| 研究概要 |
生物試料の凍結は,低温化と活性水分の低減による長期保存を目的とする.前年度までは,生物試料の構成要素である浮遊細胞を対象とした凍結実験により,細胞の脱水・収縮と細胞内氷晶の形成などのミクロ挙動を凍害保護物質の影響を含む各種のパラメータと関連づけて明らかにし,ミクロ挙動と凍結障害との関係について追究してきた.本年度は,細胞と人工セルを組み合わせたシミュレーション実験により,組織体としての凍結障害の機序を追究した.さらに,解凍過程での障害を明らかにするため,植物細胞の最小単位であるプロトプロストを供試した実験と,速度論的な考察を通して,細胞内外で生ずるミクロ挙動と細胞の生死との関連性を追究し,以下の成果を得たものである.
(1)組織細胞のシミュレーション実験により,細胞外セルでのステップ的な凍結や各セル内での細胞の脱水・収縮など,伝熱による冷却速度の差異がもたらす組織細胞のミクロ挙動が観察された.これにより,有限試料に対する凍結障害の機序の寸法効果が明らかとなった.
(2)凍結過程における基本現象として細胞内外の浸透圧差によって細胞内に水分が流入し,回復していく様子が明らかにされた.
(3)解凍過程では,浸透圧ストレスによる細胞膜の破壊や細胞の膨潤などの障害が発生する.
(4)細胞内に氷晶を伴わない細胞の解凍においては,水分の流入が穏やかで,浸透圧ストレスが少ない緩速解凍が有効となる.また,解凍過程における凍害保護物質の効果が確認された.
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