2016 Fiscal Year Annual Research Report
血球バイオメカニクスに基づく微小管網内レオロジーと急性循環障害機序の理解
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15H03915
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
坪田 健一 千葉大学, 大学院工学研究科, 教授 (10344045)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 微小循環 / 赤血球 / 白血球 / バイオメカニクス / 血流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小管路における血流挙動をマルチスケールバイオメカニクスに基づいて理解するため，以下の検討を進めた．
１．直管，２分岐管および実血管形状を模した多分岐管について流路を試作し，蛍光粒子をマーカーとして入れた水溶液および羊血液を作動流体として，in vitro血流計測を試みた．顕微鏡下における高速度カメラ撮影を用いて，流路内の赤血球運動速度の計測を行った．計測結果をin vivo実験結果と比較して，本実験系の基本的な特性と妥当性を検証した．
２．赤血球の膜力学モデルについて，非線形な粘弾性特性を直接的にモデリングして数値計算を行い，実験結果との比較を通じて，材料定数を同定した．伸張変形と膜回転周期について，実験的に計測されたデータの平均値および標準偏差について，それぞれを表現できる粘弾性係数の範囲を検討した．
３．実血管形状に対する三次元イメージベーストモデルを作成し，多数の赤血球の変形運動を考慮した微小循環の直接数値シミュレーションを粒子法を用いて行った．分岐部における赤血球の特徴的な変形，衝突や分配などが，良く表現された．流量および圧力降下についてin vivo実験結果との比較を行い，本計算の妥当性を検証した．
４．基板上で能動的に運動する細胞の計算力学シミュレーションモデルの開発を進めた．その結果，焦点接着斑に応じた細胞の変形が，細胞の弾性力学的な変形によって首尾良く表現できる可能性が示された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験計測方法および計算機シミュレーション法の開発が想定通りに進み，それを用いた研究が順調に進んだ．
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した実験手法および計算手法を洗練させながら，力学原理に基づいて，忠実なモデリングに基づく微小循環の定量的理解を順次進める．
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[Journal Article] Dynamics of Actin Stress Fibers and Focal Adhesions during Slow Migration in Swiss 3T3 Fibroblasts: Intracellular Mechanism of Cell Turning2016
Author(s)
Sugawara, M., Miyoshi, H., Miura, T., Tanaka, H., Tsubota, K. and Liu, H.
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Journal Title
BioMed Research International
Volume: 12
Pages: 5749749
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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