環として,過去の内外の研究成果を検討し,今後さらに必要となる研究項目を明確化した.

Research Products

• [Publications] Tanasawa,I.: "Things We Do Not Know about Cryopreservation" BIOTRANSPORT '98. (掲載予定). (1998)
• [Publications] Tada,Y.: "Heat Transfer and Viability of Cell during Freezing of Biological Tissue" Proc.Int.Conf.on New Frontiers in Biological Engng. 357-360 (1997)
• [Publications] 多田幸生: "生体細胞のガラス化におけるミクロ挙動と損傷" 第35回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (掲載予定). (1998)
• [Publications] Shimamoto,N.: "Measurement of Thermophysical Properties in Frozen Red Blood Cells Suspension for Cryopreservation Assessment" Proc.Int.Conf.on New Frontiers in Biological Engng. 355-356 (1997)
• [Publications] 山口 亮: "凍結過程における骨髄細胞の形態変化と生存率評価" 日本機械学会第74期通常総会講演会講演論文集. (1). 278-279 (1997)
• [Publications] Murase,N.: "Equilibrium and Nonequilibrium Freezing of Water in Crosslinked Dextran Gels" Cryo-Letters. 18. 157-164 (1997)
• [Publications] 村勢則郎: "高分子ゲル中の氷晶形成とガラス化" 表面. 35. 453-459 (1997)
• [Publications] 類家正稔: "架橋高分子ゲルの吸湿・乾燥挙動" 界面とコロイド. 22・4. 6-9 (1997)
• [Publications] 類家正稔: "架橋高分子ゲルの吸湿・乾燥挙動" 低温生物工学会誌. 43・2(印刷中). (1997)
• [Publications] 白樫 了: "生体凍結保存における細胞膜透過係数の測定" 第18回日本熱物性シンポジウム講演論文集. 18. 21-24 (1997)
• [Publications] Shirakashi,R.: "Method of Designing Pre-Freezing Protocol in Cryopreservation of Biological Materials" BIOTRANSPORT '98. (掲載予定). (1998)
• [Publications] Tsuruta,T.: "Intracellular Ice Formation and Dehydration during Freezing of Onion Epidermis" Proc.Int.Conf.on New Frontiers in Biological Eng. 353-354 (1997)
• [Publications] Tsuruta,T.: "Effect of Glycerol on Intracellular Ice Formation and Dehydration of Onion Epidermis" BIOTRANSPORT '98. (掲載予定). (1998)
• [Publications] 石黒博: "赤血球懸濁液の方向性凝固特性に対する凝固条件の影響" 日本機械学会熱工学講演会講演論文集. 97・25. 236-237 (1997)