【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】17H04735 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メカノバイオロジー / メカニカルストレス / 可視化 / 音響波 / 生物物理 / レーザー / カルシウムイメージング / 生体医工学 / 生物・生体工学 / 細胞・組織 / 応用光学

【研究成果の概要】

本研究では，HzからkHz（1000分の1秒に相当）の力学刺激を細胞へと負荷するための実験システム，およびMHz（100万分の1秒に相当）からサブGHz（10憶分の1秒に相当）の力学刺激を細胞へと負荷するための実験システムの開発を行いました．それぞれのシステムにおいて，細胞応答として細胞内カルシウムイオン濃度を計測することが可能です．開発したシステムにより細胞を刺激し，カルシウムイオン濃度の変化を確認しました．

【研究の社会的意義】

生体は様々な力学刺激に応答することが知られていますが，非常に短い時間で生じる力学刺激に対してどのような応答を示すのか，調べる方法はありませんでした．本研究では，高速な力学刺激が生体の基本単位である細胞に及ぼす影響を調べるツールを開発しました．これにより，力学刺激を用いた予防医療や再生医療への応用，特に超音波など高い周波数での力学刺激を利用した安全・安心な治療技術の確立に貢献することが期待されます．

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】20500387 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生体情報 / 計測 / 生体医工学 / 不整脈 / 膜電位感受性色素 / 細胞内カルシウム濃度 / 蛍光計測 / マッピング / 生物・生体工学 / 循環器・高血圧 / 生体生命情報学 / 可視化

【研究成果の概要】

本研究では,計測は1台の高速度カメラで行い,撮影フレームごとにVm用/Ca2+用2種の光学フィルタを高速で切り替えて2つの信号を同時に取得するシステムを開発した.標本からの計測光は複数枚のレンズを組み合わせた光学レンズ系によってフィルタ位置で絞られ,撮影素子に復元する.本システムによりウサギ摘出心を用いて同時計測を行い,ペーシング時の活動電位波形,Ca2+動態を観察に成功した.また当初の基礎的検討では1台カメラ・フィルタ回転同期システムの光学機構設計に難航したため,平行して2台カメラとダイクロイックミラーを組み合わせた従来手法を改良し,Mutual Informationを用いて膜電位変化とCa動態を精緻に画像位置補正する装置も開発した.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)