細胞懸濁液中の衝撃波の伝播とその細胞破壊および生体機能成分に与える影響

医療への衝撃波の応用において、細胞組織の受ける損傷の機構については殆ど判っていない。本研究では、(1)生体中の衝撃波の伝播機構の解明と、(2)細胞組織への影響の有効な評価法の開発のため、先ず簡便に使用できかつ物理的によく定義された平面衝撃波を発生させる装置を開発した。(2)の目的のためには、得られた平面衝撃波を細胞を含んだ媒質に当て、細胞への衝撃波の影響を細胞から漏出する酵素の活性から調べる方法を確立した。1.衝撃波発生装置:操作性、可動性、繰り返し頻度、細胞培養管との接合等を考慮して一段ピストン二重円筒式無隔膜衝撃波管を製作した。低圧管(内径18mm、長さ約1m)を大気圧、高圧部を4気圧として、入射衝撃波マッハ数1.13、繰り返し頻度最大1Herzの再現性の良い衝撃波を発生させることができた。低圧管の一部を大気に解放することによって、培養液に入射する衝撃波圧力パルスの時間幅を制御し、最少約100マイクロ秒の圧力パルスを得た。その結果、本装置を(2)の目的に十分な性能を有する装置として供することができた。2.細胞への衝撃波の影響の評価法:大腸菌など数種の細胞に衝撃波を照射した場合、顕著なマ-カ-酵素の遺漏を検出することが困難であることが分かった。これは細胞が堅牢な細胞壁を持つために、衝撃波の圧力に対して抵抗性を示すことに起因すると考えられる。そのため酵素リゾチ-ム処理を行って、細胞壁を消化溶解させて調製した細菌スフェロプラストを用いた。その結果、遺伝子組換え操作により、マ-カ-酵素のフェニルアラニン脱水素酵素を増幅させた大腸菌のスフェロプロラストを用いると、衝撃波の照射回数と細胞から漏出する酵素活性値の間に相関関係が認められた。この方法により、衝撃波の細胞破壊を定量的に測定できることが初めて明らかになった。

医療への衝撃波の応用において、細胞組織の受ける損傷の機構については殆ど判っていない。本研究では、(1)生体中の衝撃波の伝播機構の解明と、(2)細胞組織への影響の有効な評価法の開発のため、先ず簡便に使用できかつ物理的によく定義された平面衝撃波を発生させる装置を開発した。(2)の目的のためには、得られた平面衝撃波を細胞を含んだ媒質に当て、細胞への衝撃波の影響を細胞から漏出する酵素の活性から調べる方法を確立した。1.衝撃波発生装置:操作性、可動性、繰り返し頻度、細胞培養管との接合等を考慮して一段ピストン二重円筒式無隔膜衝撃波管を製作した。低圧管(内径18mm、長さ約1m)を大気圧、高圧部を4気圧として、入射衝撃波マッハ数1.13、繰り返し頻度最大1Herzの再現性の良い衝撃波を発生させることができた。低圧管の一部を大気に解放することによって、培養液に入射する衝撃波圧力パルスの時間幅を制御し、最少約100マイクロ秒の圧力パルスを得た。その結果、本装置を(2)の目的に十分な性能を有する装置として供することができた。2.細胞への衝撃波の影響の評価法:大腸菌など数種の細胞に衝撃波を照射した場合、顕著なマ-カ-酵素の遺漏を検出することが困難であることが分かった。これは細胞が堅牢な細胞壁を持つために、衝撃波の圧力に対して抵抗性を示すことに起因すると考えられる。そのため酵素リゾチ-ム処理を行って、細胞壁を消化溶解させて調製した細菌スフェロプラストを用いた。その結果、遺伝子組換え操作により、マ-カ-酵素のフェニルアラニン脱水素酵素を増幅させた大腸菌のスフェロプロラストを用いると、衝撃波の照射回数と細胞から漏出する酵素活性値の間に相関関係が認められた。この方法により、衝撃波の細胞破壊を定量的に測定できることが初めて明らかになった。