細胞外凍結条件における細胞の複合的損傷特性の解明およびその数学的モデル化

• 研究課題/領域番号: 18360105
• 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): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 2,160千円); 2008年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2007年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2006年度: 7,800千円 (直接経費: 7,800千円)
• キーワード: 熱工学 / 生体工学 / 凍結保存 / 細胞外凍結 / 生存曲線 / 細胞損傷 / 溶液効果 / 数学的モデル化 / 冷却速度 / 反応速度論的モデル / モデル定数 / 電解質水溶液 / 暴露濃度 / 暴露時間 / 暴露温度

研究概要

細胞内凍結を伴わない細胞外凍結条件における細胞の損傷・死滅に関して、凍結過程の要素現象として高張電解質水溶液中の細胞の生存率に対する温度(低温)、電解質濃度、暴露時間の影響を実験的に調べると共に、細胞外凍結条件での細胞の生存率を測定し、両特性を比較・検討することにより、その複合性を明らかにした。さらに、各実験結果の現象論的検討に基づいて、細胞の損傷・死滅を反応速度論的に記述する数学モデルを構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Three-Dimensional Microscopic Freezing and Thawing Behavior of Biological Tissues Revealed by Real-Time Imaging using Confocal Laser Scanning Microscopy Int (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H. and HORIMIZU T.
  • 雑誌名: J. Heat and Mass Transfer 51 ページ: 5642-5649
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「バイオトランスポートにおけるマルチスケールでの水の役割」(日本語訳)、および、バイオトランスポートの当世関連事情 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石黒博
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 111 ページ: 601-603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Dimensional Microscopic Freezing and Thawing Behavior of Biological Tissues Revealed by Real-Time Imaging using Confocal Laser Scanning Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO, H., 他1名
  • 雑誌名: Int. J. Heat and Mass Transfer 51 ページ: 5642-5649
  • 査読あり
• [雑誌論文] 「バイオトランスポートにおけるマルチスケールでの水の役割」(日本語訳)、および、バイオトランスポートの当世関連事情 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博
  • 雑誌名: 日本機械学会誌 111 ページ: 601-603
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Dimensinal Microscopic Freezing and Thawing Behavior of Biological Tissues Revealed by Real-Time Imaging using Confocal Laser Scanning Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., 他1名
  • 雑誌名: Int.J.Heat and Mass Transfer (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 凍結・融解後の組織変化に基づいた凍結挙動の推測に関する一考察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 梶ヶ谷博, 藤川清三
  • 雑誌名: 低温生物工学会誌 53 ページ: 23-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] 凍結・融解後の組織変化に基づいた凍結挙動の推測に関する一考察 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博, 他2名
  • 雑誌名: 低温生物工学会誌 53 ページ: 123-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオトランスポートの制御(熱作用の利用) (2007)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博
  • 雑誌名: 第46回日本生体医工会大会抄録集 ページ: 181-181
• [雑誌論文] Consideration of Mathematical Model for Cell Damage and Death due to Hypertonic NaCl Solutions at Temperatures above Zero (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi ISHIGURO, et al.
  • 雑誌名: Cryobiology, International Journal of Low Temperature Biology and Medicine 53・3 ページ: 441-442
• [雑誌論文] Influence of Solution on Time-Series Recrystallization of Ice Crystals in Tissues during Slow-Warming after Rapid-Freezing (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi ISHIGURO, et al.
  • 雑誌名: Book of Abstrats of the 5th World Congress of Biomechanics
• [雑誌論文] 熱工学が関わるバイオ・医療 (2006)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博
  • 雑誌名: 日本機会学会2006年度年次大会講演資料集 8・06-1 ページ: 46-46
• [雑誌論文] 凍結手術における組織内の凍結ブローブまわりの凍結・融解挙動の数値シミュレーション (2006)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博, 他1名
  • 雑誌名: 第33回日本低温医学会総会抄録集 ページ: 89-89
• [学会発表] 温熱ストレスによる細胞損傷・死滅の反応速度論的定式化に基づく数学モデルとその特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] 非定常温熱ストレスによる細胞損傷・死滅の予測(反応速度論的数学モデルの適用) (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-06-04
• [学会発表] 温熱条件下における細胞死滅を予測するための数学的モデルの構築 (2009)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 野澤正和
  • 学会等名: 日本生体医工学会誌生体医工学(第47巻特別号 : 第48 回日本生体医工学会大会抄録集)(Vol.47, No.1, 322)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-04-25
• [学会発表] Microscopic Freezing Behavior of Biological Material Dependent on Histological Structure, The 35th Annual Meeting of the Japan Society for Low Temperature Medicine(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO, H.
  • 学会等名: 第35回日本低温医学会総会抄録集2008(54)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Microscopic Freezing Behavior of Biological Material Dependent on Histological Structure (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO, H.
