細胞の凍結保存に関わる平衡曲線の測定

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代表者らはこれまで組織細胞の凍結過程を物理化学的な速度論と捕らえ、凍結傷害の原因となる細胞の脱水濃縮と、細胞内での核生成による氷晶形成について計算機シミュレーションと、組織細胞を単純化したモデルでのシミュレーション実験を行ってきた。これまでの研究により凍結傷害の発生は冷却速度と細胞内外溶液の凍結曲線、浸透圧曲線や細胞膜の膜透過係数などの物性と深く関連していることが定性的に明らかである。本研究は,現実の生物の細胞内溶液の凍結曲線・浸透圧曲線を測定することにより定量的な議論に展開することを目的とし、以下の結論を得た。生物試料としては小麦細胞を細胞壁分解酵素で処理し単離したプロトプラストを用いた。・浸透圧が既知である所定の高張食塩水溶液に浸透圧が平衡するまで浸漬したプロトプラストの体積を測定することにより,細胞の収縮率と浸透圧の関係を求めた.・得られた浸透圧曲線を用いた凍結細胞の解凍過程のシミュレーションと実験値との比較を行い,よい一致が得られた.これにより,本シミュレーションモデルの妥当性が検証された.凍結曲線の測定には一つの溶質(NaCl)濃度に着目し,その濃度と平衡温度の関係の測定を試みた.しかしながら,細胞内溶液は多くの溶質からなり,高濃度になるに従い相互作用が強くなりNaCl濃度の測定に誤差が生じたものとおもわれる.従って,正確な凍結曲線の測定には細胞内溶液の濃縮率を確定する手段が必要である.