| 研究概要 |
生体の凍結過程において,比較的遅い冷却速度の場合に細胞が損傷を受ける原因は,細胞外凍結に起因する電解質の濃縮,それに伴う細胞の脱水収縮,および細胞外氷晶による機械的ストレス,にあると考えられている.本研究は,凍結条件すなわち熱的パラメータに依存するそれらの原因を定量的に評価し,どのような場合にどのメカニズムが支配的であるかを明らかにすることを最終的な目的とする.本年度得られた主な成果は以下のとおりである.
1.電解質の濃縮の効果を明らかにするために製作した溶液灌流顕微鏡を改良するとともに,光学的手法を用いて灌流チャンバー内の実際の濃度が所望の変化をしていることを実験的に確認した.
2.溶液灌流顕微鏡を用いて濃度変化後の細胞の体積変化を測定し,細胞膜の水透過に関する解析と比較して透過率を求めた.また,水透過率の温度依存性も明らかにした.
3.凍結解凍時の細胞周りの濃度変化を模擬して,等張→高張→等張と変化させる実験を室温下(23℃)で行い、溶液の最終到達濃度,高濃度液への暴露時間,濃度上昇速度,濃度減少速度が細胞損傷に及ぼす影響を明らかにした.その結果,生存率の濃度依存性および暴露時間依存性が明らかになった.
4.濃度変化過程における生存率変化の観察より,細胞の損傷は濃度増加時に加えて,その後の濃度減少時にも生じ,後者の方がやや大きいことが明らかになった.
5.二枚の平行平板により細胞を圧迫変形する実験を行い,圧迫変形損傷に及ぼす電解質濃度の影響を明らかにした.
6.凍結実験の準備として方向性凝固ステージを製作し,その温度特性の検定を行った.
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