知覚機能を持つ人工膜システムの開発

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01604502
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 上田 哲男 北海道大学, 薬学部, 助教授 (20113524)
• 研究分担者: 松本 健司 北海道大学, 薬学部, 助手 (80183953) ; 加茂 直樹 北海道大学, 薬学部, 教授 (10001976)
• キーワード: 知覚 / 化学センサ- / インテリジェント・マテリアル / カルシウム / 紫外線傷害 / 非平衡 / 水晶振動子 / プラズマ重合

研究概要

研究実施計画に従って、細胞知覚行動の分子論的機構の解明と人工膜センシングシステムの開発を行い、以下に述べるような成果を得た。
1.細胞の行動判断(走電性)に伴って、細胞内ATP濃度の化学波動として伝播し、新たな空間分布が形成されることを明らかにした。また、この化パタ-ン(ATP濃度)に対して細胞骨格が再編成されることをコンピュ-タ画像処理法を開発して明らかにした。これらの結果は、知覚機能は非線形平衡状態にある化学反応系のシステム全体としてのダイナミックな挙動として理解できることを意味し、インテリジェント・マテリアルを設計するための一指針が得られたことになる。
2.紫外線によってヒト表皮角化細胞の細胞内カルシウムが上昇することを、比蛍光画像コンピュ-タ処理法により明らかにし、紫外領域に置けるカルシウム上昇の作用スペクトルを決定した。
3.ヒト表皮角化細胞のカルシウム変動を引き起こす各種ホルモンを探索して、ベ-タ・アドレナジック受容体を介して細胞内カルシウムを一過的に上昇させることを明らかにした。
4.水晶振動子をプラズマ重合法により製膜することにより、各種のガス、脂溶性腸イオン、デキストロメトロファンなどの化学センサ-を開発した。また水晶振動子の周波数が溶液の密度・粘度に依存することを利用して、ラテックス・ピエゾ・エレクトリック免疫測定法を開発した。

研究成果

• [文献書誌] 小泉洋子: "表皮細胞におけるCキナ-ゼ活性化機構と細胞内カルシウムイオン濃度" 日本皮膚科学会雑誌. 99. 1339-1340 (1989)
• [文献書誌] UEDA,T.: "Dynamic organization of ATP and birefringent fibrils during free Iocomotion and galvanotaxis in the plasmodium of physarum polycephalum" Journa of Cell Biology. (1990)
• [文献書誌] KUROSAWA,S.: "Plasma-polymerized membrane electrode selective to lipophilic cation" Journal of Membrane Science. 46. 157-166 (1989)
• [文献書誌] HAZEMOTO,N.: "Plasma-polymerized membrane electrode for the determination of dextrometrophan and dimemorfan." Chem,Pharm.Bull. 37. 2153-2154 (1989)
• [文献書誌] KUROSAWA,S.: "Gas detection with a piezoelectric crystal covered with plasma-polymerized copper-phthalocyanine." Analytical Chemistry. (1990)
• [文献書誌] KUROSAWA,S.: "Oscillating frequency of piezoelectric quartz crystal in solutions." Analytical Chimical Acta. (1990)