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細胞内微細構造インプロセス計測型マイクロ引張試験機の開発と評価

研究課題

研究課題/領域番号 09558109
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関東北大学

研究代表者

松本 健郎  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30209639)

研究分担者 片岡 則之  川崎医療短期大学, 医用電子技術科, 講師 (20250681)
大橋 俊朗  東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30270812)
佐藤 正明  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30111371)
研究期間 (年度) 1997 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
1999年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1998年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1997年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
キーワード細胞メカニクス / 引張試験 / 弾性係数 / 粘弾性 / 平滑筋 / 力学特性 / フェノタイプ / 細胞力学 / バイオメカニクス / 細胞骨格
研究概要

本研究では3年間に亙り細胞を引張った際の内部構造の変化を,張力変化と同時に顕微鏡下に明瞭に観察できる装置の開発を進めた.顕微鏡(BX50WI,オリンパス)下に細胞の両端を細胞接着剤(Cell-Tak)でコートしたガラスマイクロピペット(内径3〜15μm)に吸引・固定し,一端のピペットを電動マニピュレータ(MMS-77,島津製作所)で引張った際の細胞の形状変化を詳細に計測できるようにした.また他端のピペットはカンチレバー型とし,細胞変形に伴う撓み量の変化を光学的に計測することで細胞に加わる力を求めた.画質向上のため正立顕微鏡下で水浸の対物レンズにより観察する系とした.顕微鏡の光軸方向の位置決めには鏡筒上下式のものを用いることで複雑な実験操作を可能ならしめた.Explant法で得た継代6〜7代目の培養ウシ胸大動脈平滑筋細胞(BASM)および酵素法で得たラット胸大動脈平滑筋細胞(RASM)に関し,37℃の生理的塩類溶液中で引張試験を行えることを確認した.引張速度を変えたBASMの試験結果より,ひずみ速度と細胞の弾性特性との間にはひずみ速度4%/sec以上の領域では有意な相関のあることが明らかとなった.ひずみ速度が0.2〜4%/secの範囲で行ったBASMとRASMの弾性率(公称応力-ひずみ線図より算出)を比較したところ,BASMでは3kPa程度,RASMでは12kPa程度と4倍程度高いことを見いだした.細胞採取方法の違いにより,BASMは収縮タンパクの少ない合成型,RASMは収縮タンパクに富む収縮型のフェノタイプを示していると考えられる.細胞内の収縮タンパク量の違いがこのような弾性特性の違いをもたらした可能性が考えられた.

報告書

(4件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 1997 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (25件)

  • [文献書誌] Matsumoto T.: "Effect of smooth muscle cells on the mechanical response of rabbit carotid arteries in culture"JSME International Journal, Series C. 42-3. 514-520 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T.: "Mechanical and dimensional adapatation of rabbit carotid artery cultured in vitro"Medical & Biological Engineering & Computing. 37-2. 252-256 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T.: "Intramural strain analysis of atherosclerotic aorta of WHHL rabbit considering residual strain"Proc 5th Jpn-USA-Singapore-China Conf Biomech. 30-31 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松本健郎: "高血圧に対するラット胸大動脈平滑筋の力学応答"トヨタヒューマンライフ支援バイオメカニクスシンポジウムII. 89-94 (1998)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松本健郎: "血管壁のバイオメカニクスと平滑筋細胞"混相流. 12-4. 334-341 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松本健郎: "平滑筋収縮・弛緩によるラット胸大動脈の残留ひずみ変化"日本機械学会論文集 C編. 63-607. 853-858 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T, Okumura E, Miura Y, Sato M: "Effect of smooth muscle cells on the mechanical response of rabbit carotid arteries in culture"JSME International Journal. Series C 42-3. 514-520 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T, Okumura E, Miura Y, Sato M: "Mechanical and Dimensional Adaptation of Rabbit Carotid Artery Cultured in Vitro"Medical & Biological Engineering & Computing. 37-2. 252-256 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T. Matsumoto and M. Sato: "Intramural Strain Analysis of Atherosclerotic Aorta of SHHL Rabbit Considering Residual Strain"Proc 5th Jpn-USA-Singpore-China Conf Biomech. 30-31 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T, Kato Y, Sato M: "Response of smooth muscle cells in rat thoracic aortas to hypertension"Toyota Human Life Support Biomech Symp II. 89-94 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T: "Vascular wall biomechanics and smooth muscle cells"Jpn J Multiphase Flow. 12-4. 334-341 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Matsumoto T, Nagano S, Sato M: "Change in Residual Strain in Rat Thoracic Aorta Due to Smooth Muscle Contraction/Relaxation : Positional Variation along the Aortic Tree"Trans JSME. Ser C 63-607. 853-858 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 松本健郎: "ピペット吸引法による遺伝性動脈硬化症(WHHL)ウサギ大動脈壁の局所弾性率計測"日本機械学会論文集A編. 65-636. 1845-1850 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Matsumoto T.: "Effect of smooth muscle cells on the mechanical response of rabbit carotid arteries in culture"JSME International Journal,Series C. 42-3. 514-520 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Ohashi T.: "Intraluminal distribution of elastic moduli in thoracic aortas and its relation to histology"JSME International Journal,Series C. 42-3. 568-573 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 加藤陽子: "半自動的色調判別に基づく生体組織標本の汎用画像解析法"ライフ・サポート. 11-4. 120-125 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] Matsumoto T.: "Local elastic modulus of atherosclerotic lesions of rabbit thoracic aortas measured by pipette aspiration"Journal of Biomechanics. in press.

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.Matsumoto: "Mechanical and Dimensional Adaptation of Rabbit Carotid Artery Cultured in vitro" Medical and Biological Engineering and Computing. (in press).

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 松本健郎: "血管壁のバイオメカニクスと平滑筋細胞" 混相流. 12・4. 334-341 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 松本健郎: "高血圧に対するラット胸大動脈平滑筋の力学応答" トヨタヒューマンライフ支援バイオメカニクスシンポジウムII. 89-94 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 松本 健郎: "平滑筋収縮・弛緩によるラット大動脈の残留ひずみ変化(大動脈上の位置による応答の変化)" 日本機械学会論文集C編. 63・607. 853-858 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 伊豫田 敬: "イヌ左心室壁の収縮期における残留ひずみ計測(心筋走行と局所ひずみの関連性)" 日本機械学会論文集C編. 63・607. 859-866 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 大橋 俊朗: "矩形断面ピペットを使った生体軟組織弾性率の測定に関する解析と実験" 日本機械学会論文集C編. 63・607. 867-874 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Aoki T: "The Pipette Aspiration Applied to the Local Stiffness Measurement of Soft Tissues" Annals of Biomedical Engineering. 25・3. 581-587 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Ohashi T: "Intramural distribution of local elastic moduli in bovine thoracic aorta measured by pipette aspiration method" Journal of Cellular Engineering. 2・1. 12-18 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書

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公開日: 1997-04-01   更新日: 2016-04-21  

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