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2018 年度 実績報告書

白血球機能から学ぶ濃度マランゴニ効果を利用した新規マイクロ粒子推進機構の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K18844
研究機関九州工業大学

研究代表者

玉川 雅章  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (80227264)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワード白血球 / サイトカイン濃度勾配 / 水中推進機構 / 濃度マランゴニ効果 / 微粒子表面加工
研究実績の概要

本課題では,白血球膜機能から学ぶ濃度マランゴニ効果を利用した新規マイクロ粒子駆動源の開発を目的として,濃度勾配による水溶液中下で白血球の運動に着目し,光学顕微鏡下での白血球移動と濃度輸送の計測,および原子間力顕微鏡による駆動力の計測から,白血球表面での濃度勾配による白血球駆動機構の解明を行う.また,この生物の機能を模倣した濃度制御型微細表面加工のための基礎的研究を行った.得られた結果は以下の通りである.
(1)溶液中白血球の過渡的サイトカイン濃度勾配による運動の観察と測定を行った.サイトカインに付着させた蛍光物質を顕微鏡下でCCD カメラを用いて観察し,その輸送状態(輝度分布,輝度勾配分布)を実験的に得ることができた.3種類(低・中・高濃度勾配)の初期濃度勾配を与えることにより,白血球の濃度勾配依存性を調べ,(a)白血球の周囲流体の濃度勾配が負に対して,白血球の膜上濃度勾配は正が支配的であること,(b)正と負が逆転を繰り返しながら時間進行していること,(c)3種類のサイトカインの濃度勾配に対して,その勾配に対する感度が変化することがわかった.
(2)白血球の一定濃度勾配による運動の観察と測定については,Y字型流体回路内で,観察領域への白血球シードを試みたが,一定濃度勾配下になる条件の前に移動を開始してしまい,白血球から見ると過渡的な濃度勾配となり,結果的に(1)(2)と同様な現象となった.
(3) 原子間力顕微鏡を用いた力の計測については,白血球の表面をカンチバーで刺激することによって,細胞として反応し安定したデータを得ることができなかった.
(4)新規マイクロ粒子については,凹凸等の表面加工をフェムト秒パルスレーザで行う予定であったが,50μmのPIV用の樹脂ビーズ球に対して,集光領域(5x10μm)の位置あわせが完全でなく,表面の微小凹凸生成が困難であった.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] EFFECTS OF IMPINGING JET FLOW ON PLATELETS ADHESION BY COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD) ANALYSIS WITH CONSIDERATION OF PARTICLE MOTION FOR PREDICTING THROMBUS FORMATION2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei Nakata, Yuko Miyamura and Masaaki Tamagawa
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters Part B: Applications

      巻: 10-8 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of platelet aggregation on the wall of orifice flow by dissipative particle dynamics accelerated by openmp2018

    • 著者名/発表者名
      Yi Y., Tamagawa M.
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters, Part B: Applications

      巻: 9-7 ページ: 665-672

    • DOI

      10.24507/icicelb.09.07.665

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of flow asymmetricity on thrombus formation and hemolysis properties in the pipe orifice flow by CFD analysis (英訳):Effects of flow asymmetricity on thrombus formation and hemolysis properties in the pipe orifice flow by CFD analysis2018

    • 著者名/発表者名
      Hirayama C., Miyamura Y., Tamagawa M.
    • 雑誌名

      ICIC Express Letters, Part B: Applications

      巻: 9-7 ページ: 673-680

    • DOI

      10.24507/icicelb.09.07.673

    • 査読あり
  • [学会発表] Elucidation of mechanism of neutrophil propulsion in liquid by optical observation2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki TAMAGAWA
    • 学会等名
      8th World Congress of Biomechanics(WCB2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 各種サイトカイン濃度勾配による好中球の水中推進機構の解明2018

    • 著者名/発表者名
      田端 純風,玉川 雅章
    • 学会等名
      第29回バイオフロンティア講演会
  • [学会発表] Prediction of Thrombus Formation by Cfd with Considering Transport Equations and Aggregations on High Shear Flows and Observation of the Process by Optical Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tamagawa
    • 学会等名
      ASAIO 64th Annual Conference(ASAIO2018)
    • 国際学会
  • [図書] 31st International Symposium on Shock Waves 2- Applications-, "Analysis of Deformation Process of a Bubble in an Elastic Capsule by Shock Waves and Their Medical and Biological Applications"2019

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Tamagawa, Toshikazu Imakado and Ryo Ogasahara
    • 総ページ数
      6pages
    • 出版者
      Springer International Publishing (Sasoh et.al Eds)
    • ISBN
      978-3-319-91016-1

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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