強磁場による生体内反応制御に関する研究

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10308037
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 上野 照剛 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00037988)
• 研究分担者: 岩坂 正和 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (90243922) ; 安藤 譲二 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (20159528) ; 塩川 光一郎 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (20037295)
• キーワード: 強磁場 / 生物発光 / 生体内反応制御 / 活性酸素 / 磁場配向 / コラーゲン / フィブリン / 磁場中分光

研究概要

本年度の研究では、生物個体レベル、および細胞・分子レベルでの強磁場効果の研究を行った。ラットを用いた動物実験により、微小循環血流に対する強磁場効果を調べた。また、生物発光における最大14テスラ磁場の影響を調べるため、磁場中でのホタル発光強度および発光スペクトルの測定を行った。生体内での代謝、特に活性酸素系の酵素反応に対する磁場効果を、カタラーゼによる過酸化水素分解反応、キサンチンオキシダーゼによるスーパー・オキシド生成反応などにおいて検討中であり、10年度は酵素反応の高速測定系を構築した。
細胞レベルでの磁場制御に関し、血液細胞である赤血球と血小板の機能に対する最大14テスラ磁場の影響を調べた。赤血球の酸素分子結合/解離過程を磁場中にてリアルタイム光学計測した結果、赤血球サスペンションへの酸素ガス溶解過程が磁場影響を受けることが見られた。また、血小板が磁場中で磁力線に対して配向する現象:磁場配向の追試実験を行うとともに、血漿の凝固におけるコラーゲンやフィブリン、血小板磁場配向の影響を明らかにするための基礎的な知見を得ることができた。
分子レベルでの強磁場効果に関しては、フィブリン重合/溶解速度に対する強磁場効果を磁場中におけるリアルタイム光学計測で調べた結果、フィブリン磁場配向によるフィブリン重合体の整列が重合繊維密度を高めることで、フィブリン重合/溶解速度ともに増強することが明らかとなった。さらに、生体系の重要な機能物質である水分子集団の構造に対する14テスラ磁場の影響を調べた。波長1000nm〜2000nmの近赤外光の吸収特性を調べた結果、10テスラ程度の磁場中で非常に僅かながら近赤外光吸収スペクトルの赤方偏位が見られた。

研究成果

• [文献書誌] M.Iwasaka & S.Ueno: "Optical Measurements of Magnetophoresis of Macromolecules" IEEE Transactions on Magnetics. 30・4. 2129-2131 (1998)
• [文献書誌] M.Iwasaka & S.Ueno: "Bioluminescence Under Static Magnetic Fields" Journal of Applied Physics. 83・11. 6456-6458 (1998)
• [文献書誌] M.Iwasaka, et al.: "Polymerization and Dissolution of Fibrin Under Homegeneous MF…" Journal of Applied Physics. 83・11. 6453-6455 (1998)
• [文献書誌] M.Iwasaka & S.Ueno: "Structure of Water Molecules Under 14 Tesla…" Journal of Applied Physics. 83・11. 6459-6461 (1998)
• [文献書誌] 竹内, 岩坂,他: "循環モデルを用いた全血の凝固・線溶系…" 日本応用磁気学会誌. 22・4-2. 793-796 (1998)
• [文献書誌] 堀, 岩坂,他: "強磁場下での赤血球の酸素結合解離過程について" 日本応用磁気学会誌. 22・4-2. 797-800 (1998)
• [文献書誌] 上野 照剛: "生体物質・生体プロセスの磁場効果と制御" 応用物理. 67・10. 1131-1137 (1998)