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2016 年度 実績報告書

血管壁破壊現象と内部構造の同時・直接観察による破壊メカニズム解明の試み

研究課題

研究課題/領域番号 26709002
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

杉田 修啓  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20532104)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードバイオメカニクス / 細胞・組織 / 血管壁 / 破壊メカニズム / コラーゲン / エラスチン
研究実績の概要

これまでは,血管壁内のコラーゲン分布観察にコラーゲンの複屈折性を利用した観察を実施してきたが,複屈折量にはコラーゲン線維の方向による影響がありコラーゲン分布量だけとは言い難い.そこで,既報を参考に条件出しを行い,多光子顕微鏡下で血管壁内のコラーゲン線維とエラスチン線維を明瞭に観察できる実験系をまず確立した.次に,破壊時のコラーゲン線維とエラスチン線維の状態を観察することを目指し,多光子顕微鏡下で圧力負荷破壊し,破壊箇所の構造を観察しようと試みた.しかし,作製した装置では試料の全部位を観察することができなかったため,次年度にその改善を図る予定である.
また,昨年度までにコラーゲン線維とエラスチン線維の結合箇所の最大結合可能数を実験により計測したため、この結合可能数を減らした場合の破壊に対する影響を計算機モデルを作製して調べた.現状の結果では,コラーゲン線維とエラスチン線維の結合はあったとしても,血管壁の強度構造には影響しないことを示すデータが得られている.ただし,現在のモデルは仮定が多いため,仮定数を減らしながらさらに制度を高める予定である.
さらに,腱などではコラーゲンのサブタイプの組成割合が力学特性に影響を及ぼすことが報告されているため,血管壁内のコラーゲンサブタイプ割合を計測できるような方法構築を目指した.その結果,1本のコラーゲン線維であれば,コラーゲンのサブタイプの組成割合を一定程度計測できる方法を確立した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

研究開始当初に予想した進度よりはやや遅れているが,本年度はおおむね順調に推移した.当初観察予定していた装置から変更し,それに合わせた試験装置を開発したための遅れが本年度も含まれている.
ただし,本年度は当初の計画範囲以外の研究成果も得られており,幅が広がっている.

今後の研究の推進方策

本年度は順調に推移したため,この体制を維持する.
また,大動脈瘤モデル作製に当たっては経験者の協力を仰ぐ.

次年度使用額が生じた理由

当初より,基金分は1年ごとに利用する予定であったが,最初の配分が初年度に偏って配分されているため.

次年度使用額の使用計画

今年度は,成果物や成果公開等を多く行うことを想定しており,これに多く使用することを予定している.また,装置の改善が必要であることも判明しており,この改善費用にも充てる予定である.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Multiphoton microscopy observations of 3D elastin and collagen fiber microstructure changes during pressurization in aortic media2017

    • 著者名/発表者名
      Sugita Shukei、Matsumoto Takeo
    • 雑誌名

      Biomechanics and Modeling in Mechanobiology

      巻: 16 ページ: 763~773

    • DOI

      10.1007/s10237-016-0851-9

    • 査読あり
  • [学会発表] Observation of elastin and collagen fibers in the thoracic aorta under multiphoton microscope during pressurization2017

    • 著者名/発表者名
      S. Sugita, T. Matsumoto
    • 学会等名
      BIT7s 5th Annual Congress of Analytix-2017
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2017-03-22 – 2017-03-24
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 胸大動脈内の細胞外マトリックスの引張負荷変形に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      上間大輝,杉田修啓
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第47回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-13
  • [学会発表] コラーゲン線維のType I-Type III割合の定量化に関する基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      鈴村拓也,杉田修啓
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第47回学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      浜松
    • 年月日
      2017-03-13 – 2017-03-13
  • [学会発表] Relation between Direction of Elastin Fibers and Principal Stress in the Aortic Media2017

    • 著者名/発表者名
      Asaka Yamada, Shukei Sugita, Takeo Matsumoto
    • 学会等名
      The 1st ABiS Symposium
    • 発表場所
      東岡崎
    • 年月日
      2017-02-19 – 2017-02-20
  • [学会発表] 大動脈中膜内エラスチン・コラーゲン線維の加圧時の微細構造変化-弾性板層と平滑筋細胞層による差異2017

    • 著者名/発表者名
      杉田修啓,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会 第29回バイオエンジニアリング講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-01-19 – 2017-01-20
  • [学会発表] 大動脈中膜内の応力状態とエラスチン線維走行方向との関連2016

    • 著者名/発表者名
      山田麻加,杉田修啓,松本健郎
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回バイオフロンティア講演会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-10-22 – 2016-10-23
  • [備考] 名古屋工業大学バイオメカニクス研究室 研究紹介

    • URL

      http://biomech.web.nitech.ac.jp/Research.html

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公開日: 2018-01-16  

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