2018 Fiscal Year Annual Research Report
撃力刺激組合せによる非定常力学刺激への細胞応答の解析
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17H04735
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中川 桂一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00737926)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体医工学 / 可視化 / 細胞・組織 / 音響波 / 生物物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，引張やせん断力などの機械的刺激が生体に与える効果が注目されている．これらの効果を治療へと応用するため，本研究では弾性波による生体内部の刺激を目的に，その技術及びメカニズムの解明に取り組んでいる．音源としてレーザパルスを用い，光ー音変換を通して弾性波を生成することで，レーザに起因する高い制御性と，光のパラメータ制御による自在な弾性波生成を実現している．本年度は，より効率良く光音響変換を行うため数百ピコ秒の近赤外光パルスを生成し，光吸収体を液中および材料表面に分布させ，光音響変換によって圧力波及び表面弾性波を発生させる技術を開発した．発生した圧力波は当グループで開発した圧力感受性色素および高速蛍光イメージング法にて定量的にマッピングを行った．一方，表面弾性波は干渉イメージングおよび時間分解イメージングを組み合わせることにより，その起伏を計測した．表面波の誘起には200ピコ秒程度にチャープさせた光パルスを用い，高調波変換を行ったフェムト秒パルスにて計測を行うことで時空間分解能を高めることを実現した．一方，培養細胞に対してカンチレバーを用いた刺激実験も行った．撃力を加えるためにカンチレバーをナノ秒パルスレーザで加速し，細部に対して45度の角度をつけて刺激を行い，カルシウム応答を観察可能とするシステムを構築した．まだ十分なサンプル数をこなしていないため，今後サンプル数を増やすとともに，弾性波駆動システムと組み合わせることで，様々な刺激に対する応答を調査してゆく．
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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
昨年度は研究における主要機器であるレーザの納品が遅れ，システム全体の構築は12月からとなった．しかしながら，その期間に行っていた観察システムの設計および開発のおかげで，本年度はスムーズにシステム構築を行うことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である本年度は，これまで開発したシステムを用いて細胞への刺激及びその解析を行ってゆく．表面波及び圧力波の周波数選択的な刺激を実現するために，パルス間干渉によりその波数を規定する．それらを当グループで開発した細胞用の小型コンテナ内にて発生させ，細胞へと精確に照射する．細胞応答を評価する蛍光観察系は既に構築済みであり，負荷されている物理量を超高速イメージングにて，細胞応答をカルシウムイメージングにて同一の系で観察することを実現する．用いる細胞に関しては，まずは線維芽細胞および内皮細胞を用いる予定である．当グループではこれまでHeLa細胞，NIH3T3細胞，MDCK細胞などでの水中衝撃波負荷時の細胞応答に関する研究を行っており，それらの結果とも比較を行う．
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Research Products
(2 results)
