毛細血管内におけるがん細胞流動の定量的な記述が可能なミクロ生体流動モデルの構築

构建可以定量描述毛细血管内癌细胞流动的微生物流动模型

• 批准号: 12875034
• 负责人: 早瀬 敏幸
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12875034/
• 关键词: 生体流動; 毛細血管; 赤血球; 傾斜遠心顕微鏡; 摩擦特性; ミクロ生体流体工学; 内皮細胞; がん細胞

毛細血管内の血流は,観察的研究により定性的には理解されているが,ミクロンオーダーの流動であるため計測が困難で,定量的データはほとんど得られていない。一方,拡大モデルによる流体工学的実験では,計測は可能であるが,生体内のミクロ流動の状況を再現しているとは言い難い。生体内のミクロな血流の定量的理解は,がん細胞の転移の正確な予測などにおいて極めて重要である。これを可能とするために,ミクロな生体組織による生体工学的実験と,流体工学的モデル実験とを融合し,さらに計算機による数値シミュレーションを援用して,新たな解析手法を確立する。この研究は,ミクロな生体流動現象を定量的に理解する新たな学問分野としての「ミクロ生体流体工学」を体系化するための基礎を確立することを目的とする。初年度の赤血球を用いた実験を異なる条件下で行うとともに,対応する数値解析を行って,実験と数値解析の両面から,ミクロ生体流動モデルの構築を行った。実験装置には,前年度同様,現有の傾斜遠心顕微鏡(倍率1,000倍,回転数10,000rpm)を用いた。回転速度と試料の取り付け角度を変化させながら細胞を観察することにより,赤血球とガラス板間の摩擦特性を計測した。血管内の流動数値解析には,東北大学流体科学研究所のスーパーコンピュータ(現有,SGI社製ORIGIN2000,256CPU)を用いた。実験により得られた細胞間の摩擦特性を数値解析結果と比較することにより,ミクロ生体流動の数学モデルを得た。

Blood flow in capillaries is difficult to measure qualitatively and difficult to understand quantitatively. On the other hand, it is very difficult to measure the fluid flow condition in the living body. The quantitative understanding of blood flow in living organisms is extremely important for the accurate prediction of cell migration. This is the first time that a new analytical method has been established for the integration of biological engineering and fluid engineering. This research aims to establish the basis for a quantitative understanding of bio-flow phenomena, a new division of knowledge, and a systematic approach to bio-fluid engineering. In the first year, the red blood cells were used in different conditions, and the numerical value analysis was carried out. The actual device is the same as the previous year, and the existing tilt telecentric microscope (magnification 1,000 times, return speed 10,000 rpm) is used. The velocity of return and the angle at which the sample is taken are measured to measure the friction characteristics between the cells and the plates. For the analysis of the numerical value of the flow in blood vessels, the research institute of fluid science, Tohoku University (currently available, ORIGIN2000,256CPU,SGI Corporation) was used. The mathematical analysis results of friction characteristics between cells are compared and the mathematical results of biological flow are obtained

项目成果

早瀬敏幸: "血管分岐部流れの流体力学的安定性"BME. 14-10. 6-8 (2000)

Toshiyuki Hayase：“血管分叉流的流体动力学稳定性”BME 14-10（2000）。

早瀬敏幸: "赤血球の摩擦特性の計測"日本機械学会第11回バイオエンジニアリング学術講演会・秋季セミナー講演論文集. 00-26. 43-44 (2000)

Toshiyuki Hayase：“红细胞摩擦特性的测量”日本机械工程师学会第 11 届生物工程学会/秋季研讨会论文集 00-26（2000 年）。

早瀬敏幸: "遠心顕微鏡による赤血球の摩擦特性の計測"計測自動制御学会東北支部 第198回研究集会. 198-7. 1-8 (2001)

Toshiyuki Hayase：“使用离心显微镜测量红细胞的摩擦特性”仪器与控制工程师学会东北分会第 198 次研究会议 198-7 (2001)。

白井 敦: "2つの狭窄部を持つ毛細血管における好中球の流動特性"日本機械学会第14回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 02-04. 133-134 (2001)

Atsushi Shirai：“具有两个收缩的毛细血管中的中性粒细胞的流动特性”日本机械工程师学会第 14 届生物工程会议记录 02-04（2001 年）。

早瀬敏幸: "傾斜遠心顕微鏡による赤血球の流動特性の測定"日本機械学会流体工学部門講演会CD-ROM版講演論文集. NO.01-3. 309 (2001)

Toshiyuki Hayase：“使用倾斜离心显微镜测量红细胞的流动特性”，日本机械工程学会流体工程学会，CD-ROM 版，NO.01-3。