五十嵐 康信, 工藤 信樹

Yasunobu IGARASHI, Nobuki KUDO

北海道大学大学院情報科学研究科生命人間情報科学専攻

Division of Bioengineering and Bioinformatics, Graduate School of Information Science and Technology Hokkaido University

キーワード :

【はじめに】
遺伝子や薬剤を細胞内に導入するソノポレーションに関する検討において，超音波照射下における微小気泡のダイナミクスを解明することは重要な課題である．前回我々は，カバーガラスの下に浮遊している気泡のふるまいの側方からの高速度観察を目指し，実験系の改良を行った［1］．In vivoにおける気泡のふるまいを解明する上で，柔らかい細胞の存在が気泡のふるまいに与える影響を調べることは重要である．そこで今回は，細胞上の異なる位置に付着した気泡を観察対象として側方から高速度撮影を行い，気泡と剛体壁間の距離が気泡のふるまいに及ぼす影響を検討した．
【方法】
ヒト前立腺がん細胞（PC-3）を培養したカバーガラスをBubble Liposomeを懸濁したハンクス緩衝液に浸し，気泡と細胞を付着させた．その後，カバーガラスを観察チャンバに取り付け，初期径1〜3μmの気泡が1個付着した細胞を撮影対象とした．中心周波数1MHz，最大負圧1．3MPa，波数3波のパルス超音波を1回照射し，気泡と細胞のふるまいを400万コマ毎秒の撮影速度で，超音波6周期間に渡って観察した．
【結果および検討】
細胞の異なる位置に付着した気泡を側方観察した明視野像の例をFig.1（a），（b）に示す．（a）では細胞の仮足上に，（b）では球形細胞の頂上に気泡（白矢頭）が付着しており，気泡と壁間の距離はそれぞれ1μm，27μmである．高速度観察の結果をFig.2（a），（b）に示す．（a）壁から近い気泡に比べ，（b）壁から遠い気泡の膨張径が大きく，膨張率（＝最大膨張面積／初期面積）はそれぞれ11倍，137倍であった．14例を観察した結果，壁との距離10μmを境に膨張率に大きな差が認められ，距離が10μm以下と，11〜27μmの範囲に位置する気泡の膨張率の平均はそれぞれ，約241倍（5例）と約28倍（9例）であった．これは，粘弾性体である細胞が気泡の振動エネルギを吸収する作用をするためと考えられる．（a）では気泡と壁間の距離が小さく，気泡の作用は弾性体である壁に向かうのに対し，（b）では距離が十分大きく，多くのエネルギが細胞に吸収された結果，（b）における膨張率が低下したと考えられる．
　
［1］五十嵐康信　他：生体医工学，52（supplement），0-335-0-336，2014