2020 Fiscal Year Annual Research Report
MRマイクロスコピーによる細胞培養中のセルロースヒドロゲルと腐朽木材の観察
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19H03018
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
和田 昌久 京都大学, 農学研究科, 教授 (40270897)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 誠 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30447510)
久住 亮介 京都大学, 農学研究科, 助教 (70546530)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | MRマイクロスコピー / セルロースヒドロゲル / 固体NMR / 腐朽木材 / グルカン / あて材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、MRI法（MRマイクロスコピー）によってセルロースや木質材料の観察手法を確立することを目的としている。本年度は、既存の核磁気共鳴分光（NMR）装置を改良してMRマイクロスコープの作製に取り組んだ。磁石は300 MHzワイドボア超伝導磁石（7.0 T）を転用し、分光計はOPENCORE NMRの分光計にMRI用のFPGA回路を取り付けて用いた。勾配磁場コイルに過大な電圧がかかることを防ぐため、勾配磁場制御信号のオフセット調整機能を持った基板を3軸用に3つ作製して分光計と勾配磁場電源間に接続した。そして、MRI用プローブの勾配磁場コイルとソレノイド型RFコイルは勾配磁場電源とRFアンプにそれぞれ接続して、MRマイクロスコピーを構築した。
セルロースヒドロゲルおよびミズナラ試料をガラス製の円筒形試料管に入れ、MRIプローブのRFコイル内にセットした。次にネットワークアナライザーを用いてRFコイルをチューニングした。そして、スピンエコー法によって3軸方向のスライス面を選択してMR信号を測定し、二次元フーリエ変換して画像を取得した。取得画像は木材組織が識別できるほどの高分解能には到達できておらず、今後のさらなる調整が必要との見解に至った。
セルロースヒドロゲルについては、100 μm以上の大孔径を有するゲルの調製手法を確立した。また、ヒドロゲルの構造と物性に関する研究を引き続き継続している。さらに、セルロース類似の多糖ゲルとしてα-1,6-グルカンのヒドロゲルを調製し、膨潤性能と力学特性を明らかにするとともに膨潤の速度論解析を実施した。
木材については、本年度は木材を強制腐朽させる技術を確立することができた。また、MRマイクロスコピーの相補的データ取得を目的として、ヒノキ正常材とあて材を固体13C NMR解析に供し、分子運動性に関する評価を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
セルロースヒドロゲルに播種した培養細胞の評価と腐朽木材の評価が本年度の目標であった。核磁気共鳴分光（NMR）装置を改良してMRマイクロスコープの装置を作製することができたが、ノイズを低減して高分解能画像を取得するためにはもう少し調整が必要であることが明らかになった。
観察対象試料であるセルロースヒドロゲルならびに腐朽木材の調製手法は確立できており、機器の調整後に測定できる状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
MRマイクロスコープの高分解能化に向けた装置調整を急ぐ。試料位置、SHIM調整、パルスのリニアリティー、磁場勾配、パルスシークエンスなど調整すべき項目は多岐にわたるが、NMR・MRIの専門家の助言に従い、丹念に網羅的に実施して最適値を見つける。そして、当初の予定通り、細胞培養を播種したセルロースヒドロゲルと腐朽木材の三次元内部構造を非破壊で観察する予定である。
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