2018 Fiscal Year Research-status Report
アクティブマターとしての集団精子遊泳のバイオメカニクスと形態進化解析への展開
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18K12052
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
百武 徹 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20335582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安井 学 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 電子技術部, 主任研究員 (80426361)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 哺乳類精子 / マイクロ流体デバイス / 精子選別 / 集団遊泳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は，濃度の異なるメチルセルロース，および高分子の大きさが違うポリアクリルアミドゲルを疑似卵管内粘液試薬として選定し，粘弾性測定装置を用いて試薬のレオロジー特性を調査した．その結果，卵管内粘液特性に近い試薬の濃度を特定した．これにより，次年度以降に行う卵管内特性を模擬したデバイスに用いる試薬が決定した．また，運動精子回収量の増加が見込まれる複数の流路形状を３次元ＣＡＤで設計し，３Ｄプリンタを用いて鋳型モデルを作製した．その後，この鋳型モデルを用いてPDMSを用いたソフトリソグラフィを実施し，新形状のマイクロチャネルを完成させた．合わせて，運動精子回収量の比較検証のため，通常のPDMS製チップも作製した．比較した結果，新形状により運動性のよい精子の回収に成功したが，遡上性を利用できず精子濃度は低下した．次に，運動精子の可視化および運動性評価を定量的に行うための新たな実験装置を構築した．また，作製した卵管内粘液試薬内における哺乳類精子の運動特性の調査を行った．実験の結果，希釈溶液中の精子運動と比較して，疑似卵管内粘液試薬内における精子運動は，精子速度は減少する一方で，鞭毛形状が変化することで直進性が大幅に増加していることが明らかになった．これは，疑似卵管内粘液試薬の粘弾性特性によるものと考えられる．今年度得られた成果は，次年度以降のマイクロチャネルを用いた運動精子の定量的評価，および回収効率アップに対して有効な知見となると考えている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
卵管内特性を模擬したデバイスの設計指針が確立したことは成果として非常に大きい．一方で，当初予定していた集団としての精子鞭毛運動についての調査は来年度以降に持ち越しとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目以降は，１年目の成果に基づき，より現実的な形状の製作にとりかかる．新しいマイクロチャネルのプロトタイプを製作後は，流体解析ソフトを用いたマイクロチャネル内外の二相流解析に基づき，マイクロチャネルの最適形状の評価を行う．これと並行して，実際に精液を注入した際の実験を行い，体外受精，および人工授精を想定した精子の回収量・運動性の評価を行う．加えて，疑似卵管チャネル内における集団としての精子鞭毛運動を調査し，実環境下における哺乳類精子群の遊泳メカニズムについて，バイオメカニクス的観点から考察を行う．
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| Causes of Carryover |
理由：少額であるため，次年度に繰り越した．
使用計画：消耗品に合算して使用する．
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