| 研究概要 |
医療技術やバイオテクノロジーの発達に伴って生体細胞・組織を凍結保存する技術の確立が求められている.凍結保存は原理的には,低温化と活性水分の低減により生化学反応の抑制を図るものであるが,凍結の過程で細胞内外に氷晶が偏在形成され,それが各種の機械的損傷や膠質的損傷を発生させる要因となる.このような凍結損傷を完全に回避するためには,細胞内の水が結晶化せず,液体構造がそのまま固定化されるガラス化現象を発現させる必要がある.
本研究では,超音波を付与することにより凍結過程における核生成の能動的制御を追究する.すなわち,超音波の付与により,超音波キャビテーションによる衝撃波を発生させ,それにより水素結合で凝集している水分子のクラスターを解離させ,過冷却の促進を図る.これにより,生体細胞や組織体を過冷却状態のままガラス化させる冷凍保存技術を開発を目的とする.
本年度は第1段階として,生体模擬組織として寒天を供試した凍結実験を行い,過冷却度および氷晶の形成状態を超音波出力および冷却速度と関連づけて実験的に追究し,以下の結果を得た.
1.試験セル,冷却液循環系,超音波振動発生装置,熱電対を用いた温度測定系からなる実験装置が製作された.
2.本装置では超音波照射による過冷却の促進効果は明確には認められなかった.今後,組織体内外での音波の伝播状態について検討し,装置構造の見直しを行う必要がある.
3.過冷却状態から凍結を開始した場合,冷却速度が大きい条件において超音波照射による氷結晶の微細化の効果が見出された.
4.セル要素の集合体からなる生体組織の凍結・解凍モデルが構築された.
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