JP5458446B2 - 生体材料の保存方法 - Google Patents
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(1)本発明の生体材料の保存方法は、冷蔵庫内に電圧印加板を設置し、生体材料を収容した収容器を前記電圧印加板の上に載置し、前記生体材料に対して交流電圧とマイナスの直流電圧とを同時にかけることで、電圧同時印加ステップを行いながら生体材料を凍結する生体材料の保存方法であって、前記交流電圧の設定値の絶対値よりも前記直流電圧の設定値の絶対値のほうが大きいことを特徴とする。
「生体材料Oの保存」という言葉の及ぶ範囲に関し、本発明の「生体材料O」には、血液、細胞、組織、及び臓器のいずれもが含まれる。また、「生体材料Oの保存」という言葉の及ぶ範囲に関し、本発明の「保存」には次の3つの意味が含まれる。
(1)室温保存(4℃から20℃(室温))
(2)凍結保存(−20℃から−196℃(液体窒素の温度))
(3)細胞の培養保存(37℃)
後述する実験1(図6)は、ラットの血清を上記1)室温保存したものである。また実験2(図7)及び3(図8)は、ヒト赤血球の凍結保存である。なお、(実験2)と(実験3)は同じ実験であるが、(実験2)の方はα(交流)単独とβ(直流)単独及びαβ併用とを比較したもので、(実験3)は同時印加の至適条件を調べたものである。実験4(図9)は(3)の培養保存である。
収容器1は、生体材料Oの少なくとも周囲を囲むようにして生体材料Oを収容する容器であり、導電性金属、特に高伝導性の金属を主成分としてなる。実施例1では、純度80%以上のアルミニウムを主成分とする金属からなる。具体的には、60mm厚さのアルミニウム板に、生体材料Oを収容するための収容穴1hを8個、所定の穴間隔を開けてくりぬいた、チューブスタンド型保持器である。
収容穴1hは、収容器1の少なくとも壁及び底(好ましくは更に蓋)に覆われて、収容した生体材料Oの、少なくとも周囲四方向及び下面方向(好ましくは更に上面)を囲うように構成される。但し、ここでいう底(或いは生体材料Oからみた下面方向)とは、電圧印加される印加板2をそわせる構成板をいう。
同時印加による効果のために、収容器1の構成材料の厚さは、10mm以上(少なくとも底厚10mm、壁厚15mm以上、好ましくは底厚、壁厚共に15mm程度)であることが好ましい。
平面視横方向の最小壁厚1b(収容穴1h側端から収容器1の右側面(又は左側面)までの水平方向最小距離)が30mm、
高さ方向の最小底厚1c(収容穴1h底から収容器1の底面までの鉛直方向最小距離)が15mm、
収容穴1h断面の代表長1d(円形の収容穴1h断面の径、方形の収容穴1h断面の長辺)が14mm、
収容穴1h間の最小壁厚1e(隣り合う第一の収容穴1h側端から、隣り合う第二の収容穴1h側端までの水平方向最小距離)が15mmである。
印加板2は、導電性材料からなる板であり、一対の電気配線3による電極をそれぞれ対称位置に配してなる。電気配線3は、直流及び交流共に共通配線3としてなり、電極もまた直流及び交流を共有するものとして配される。これにより、同時印加によって、交流電圧の一部が直流電圧に重畳的に変換され、交流電圧の設定値よりも実際の(生体材料Oへの)交流電圧の実効値が低くなり、その分、直流電圧の設定値よりも実際の(生体材料Oへの)直流電圧の実効値が高くなる。
印加板2は、図2に示すような、保存棚月の保存庫4のうえに載置し、この状態で生体材料Oを保存する。
実験1として、ラットの血清を室温保存し、過酸化脂質量を測定した。
ラット末梢血より血清を分離し、試料とした。試料をチューブに分注し、室温(20度)にて12時間静置、保存した。この際に印加板にα(交流)2020V、β(直流)3000Vの電圧を印加し、試料を印加板の上で印加しつつ保存した。12時間の保存の後、TBARS法(チオバルビツール酸反応物質法)を用いて過酸化脂質量を測定し、印加していない試料と比較した。TBARS法での測定では、試料中の過酸化脂質が分解してできるマロンジアルデヒド(MDA)がチオバルビツール酸と反応して赤色反応物をつくることを利用し、分光光度計にてその吸光度(525nm)を測定する。測定ではPharmacia Biotech社製Ultrospec 3000を用いて吸光度を測定し、その吸光度をもってそれぞれの群間で比較した。
交流直流の電圧を印加した試料中の過酸化脂質量は、印加していない試料と比較して有意に吸光度が低く、過酸化脂質の産生が抑制されていることが示された。
(実験2の実験方法)
