mmオーダー細胞の凍結保存を目的とした細胞内氷晶成長の抑制とその評価

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750238
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: 氏平 政伸 北里大学, 医療衛生学部, 助手 (70286392)
• Keywords: 有効温度伝導率 / 赤血球懸濁液 / 凍結保存 / 凍結保存状態

Research Abstract

mmオーダー細胞の凍結による損傷を低減するためには,凍結保存状態と解凍後生存率の関係を明確にし,細胞内の氷晶成長を抑制できる条件を模索する必要がある.本年度は,赤血球懸濁液の液体窒素中における凍結保存状態(細胞内凍結とガラス状態)における有効温度伝導率と解凍後生存率を測定し,電子顕微鏡写真と突き合わせ,熱物性値による凍結保存状態評価の可能性を探った.
実験試料にはヒト赤血球懸濁液(細胞体積分率:2,40%)を用い,凍結・解凍後の生存率を(1一溶血率)で評価した.凍結保護物質には35wt%プロピレングリコールを用いた.試料は,断熱材製の試料室(φ24×4mm)に配置され,試料室冷却部(蓋兼用のアルミニウム板,tlmm)を液体窒素で冷却した銅ブロック製冷却部との密着により凍結された.試料の伝熱モデルは片面昇温,片面断熱の一次元熱伝導とし.試料室内の温度は熱電対(φ0.1mm)により冷却部と断熱部2ヶ所で測定した.冷却速度は,冷却部上部に設けられたカーボン板ヒーター(t0.1mm)をDC電源と温度調節計により加熱制御し,1〜約300℃/minを得た.有効温度伝導率は,試料を凍結後-190℃において5℃加熱たときの2ヶ所の温度変化を100秒測定し,ラプラス変換法により計算した.
その結果,細胞内凍結の状態評価とガラス状態評価について以下の結論が得られた.前者においては,細胞内と細胞外の氷晶形成量(有効温度伝導率)が大きく異なったことから.細胞外の影響を排除するため,凍結保護物質だけの凍結状態における有効温度伝導率も共に測定し,細胞内と細胞外の値の違いを吟味する必要がある.後者においては,細胞内外の氷晶形成量(有効温度伝導率)がある程度一致したことから,有効温度伝導率の絶対値を利用できる.

Research Products

• [Publications] Ujihira,M.: "Using the Effective Thermal Diffusivity to Assess Cryopreserved State with Cryo-preserved State of Frozen Cell Suspensions" 5th ASME/JSME Thermal Engineering Joint Conference. in press (1999)
• [Publications] 氏平 政伸: "凍結細胞懸濁液の凍結保存状態における有効熱物性値の測定" 日本機械学会熱工学部門講演会 講演論文集. 98-7. 15-17 (1998)
• [Publications] Ujihira,M.: "Assessment of the Cryopreserved State with Thermophysical Properties in Fro-zen Cells Suspension" Third World Congress of Biomechanics. 179b (1998)
• [Publications] 島本 敦介: "凍結保存状態の評価を目的とした凍結赤血球懸濁液における有効熱物性値の測定" 日本機械学会論文集. 64-625B. 3068-3076 (1998)
• [Publications] 谷下 一夫: "生体組織保存に向けての工学的アプローチ" 低温生物工学会誌. 44-1. 276-277 (1998)