動的生体物性を用いる細胞の環境ストレス検知システムの開発-細胞病変診断への応用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450093
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 小沢田 正 山形大学, 工学部, 助教授 (10143083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯島 良明 山形大学, 医学部, 助手 (90241710) ; 久保田 洋子 山形大学, 医学部, 助教授 (60125763)
• Keywords: マイクロセンサー / 細胞 / ストレス / 動的生体物性 / 環境ホルモン / 振動 / 世代間 / 病変診断

Research Abstract

微小ピエゾ振動子を利用し,微細な細胞の環境ストレスを検知し得る無侵襲プローブセンサーを開発する.またこれを用いた動物卵細胞の環境ストレス検出実験および評価システムの構築をめざす.本年度は,1.ピエゾマイクロプローブセンサーおよび計測システムの構築,2.卵細胞を用いた環境ストレス検出実験および評価.について重点的に研究を遂行し,新たに以下の知見を得た.
1.両端自由または一端固定他端自由の境界条件を利用した二種類のセンサーを構築し,ショア硬さHs5〜Hs80のシリコンゴムブロックを測定した結果,本センサーシステムの性能が確認された.
2.メダカの卵細胞は,周辺環境の変化に対して以下のようなストレス反応を示すことが分かった.
a.塩分濃度3.5%の食塩水に浸した場合,6分ぐらいの間に急激に硬化し,それ以降は一定値に収束することが分かった.
b.機械的ストレスとして吸引圧力40kPaで吸い付けた場合,吸い付け直後から20分くらいまでに表面張力が増加し,硬化するがその後は一定値に収束することが分かった.
c.環境ホルモンとしての影響が懸念されているグルホシネート(1000ppm)で培養した場合,受精後日数が経過するにつれて硬化することが分かった.さらに孵化率が低下することが分かった.
3.細胞膜をバネでモデル化し,力学的な解析を行った結果,比較的簡単なモデルで実験値を表現することが可能であることが分かった.

Research Products

• [Publications] Tadashi,Kosawada,Hideak,Sata Hajime Nishida: "Development of Softness Sensing System by Using Dynamic Response of Piezoelectric Vibrator and Its Application to Detect Mechanical Properties of Living Cells "JSME International Journal. Series C Vol.43-4. 772-779 (2000)
• [Publications] 小沢田正,佐藤英明,山下智成: "細胞の力学特性検知システムの開発"日本機械学会Dynamics & Design Conference 2000 論文集. アブスト集+CD-ROM. 386-386 (2000)
• [Publications] 小沢田正,高野哲夫,高橋友和,真田宏一: "細胞内膜動輸送機構の力学的解析"日本機械学会Dynamics&Design Conference 2000論文集. アブスト集+CD-ROM. 387-387 (2000)
• [Publications] 小沢田正,佐藤英明,山下智成: "卵細胞の環境ストレス検知システムの開発"日本機械学会第13回バイオエンジニアリング講演会論文集. No.00-35. 286-287 (2001)
• [Publications] 小沢田正,真田宏一,高橋友和,高野哲夫: "細胞内膜動輸送機構のメカニクスとシミュレーション"日本機械学会第13回バイオエンジニアリング講演会論文集. No.00-35. 178-179 (2001)
• [Publications] 小沢田正,山下智成,伊藤幸人: "細胞の力学特性検知システムの開発"日本機械学会東北学生会第30回卒業研究発表講演会論文集. 85-86 (2000)