| 研究概要 |
安定した細胞培養を行うためには、酸素、二酸化炭素、栄養分が十分に供給され、排泄物がバルクの培養液中に拡散希釈される必要がある。また、試料の体積に対して表面積が増大すると、バクテリア、マイコプラズマ等により汚染される可能性が増える。そこで研究代表者は前年度までに、細胞培養可能な広帯域マイクロレオロジー計測システムを構築した。当該システムでは、水による吸収の少ない近赤外レーザー(1064nm,830nm)を、高いNAを持つ対物レンズで試料中に集光し、コロイド粒子を光トラップし、トラップ後のレーザー光の回折を4分割光ダイオードで検出し、コロイド粒子位置を精密検出している。また、油浸コンデンサーレンズのかわりに水浸対物レンズで透過光を集光した。水浸対物レンズは培養液に直接浸すことができるため、これにより計測試料を狭い空間に封入する必要がなくなった。
さらに試料台上方に超音波駆動のシアーセルが設置できるように工夫し、細胞骨格に外部から応力を与えつつマイクロレオロジー計測を行った。応力の印加に伴い細胞骨格は異方的に激しく硬化することを発見した。この細胞骨格の異方的硬化挙動を説明する理論を構築し、申請者らの発表した理論通りに制御されることを確認した。さらに開発したシステムを用い、細胞内部における力学特性と揺動散逸定理の破れとしての非平衡揺動力を定量化することで、細胞の力学知覚現象の物理メカニズムを細胞内部の非平衡統計力学を通して明らかにした。
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