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超精密時空間マニピュレーションで定量解明する細胞力学の非線形非平衡性

使用超精确时空操作定量阐明细胞力学的非线性非平衡特性

基本信息

批准号：
18J00259
负责人：
伊藤弘明
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J00259/
关键词：
赤血球細胞力学粘弾性ゆらぎマイクロ流体工学

项目摘要

本年度は、主として赤血球のオンチップ形状ゆらぎ解析の実験および、並行して次年度のための予備実験を実施した。従来の形状ゆらぎ解析は基板上に静置した赤血球について行うが、本研究ではオンチップ細胞マニピュレーション（Ito, 2017等）を用いてマイクロ流路を流れる赤血球を一時静止させて行う。このために、光学系と制御プログラムの最適化を行った。これにより一時静止状態の形状ゆらぎを解析した後に、同一の赤血球に狭窄変形を課して観察できるようになった。形状ゆらぎを連続体モデルで、狭窄変形を一般化粘弾性要素モデルで解析したところ、ゆらぎ解析で得られる赤血球膜の表面張力が一般化粘弾性要素の弾性係数の一つと正の相関を示し、また粘弾性緩和を担当する粘性係数が内部溶液（細胞質）の粘性と正の相関を示した。赤血球の粘性は細胞膜と細胞質に由来して2つの寄与があることが知られており、短時間変形では細胞膜粘性が支配的であると言われている。本研究の結果、長時間大変形の場合に支配的な粘性は細胞質粘性と相関をもつことが示唆されており、興味深い。また、赤血球のスペクトリン細胞骨格の可視化に向け、蛍光染色プロトコルの確立と予備的な変形実験を行った。ここでは、長い狭窄部を持つ薄さ2umのマイクロ流路に一定圧力で押し込むことで赤血球の長時間変形を実現し観察を行った。さらに、線維芽細胞（NIH3T3）についてもオンチップマニピュレーションを用いた長時間変形実験を行った。赤血球と同様に長時間変形後の粘弾性形状緩和が観察され、一般化粘弾性モデルによる定量化を行った。赤血球と比較して線維芽細胞は粘性係数が1桁ほど大きいこと、また、赤血球と同様の負荷時間に対する非線形応答性が確認された。細胞の長時間変形応答はタンパク質等の詳細に依らない、普遍的な性質であることが示唆される。以上の通り、当初予定に加え数多くの研究の芽が得られた。

This year, the main body of the red blood cells, the analysis of the status quo, and the preparation of the next year have been implemented. In this study, we analyzed the shape of red blood cells on the substrate, and found that red blood cells were still in motion (Ito, 2017, etc.). The optical system is optimized for the optical system. The shape of the static state is analyzed, and the shape of the same red blood cell is observed. A positive correlation between the surface tension of the erythrocyte membrane and the viscosity coefficient of the generalized viscosity element is shown by the analysis of the shape and shape of the viscosity element, and a positive correlation between the viscosity coefficient and the viscosity coefficient of the internal solution (cytoplasm) is shown by the analysis of the viscosity coefficient. The viscosity of red blood cells is controlled by the cell membrane and cytoplasm. The results of this study show that the viscosity and cytoplasmic viscosity are controlled by long-term and large-scale changes. The visualization of red blood cells and the establishment of prepared cells were carried out. The long and narrow part of the blood cell can be observed under a certain pressure. In addition, the line of cells (NIH 3T3) can be used for long-term transformation. The viscosity of red blood cells after a long time to change shape is relaxed, and the viscosity of red blood cells is generalized. Compared with red blood cells, the non-linear response of red blood cells to the viscosity coefficient of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 10, 1 The cell's long-term shape and shape are different from those of other cells. The above communication, originally scheduled to increase the number of research and development of the bud.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

On-chip dynamic mechanical measurement

片上动态机械测量

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Atsushi Kirimoto;Hiroaki Ito;Mitsuhiro Horade;Toshio Takayama;Misato Chimura;Tomohito Ohtani;Yasushi Sakata;Makoto Kaneko
通讯作者：
Makoto Kaneko

短時間微小変形における赤血球粘弾性計測

短期微变形过程中红细胞粘弹性的测量