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the Japan Society for Low Temperature Medicine
  • 発表場所: 六本木アカデミーヒルズ
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] Mathematical Modeling of Cell Damage and Death due to Hyperthermic Stress with Reaction Kinetic Formulation(SBC2008-193014) (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H. and NOZAWA M.
  • 学会等名: 2008 Summer Bioengineering Conference, ASME, 2008
  • 発表場所: マルコアイランド, 米国
  • 年月日: 2008-06-26
• [学会発表] Mathematical Modeling of Cell Damage and Death due to Hyperthermic Stress with Reaction Kinetic Formulation (2008)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO, H., 他1名
  • 学会等名: 2008 Summer Bioengineering Conference, ASME
  • 発表場所: マルコアイランド, 米国
  • 年月日: 2008-06-26
• [学会発表] 弾性型動脈の凍結過程における氷結晶と組織構成要素の相互作用(705-706) (2008)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 梶ヶ谷博, 藤川清三
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2008-05-22
• [学会発表] 弾性型動脈の凍結過程における氷結晶と組織構成要素の相互作用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博, 他2名
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2008-05-22
• [学会発表] 複雑組織のミクロ凍結挙動(389-390) (2008)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 梶ヶ谷博, 藤川清三
  • 学会等名: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-01-26
• [学会発表] 複雑組織のミクロ凍結挙動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博, 他2名
  • 学会等名: 日本機械学会第20回バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学
  • 年月日: 2008-01-26
• [学会発表] Freezing Behavior and Histological Change of Complex Tissues (2007)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., FUJIKAWA S., KAJIGAYA H.and YAMADA H.
  • 学会等名: Aorta Cryobiology(Vol.55 No.3, 368-369)
  • 年月日: 2007-11-03
• [学会発表] (伝熱), (生体)(20-29)(特別講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: 石黒博
  • 学会等名: 日本伝熱学会東海・北陸信越伝熱セミナー2007講演集
  • 発表場所: 岐阜
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Freezing Behavior and Histological Change of Complex Tissues(62) (2007)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., FUJIKAWA S., KAJIGAYA H.and YAMADA H.
  • 学会等名: Aorta 44th Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: レイクルイーズ, カナダ
  • 年月日: 2007-07-30
• [学会発表] Freezing Behavior and Histological Change of Complex Tissues:Aorta (2007)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., 他3名
  • 学会等名: 44th Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: レイクルイーズ、カナダ
  • 年月日: 2007-07-30
• [学会発表] バイオトランスポートの制御(熱作用の利用)(45-1, 181) (2007)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, (招待講演)
  • 学会等名: 生体医工学(第45特別号 : 第46回日本生体医工学会大会抄録集)
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-04-26
• [学会発表] バイオトランスポートの制御(熱作用の利用) (2007)
  • 著者名/発表者名: 石黒 博
  • 学会等名: 第46回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 仙台国際センター
  • 年月日: 2007-04-26
• [学会発表] 凍結手術における組織内の凍結プローブまわりの凍結・融解挙動の数値シミュレーション(招待講演) (2006)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 長崎孝夫
  • 学会等名: 第33回日本低温医学会総会抄録集(89)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2006-11-24
• [学会発表] Consideration of Mathematical Model for Cell Damage and Death due to Hypertonic NaCl Solutions at Temperatures above Zero (2006)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H. and FUKUDA K.
  • 学会等名: Cryobiology(Vol.53, 441-442)
  • 年月日: 2006-11-03
• [学会発表] 熱工学が関わるバイオ・医療(8・06-1, 2006, 46-48)(招待講演) (2006)
  • 著者名/発表者名: 石黒博
  • 学会等名: 日本機械学会2006 年度年次大会講演資料集
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2006-09-21
• [学会発表] Influence of Solution on Time-Series Recrystallization of Ice Crystals in Tissues during Slow-Warming after Rapid-Freezing (2006)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H., IMAI H., and SUZUKI N.
  • 学会等名: Book of Abstrats of The 5th World Congress of Biomechanics
  • 発表場所: ミュンヘン,ドイツ(S381)
  • 年月日: 2006-08-03
• [学会発表] Consideration of Mathematical Model for Cell Damage and Death due to Hypertonic NaCl Solutions at Temperatures above Zero (2006)
  • 著者名/発表者名: ISHIGURO H. and FUKUDA K.
  • 学会等名: Abstracts of 43rd Annual Meeting of Society for Cryobiology
  • 発表場所: ハンブルグ,ドイツ(63)
  • 年月日: 2006-07-26
• [学会発表] 高張電解質水溶液による細胞の損傷・死滅特性を記述する反応速度論的モデルの特性(非凍結低温条件における温度の影響) (2006)
  • 著者名/発表者名: 石黒博, 福田敬介
  • 学会等名: 第43回日本伝熱シンポジウム講演論文集
  • 発表場所: 名古屋(511-512)
  • 年月日: 2006-06-01