磁場配向と磁気泳動による生体高分子への磁場効果研究

利用磁场定向和磁泳研究磁场对生物聚合物的影响

基本信息

批准号：
13780671
负责人：
岩坂正和
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、生体高分子が強磁場下で受ける2種類の力(回転力と並進力)によって、細胞や高分子重合体が磁場配向および磁気泳動現象を示す原理をもとに、細胞挙動およびタンパク質等の生体高分子の機能を磁気的に制御・計測することを目的として研究を推進し、本年度は下記の成果を得た。1)重力に平行な鉛直方向磁力線と水平方向磁力線を用いることで、重力に垂直な培養皿表面に付着した状態の血管平滑筋細胞の形態に対する磁場効果の観察を行った。垂直磁場(5T)のオン/オフに伴い、細胞の偽足の伸縮が可逆的に観察された。一方、水平磁場(14T)において3日間細胞を培養した場合、紡錘形状の平滑筋細胞の長軸方向が磁力線方向に向く細胞形状変化が観察された。さらに本研究では、細胞付着面に照射した直線偏光の透過光強度の経時変化をリアルタイムで測定することで、鉛直/水平磁場が細胞内成分のダイナミックスも調べた。水平磁場下で磁場印加中の透過偏光強度は増加し、対照的に鉛直磁場下での透過偏光強度は減少したため、細胞内成分(細胞骨格)が磁場印加中に磁場による回転運動を示したことが示唆された。2)磁気液体クロマトグラフィーの一手法を提案し、アミノ酸あるいは分子量10万程度の高分子の溶液を勾配磁場空間にて水中にパルス的に流した際に、輸送速度の変化および高分子集団の分離が見られることを報告した。3)酵素反応およびタンパク質機能の磁気制御の基礎的取り組みとして、時間分解測光による生物発光(蛍発光)スペクトルへの磁場影響観測を行った。今回のIn vivo実験において最大14T磁場下で発光抑制効果が見られるとともに、発光スペクトルの微妙なずれも観測された。一方、ヘモグロビンのジチオナイト還元過程へのミリ秒領域における最大14T磁場影響をストップトフロー測定を用いて研究した。

在这项研究中，我们促进了研究，其目的是基于磁性和测量生物聚合物的细胞行为以及基于蛋白质的细胞行为以及基于细胞和聚合物聚合物的原理表现出磁场的方向和磁性现象，并通过两种类型的力（旋转力和转换力）在强大的磁场下，并成就了，我们成就了，我们成就了磁场。 1）通过使用平行于重力的垂直和水平磁场，我们观察到磁场对附着在垂直于重力表面的血管平滑肌细胞形态的影响。随着垂直磁场（5T）的开/关，可以可逆地观察到细胞的伪足的延伸。另一方面，当细胞在水平磁场（14T）中培养3天时，观察到细胞形状变化，其中纺锤形平滑肌细胞的长轴方向指向磁场线。此外，在这项研究中，我们通过实时测量线性极化光的延时，实时测量了垂直/水平磁场的细胞内成分的动力学。在水平磁场下施用磁场期间磁场期间的透射极化强度增加，相反，垂直磁场下透射极化的强度降低，表明细胞内成分（细胞骨架）由于磁场应用过程中磁场而表现出旋转运动。 2）我们提出了一种磁性液相色谱法，并报告说，当氨基酸或分子量重量约为100,000的聚合物的溶液在梯度磁场空间中脉冲到水中时，观察到传输速率的变化和聚合物种群的分离。 3）作为酶反应和蛋白质功能的磁控制的基本方法，我们通过时间分辨光度法观察到磁场对生物发光（荧光）光谱的影响。在该体内实验中，在最大14T磁场下观察到抑制发射的作用，并且还观察到发射光谱中的细微偏差。同时，使用停止流量测量值研究了毫秒范围内的14T磁场对血红蛋白二硫代减少过程的影响。