| 研究課題/領域番号 |
08455095
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| 研究機関 | 慶応義塾大学 |
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研究代表者 |
谷下 一夫 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10101776)
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| 研究分担者 |
山田 寛幸 慶応大学, 医学部, 助手 (90182550)
松村 伸治 浜松医科大学, 助手 (70276393)
池田 満里子 慶応大学, 文学部生物学, 教授 (00051368)
岡 浩太郎 慶応大学, 理工学部, 講師 (10276412)
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| キーワード | バイオメカニクス / 内皮細胞 / 能動制御 / 生物流体力学 / ミクロ流れ / 壁せん断応力 |
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| 研究概要 |
動脈内表面に分布している内皮細胞の挙動に着目し、内皮細胞に微視的なレベルでの力学的環境を制御することによって、細胞による生理活性物質の分泌や物質の取り込みを行う。そこで、本研究では、生理活性物質の分泌や物質の取込を行っている細胞の状態をレーザー共焦点顕微鏡によって捉え、その画像から細胞モデルを構築し、細胞モデル近傍の流れを顕微鏡下での流れの計測を行って、細胞への流れによる力学的刺激と機能変化との対応を明確にすることを目的とする。本研究では、ブタの培養内皮細胞に流れによる剪断応力の刺激を加えてから、細胞に取り込まれるアルブミンの量を、蛍光色素をラベルしたアルブミンを用いて測定した。その結果、細胞内に取り込まれるアルブミンの量は、負荷した剪断応力の大きさによって特異的に変化することが解った。低い剪断応力では流れの負荷を与えない場合よりも増加するが、剪断応力の高い場合は、取り込み量が減少する。このような負荷する剪断応力に応じて、アルブミンの取り込みが変化することは、流れの刺激に応じて、細胞が能動的制御を行っていると解釈される。さらに細胞レベルの流動を計測するシステムを開発し、細胞レベルでの壁せん断応力の測定を行った。流れ場のせん断応力の分布は、粒子追跡から決定した速度分布から求めることが原理的に可能である。しかしながら、三次元的な凹凸をもつ内皮細胞の近傍でのせん断応力の分布を求めることは、かなり困難であるが、本研究では各断層面での2次元的な速度分布から物質保存則を用いて深さ方向の成分を算出する方法を検討する。このようにして3次元的な速度分布やせん断応力分布が細胞近傍で明らかにし、同時に粒子の運動の様子を明らかにすることが可能となった。
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