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2019 年度 実績報告書

撃力刺激組合せによる非定常力学刺激への細胞応答の解析

研究課題

研究課題/領域番号 17H04735
研究機関東京大学

研究代表者

中川 桂一  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (00737926)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード生体医工学 / メカノバイオロジー / 可視化 / 音響波 / 生物物理
研究実績の概要

音響波は生体深部に伝達可能であり,かつ適切な強度に設定することで,生体に力学的な刺激を付加し,血管の新生や骨成長を促すことが可能である.ところが,そのメカニズム,特に細胞レベルでの現象は明らかになっていない.本研究では,音波に伴う細胞への非定常な力学刺激について,新しい実験系を構築し,細胞応答を観察する取り組みを行った.音源としてレーザを用い,溶媒中における光吸収によって生じる粗密波を細胞へと導入した.レーザ2光束を異なる角度で入射し,干渉縞の間隔を調整することで粗密波の周波数(波長)を自由に制御する系である.細胞にある刺激が与えられたとき,その刺激の時間波形をフーリエ変換したことを考え,最も支配的な周波数成分を検証する目的である.また,細胞の形態は位相イメージングにて,細胞の応答はカルシウムイメージングにて可視化した.構築した系における粗密波はシャドウグラフ法にて可視化し,レーザ光の入射角度を調整することで2-3umから11um程度の粗密波が発生できていることを確認した.なお,評価系の空間分解能は光学システムで決定される1um程度である.さらに,マウス繊維芽細胞株NIH3T3を用いた,レーザ駆動粗密波による細胞刺激により,細胞内カルシウムイオン濃度の上昇がみられた.照射後に一過性で濃度上昇がみられた細胞や,濃度変化を振動的に繰り返す細胞がみられ,これらは現在,解析中である.最後の期間にて,細胞の粗密波に対する応答の周波数依存性について,いくつかサンプルを用いて実験を行っており,現在も引き続き検証を行っているところである.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 細胞応答の圧力波波長依存性を調 査するレーザ干渉圧力波発生シス テムの開発2020

    • 著者名/発表者名
      高鶴蒙,石島歩, 佐伯峻生,塚本哲, 中川桂一,佐久間一郎
    • 学会等名
      2019年度衝撃波シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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