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赤外レーザーによる世界最高速細胞解凍技術の創出とその凍結困難細胞への応用

创造世界上最快的红外激光细胞解冻技术及其在难冷冻细胞中的应用

基本信息

批准号：
22KJ1492
负责人：
渡部広機
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，CO2レーザを用いた世界最高速細胞解凍の実現と，凍結保存困難な生体試料への応用を目指している．R４年度は以下の項目について研究を行った．・インクジェットヒータヘッド機構の開発．これまでは細胞内包液滴をできる限り小さくすることで凍結速度を向上させ，高い生存率を目指していたが，本年度の研究結果より20 pL液滴まで小さくすると，生存率が著しく低下することが確認された．これについて，落下中の液滴を伝熱と流体の錬成解析をしたところ，液滴が冷却面周囲から発される低温の風により冷却され，着滴前に0℃以下となることが確認された．そこで，落下中の予冷を防ぐヒーターヘッド機構を開発したところ，生存率を約15 %向上した．・凍結液滴のための長期保存容器開発．前年度に開発した液滴単独落下法で回収した凍結液滴のための専用長期保存容器を開発した．回収した凍結液滴を，一般的な樹脂製チューブ内などで保存すると，保管中の僅かな昇華による生存率低下や液体窒素の流入による細胞数減少が確認されていた．一方で，開発した専用容器を用いることで，生存率低下を約5 %防ぐことに成功し，解凍後の細胞数も大幅に改善された．・Self-quenchingを用いた液滴の凍結状態評価．前年度確立した蛍光Self-quenchingに基づくガラス化評価法を用いて，細胞内包液滴の凍結状態の評価を行った．細胞を内包したまま凍結した液滴を共焦点観察することで，200 pLでは針状の細胞外氷晶を無数に確認したのに対し，70 pLでは針状まで氷晶が成長しておらず粒状であることを確認した．さらに，細胞内環境をアルブミンで模擬して観察したところ，200 pLでは細胞内環境でも針状の氷晶が発生していたのに対し，70 pLでは氷晶が発生していなかった．これにより，これまで理論的な検討に留まっていた細胞の臨界冷却速度を実験的に推定した．

This study is aimed at the realization of the world's fastest cell thawing and the difficulty of freezing and preserving biological samples. In R4, the following research projects were carried out. The development of a mobile phone system. The results of this year's study confirm that the survival rate is significantly lower than that of the previous year's study. The liquid droplets in the falling process transmit heat and fluid formation analysis. The liquid droplets are cooled. The temperature of the liquid droplets is below 0℃. Therefore, with the development of a new mechanism to protect against the cold in the midst of the downturn, the survival rate has increased by about 15%. Freezing liquid drops and long-term storage container development. In the past year, the development of a single drop method to recover frozen drops and long-term storage containers has been developed. In the case of frozen liquid droplets, it is confirmed that the survival rate is low and the cell number is reduced in the case of general resin system. On the other hand, the survival rate was reduced by about 5% when the container was opened, and the number of cells after thawing was greatly improved. Self-quenching is used to evaluate the freezing state of liquid droplets. In the past year, we have established a method for evaluating the freezing state of intracellular droplets by Self-quenching. 200 pL of acicular extracellular crystals were identified. 70 pL of acicular extracellular crystals were identified In addition, the intracellular environment was not observed in the simulation, 200 pL of intracellular environment was observed in the simulation, 70 pL of intracellular environment was observed in the simulation. The critical cooling rate of the cell is estimated based on the theoretical analysis.

项目成果

期刊论文数量（15）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

細胞凍結装置

细胞冷冻装置

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

保護剤フリー超瞬間凍結法のための蛍光Self-quenchingによるガラス化評価法の提案

无保护剂超闪速冷冻法中荧光自猝灭玻璃化评价方法的提案

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
渡部広機;湯浅裕太;秋山佳丈
通讯作者：
秋山佳丈

インクジェットを用いた超瞬間細胞凍結法における生存率の凍結解凍速度への依存性

喷墨超瞬时细胞冷冻中存活率对冷冻和解冻速度的依赖性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Sasaki Yui;Lyu Xiaojun;Tang Wei;Wu Hao;Minami Tsuyoshi;佐久間翔梧，野島勉;Tetsuya Hasegawa;安原　聡，本間　雅大，三宮工;渡部広機，湯浅裕太，秋山佳丈
通讯作者：
渡部広機，湯浅裕太，秋山佳丈

細胞凍結保存装置

细胞冷冻保存装置