ボランティアより採血して得られたヒト末梢血洗浄赤血球に凍結保存液(アルブミン加CP−1、極東製薬社)を等量添加した後に、−20度で3時間かけて凍結した。この際に冷凍庫内にアルミニウム製印加板を設置し、本発明の実施例1の電圧印加保存装置を用い、交流電圧(α5:980V)のみの単独印加、直流電圧(β8:3000V)のみの単独印加、交流直流同時(重畳)印加(α5β8)の3群それぞれについて電場を作製し、印加板の上で凍結を行なった。
凍結解凍後に末梢血赤血球より逸脱したLDHは、交流単独、直流単独また交流直流併用群のいずれの群においても電圧印加(−)よりも減少しており、細胞障害が少ないことが示された。また、交流直流併用において、交流単独、また直流単独よりも有意に細胞障害の低下が認められた。
この結果より、電圧印加凍結における細胞障害の軽減はα及びβの両者を同時印加した際に、より顕著にみられることが確認された。
(実験3の実験方法)
実験2と同様、ボランティアより採血して得られたヒト末梢血洗浄赤血球に凍結保存液(アルブミン加CP−1、極東製薬社)を等量添加した後に、−20度で3時間かけて凍結した。この際に冷凍庫内にアルミニウム製印加板を設置し、本発明の実施例1の電圧印加保存装置を用い、表1に示す交流電圧(α)と、表2に示す直流電圧(β)の両者を印加し電場を作製し、印加板の上で凍結を行なった。電圧印加はαとβをそれぞれ、図8に示す組合せで行った。
実験4として、過酸化水素を細胞培養に添加して細胞障害を誘導し、これによる細胞死の比較実験を行った。
ナイスゼロワンでの電圧同時印加が、生きた細胞に与える影響及び参加ストレス軽減に及ぼす影響を調べるため、培養細胞に過酸化水素による酸化ストレスを与えた状態での電圧印加の効果について検証した。
ヒトマクロファージ細胞株であるTHP−1細胞を、96穴培養プレートを用いて、RPMI1640培養液中で37℃、5%CO2存在下で12時間培養し、その際に0uMから250uMの過酸化水素を添加し、酸化ストレスによる細胞障害を誘導した。培養器はナプコ社製インキュベーターを用い、この培養庫内にアルミニウム製印加板を設置し、この印加板の上に96穴培養プレートを静置し、交流電圧及び直流電圧の同時印加(α5β8)の下に培養を行った。細胞傷害の評価はMTT法を用いた。細胞培養開始12時間後にMTT試薬(5mg/ml)を培養プレートの各ウェルに20ul/ウェルずつ添加し、さらに4時間培養。全培養終了後SDS試薬を各ウェルに加えて細胞を溶解させた後に、ミトコンドリア内の脱水素酵素にて還元されて生成したフォルマザンを吸光度プレートリーダー(Molecular Devices社製のTERMO MAX microplate reader)を用いて波長490nmにて吸光度を測定した。
血液の冷凍保存の具体的な手順例は、次のようなものである。供血者の肘静脈穿刺にて約400mlの末梢血を採血し、貯血バッグに保存する。遠心機にて血漿成分と血球成分とに分離後、血漿成分を除去し、生理食塩水および凍結保護液(CP−1、極東製薬工業社製)を加え凍結保存する。この際にα(交流)、β(直流)の同時印加を行いつつ凍結する。
11 チューブスタンド型収容器
12 升型収容器
1h 収容穴
1a 平面視縦方向の最小壁厚(収容穴側端から収容器の正面側面(又は背面側面)までの水平方向最小距離)
1b 平面視横方向の最小壁厚(収容穴側端から収容器の右側面(又は左側面)までの水平方向最小距離)
1c 高さ方向の最小底厚(収容穴底から収容器の底面までの鉛直方向最小距離)
1d 収容穴断面の代表長(円形の収容穴断面の径、方形の収容穴断面の長辺)
1e 収容穴間の最小壁厚(隣り合う第一の収容穴側端から、隣り合う第二の収容穴側端までの水平方向最小距離)
2 電圧印加板
3 電気配線
4 保存庫
41 保存棚
5 収容袋
O 生体材料
Claims (3)
- 冷蔵庫内に電圧印加板を設置し、生体材料を収容した収容器を前記電圧印加板の上に載置し、
前記電圧印加板に設定値530V〜980Vの交流電圧と、設定値−950V〜−3000Vの直流電圧とを同時にかけることで、電圧同時印加ステップを行いながら生体材料を凍結することを特徴とする生体材料の保存方法。 - 前記交流電圧の設定値の絶対値よりも前記直流電圧の設定値の絶対値のほうが大きい請求項1に記載の生体材料の保存方法。
- 電圧同時印加ステップが、生体材料の少なくとも周囲を囲む導電性金属からなる収容器に生体材料を収容し、前記収容器の外部の一面に、直流電圧と交流電圧とを重畳印加した電圧印加板を直接又は間接的に沿わせることで、生体材料を間接的に電圧印加するものである請求項1又は請求項2に記載の生体材料の保存方法。
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