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熱療法を指向した高温環境条件での細胞挙動のダイナミクスとその高精度速度論的モデル

研究課題

研究課題/領域番号 16H04281
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関九州工業大学

研究代表者

石黒 博  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (30176177)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード熱工学 / バイオ熱工学 / 温度環境 / 細胞挙動 / 形態変化 / ダイナミクス / 数学モデル / 逆問題解析 / 細胞動態 / 高温環境 / 死滅
研究成果の概要

高温ストレスに曝された付着培養細胞に対して、デジタルホログラフィー顕微鏡を用いた3次元的・タイムラプス撮影を行い、細胞の形態変化の挙動を調べ、その定性的・定量的・統計的特性、および、温度(40.0~47.5℃)の影響を解明した。次いで、細胞の特徴的な形態変化を経て形態崩壊に至る一連の過程に対して、高精度の速度論的モデル化を提案・展開した。さらに、細胞崩壊に対して、抗酸化作用を有する添加剤の保護効果を見出した。また、低温ストレス(35.0~ 2.5℃)の場合にも、上記と同様の内容について明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

細胞の基本的特性の一つである形態変化のダイナミクスについての詳細な理解は、熱生物学的特性という基礎的観点から大変興味深いと共に、機序の解明、数学的モデル化、関連プロセスや機器の設計・最適化などの点から重要で、医療応用(応用範囲・適用条件の拡大、高精度化と信頼性の向上)に資する。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] A PalmSized Cryoprobe System with a Builtin Thermocouple and Its Application in an Animal Model of Epilepsy2019

    • 著者名/発表者名
      Tokiwa T, Zimin L, Ishiguro, H, Inoue, T, Kajigaya, H, Nomura, S, Suzuki, M, and Yamakawa, T.
    • 雑誌名

      IEEE Engineering in Medicine and Biological Society, IEEE

      巻: 印刷中 号: 11 ページ: 3168-3175

    • DOI

      10.1109/tbme.2019.2901530

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 細胞の繰り返し凍結・融解後の形態変化と生存性2018

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,一瀬達紀,植村 真,野澤正和
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 64 ページ: 101-105

    • NAID

      130007587070

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 凍結・融解後の細胞の生存性に対する凍結様式の寄与 (冷却速度に対する生存曲線の実験結果と反応速度論的モデル)2018

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,西村耕世,植村 真,野澤正和
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 64 ページ: 29-33

    • NAID

      130007387260

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 凍結・融解後の細胞の生存性に対する凍結様式の寄与(冷却速度に対する生存曲線の実験結果と反応速度論的モデル)2018

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,西村耕世,植村 真,野澤正和
    • 雑誌名

      低温生物工学会誌

      巻: 64 ページ: 29-33

    • NAID

      130007387260

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of Morphological Changes of Adherent Cultured Cells at a Range of Low Temperatures near Physiological Temperature (Time-Lapse Imaging by Digital Holographic Microscopy)2017

    • 著者名/発表者名
      ISHIGURO, H., UEMURA, M., and NAGASAKI, K.
    • 雑誌名

      Cryobiology and Cryotechnology

      巻: 63 ページ: 45-51

    • NAID

      130006884825

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高温ストレス条件における付着培養細胞の損傷・死滅に関わる形態変化挙動とその反応速度論的モデル2016

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,植村 真, 長崎高平,長尾大輔
    • 雑誌名

      第53回日本伝熱シンポジウム講演論文集, CD-ROM

      巻: H231 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 細胞の繰り返し凍結・融解後の形態変化と生存性2018

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,一瀬達紀,植村 真,野澤正和
    • 学会等名
      第63回 低温生物工学会セミナー及び年会講演要旨集, G3 (P1)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Freezing Behavior and Post-Thaw Viability of Cells,2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi ISHIGURO
    • 学会等名
      Low Temperature Medicine, Vol. 44, No. 1, 13
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 細胞の繰り返し凍結・融解後の形態変化と生存性2018

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,一瀬 達紀,植村 真
    • 学会等名
      第63回 低温生物工学会セミナー及び年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 凍結・融解後の細胞の生存性に対する凍結様式の寄与(冷却速度に対する生存曲線の実験結果と反応速度論的モデル)2017

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,西村耕世,植村 真,野澤正和
    • 学会等名
      第62回 低温生物工学会セミナー及び年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 測温機能の向上を目指した熱電対内蔵型凍結プローブの開発2017

    • 著者名/発表者名
      常盤達司,ジミン レフ,石黒 博,山川 烈
    • 学会等名
      第56回日本生体医工学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Cryoprobe System with Built-in Thermocouple for Cryosurgery2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuji Tokiwa, Zimin Lev, Hiroshi Ishiguro, Takeshi Yamakawa
    • 学会等名
      39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Palm-Sized Cryoprobe System with Built-in Thermocouple and Its Application to an Animal Model of Epilepsy2017

    • 著者名/発表者名
      Tatsuji Tokiwa, Lev Zimin, Hiroshi Ishiguro, Takao Inoue, Hiroshi Kajigaya, Sadahiro Nomura, Michiyasu Suzuki, Takeshi Yamakawa
    • 学会等名
      第44回日本低温医学会総会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 生理的温度近傍の低温領域における付着培養細胞の動的挙動 (デジタルホログラフィー顕微鏡による計測)2016

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,植村 真,長崎高平
    • 学会等名
      第61 回 低温生物工学会セミナー及び年会
    • 発表場所
      東京電気大学(鳩山キャンパス)
    • 年月日
      2016-06-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 高温ストレス条件における付着培養細胞の損傷・死滅に関わる形態変化挙動とその反応速度論的モデル2016

    • 著者名/発表者名
      石黒 博,植村 真, 長崎高平,長尾大輔
    • 学会等名
      第53回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 年月日
      2016-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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