拡散・吸着・化学反応を組み合わせた反応シミュレーションによるミクロ領域の生化学反応の解析

目的

赤血球中のヘモグロビンの挙動を調べるために行われた実験結果を解析する目的でシミュレーション解析を行った。特に、実験で得られた人工ヘモグロビンと一酸化炭素及び一酸化窒素の吸着反応速度の違いを説明する反応機構を明らかにすることを目的とした。
方法

ヘモグロビンと一酸化炭素や一酸化窒素との反応に関与する物質輸送・吸着・化学反応などの素過程を考慮して、拡散方程式、吸着速度式および化学反応速度式などの微分方程式を組み合わせた化学反応モデルを元に、時間変化シミュレーションプログラムを作成した。
試験装置・ソフト

エクセルVBAを活用した使いやすいプログラム
結果

図1のように、人工ヘモグロビンと一酸化炭素あるいは一酸化窒素との反応をシミュレーションすることができた。人工ヘモグロビンのサイズ、ガス拡散係数、濃度等の影響に関する解析を行うことにより、反応機構を支配する重要な因子の抽出ができた。
お客様の成果

実験結果を説明する反応機構を明らかにすることができた。その成果をまとめた論文が学会誌に受理された。H.Sakai, et al., Journal of Biological Chemsitry, Vol.283(3),1508-1517(2008).
イメージ
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- 計算モデルと結果
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