広帯域誘電分光法による生物細胞膜の損傷と修復のモニター

• 研究課題/領域番号: 21560447
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 浅見 耕司 京都大学, 化学研究所, 准教授 (90127936)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 計測システム / 誘電分光 / 細胞膜 / 赤血球 / 界面分極 / 溶血 / 細胞 / 誘電緩和

研究概要

赤血球を水に懸濁すると、細胞膜に穴が開き、ヘモグロビンなどの内容物が放出される(溶血)。この穴のサイズや細胞当たりの数、穴の修復過程についてはまだ良く分かっていない。溶血した赤血球(ゴースト)懸濁液の誘電率を広い周波数領域に渡って測定すると、未損傷の赤血球では観測されない、誘電緩和過程(.-緩和)が低周波側で見つかっている。しかし、電極分極現象のため低周波測定が困難となるため、.-緩和についての追試報告はほとんどなく、詳細な性質やメカニズムは不明のままである。この研究では、電極分極の影響が少ない電極配置を考案して、ゴーストの.-緩和を詳しく調べた。測定された.-緩和の性質は、穴が一つ開いた球形細胞モデルによる数値計算結果と良く合い、穴が.-緩和を引き起こしていることが明確になった。また、穴のサイズを.-緩和から見積もった。

研究成果

• [雑誌論文] Dielectric spectroscopy reveals nanoholes in erythrocyte ghosts (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Asami
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 8 号: 11 ページ: 3250-3257
  • DOI: 10.1039/c2sm06306a
  • NAID: 120005241350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design of a measurement cell for low-frequency dielectric spectroscopy of biological cell suspensions (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Asami
  • 雑誌名: Measurement Science and Technology 巻: 22 号: 8 ページ: 085801-085801
  • DOI: 10.1088/0957-0233/22/8/085801
  • NAID: 120003338847
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric properties of microvillous cells simulated by the three-dimensional finite-element method (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Asami
  • 雑誌名: Bioelectrochemistry 巻: 81 号: 1 ページ: 28-33
  • DOI: 10.1016/j.bioelechem.2011.01.002
  • NAID: 120002970832
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of"thin-layer"and"effective medium"approximations in numerical simulation of dielectric properties of biological cell suspensions (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Asami
  • 雑誌名: Jpn. J. Applied Physics 巻: 49 号: 12R ページ: 127001-127001
  • DOI: 10.1143/jjap.49.127001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric coagulometry : A new approach to estimate venous thrombosis risk (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Hayashi, Y.Katsumoto, S.Omori, A.Yasuda, K.Asami, M.Kaibara, I.Uchimura
  • 雑誌名: Anal.Chem. 巻: 82 ページ: 9769-9774
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of "thin-layer" and "effective medium" approximations in numerical simulation of dielectric spectra of biological cell suspensions (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Asami
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 巻: 49
  • NAID: 40017420100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dielectric inspection of erythrocytes (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Hayashi, Y.Katsumoto, I.Oshige, S.Omori, A.Yasuda, K.Asami
  • 雑誌名: J.Non-Crystalline Solids 356 ページ: 757-762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of dielectric spectra of erythrocytes with various shapes (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Asami
  • 雑誌名: J. Phys 巻: 42 号: 13 ページ: 135503-135503
  • DOI: 10.1088/0022-3727/42/13/135503
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effects of erythrocyte deformability upon hematocrit assessed by the conductance method (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Hayashi, Y.Katsumoto, I.Oshige, S.Omori, A.Yasuda, K.Asami
  • 雑誌名: Phys.Med.Biol. 54 ページ: 2395-2405
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of dielectric spectra of erythrocytes with various shapes (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Asami
  • 雑誌名: J.Phys.D : Appl.Phys. 42
  • 査読あり
• [学会発表] 誘電スペクトロスコピーによるコロイド分散系の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司
  • 学会等名: コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 誘電スペクトロスコピーによるコロイド分散系の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司
  • 学会等名: コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 京都(京都大学吉田キャンパス)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 赤血球ゴーストの誘電分散の観測と解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司
  • 学会等名: 日本膜学会33回年会
  • 発表場所: 東京産業技術総合研究所臨海副都心センター別館
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] 赤血球ゴーストの誘電分散の観測と解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司
  • 学会等名: 日本膜学会
  • 発表場所: 東京(産業技術総合研究所臨海副都心センター別館)
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] 低張処理により赤血球膜にできた穴の誘電分光法による観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司
  • 学会等名: 膜シンポジウム2010
  • 発表場所: 京都京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] 低張処理により赤血球膜にできた穴の誘電分光法による観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司
  • 学会等名: 膜シンポジウム2010
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-11-20
• [学会発表] 細胞の増殖とアポトーシスの誘電モニター (2009)
  • 著者名/発表者名: 浅見耕司、金子英雄
  • 学会等名: 日本膜学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-05-21