浸透圧差による赤血球の膨張・溶血現象における個体差の定量評価とカプセル化への応用

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本研究では，赤血球が低張条件下で膨張変形し溶血に至るまでの過程について，個々の赤血球の形状変化，体積変化，およびヘモグロビンをはじめとする内部物質浸出挙動の同時可視化計測を行う．2022年度は，赤血球の形状・体積変化と内部物質の浸出挙動の可視化計測実験に重点を置いて取り組んだ．まずは赤血球懸濁液に浸透圧の低い低張液を加える実験を実施した．懸濁液中の1つの赤血球に注目して顕微鏡下で観察すると，浸透圧差によって赤血球膜を通して外から内部に水が浸入し，赤血球は両凹形状から球に近い形へと変形した．顕微鏡で観察された二次元の画像をもとに，赤血球形状が軸対称であると近似して，実験中の赤血球の体積変化を求めた．低張液を加えた直後から体積は増加し，その後少し収縮した状態で赤血球は溶血（膜が破損して内部物質が外部へと浸出）したことが計測できた．赤血球が浸透圧差によって膨張変形し，溶血する際のヘモグロビン（Hb）の浸出挙動を可視化するために，Hbの吸光波長（405nm）の光源を照射した状態で， 同様の実験を行った．実験結果では，Hbによる吸光が起こり，赤血球内部が周囲よりも暗く写ることが確認できた．低張液を加えて溶血が起こる際には，赤血球内部の吸光度が低下し，Hbが赤血球外に浸出したことが示された．本実験は，研究室現有のEMCCDカメラを用いて行ったが，溶血現象をより詳細に調べる（Hb量の時間・空間変化から細孔の位置や浸出速度を探る）ために，ハイスピードカメラを導入予定である．ハイスピードカメラを用いる際には，より強い光源が必要であるため，本年度には光源の選定やデモ実験を行った．