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近赤外励起/発光とカソードルミネッセンスによるマルチスケール生体観察法の確立

Research Project

Project/Area Number 15J05644
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Optical engineering, Photon science
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

福島 昌一郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Declined (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords生体イメージング / 顕微鏡 / 希土類蛍光体 / ナノ粒子 / 近赤外光 / カソードルミネッセンス
Outline of Annual Research Achievements

組織を構成する複数の細胞種・タンパク質分子種の分布に対して,近赤外光励起・発光による生体組織深部と,カソードルミネッセンス (CL)によるタンパク質分子の多色ナノイメージングによる新規相関観察法の確立を目指した.具体的な内容を以下三点にまとめる.
1) 新規イメージングプローブの開拓.希土類酸化物をベースとした近赤外光・CLプローブを開発した.Y2O3を蛍光母材とし,希土類元素を添加した三種のプローブは,980 nm近赤外光及び電子線励起においてそれぞれ異なる近赤外・可視域で発光を示す.近赤外励起・発光とCL,両発光特性を有するプローブとして,上記蛍光体を世界に先がけて見出した.
2) ナノプローブの合成.沈殿法をベースに,ナノプローブの合成法を発明した.従来法に比べ沈殿材を100倍以上と過剰添加し,粒子核形成の促進と原料枯渇化を引き起こし,粒子径50 nm以下のナノプローブを得た.また,添加元素のプローブ内濃度を0.1 mol%オーダーの精度で制御し,発光増強を実現した.上記成果を論文として発表した (S. Fukushima et al., Optical Materials Express, 6, 831 (2016)).
3) 近赤外光・CL生体観察.開発したナノプローブを用い生体観察を検証した.同一領域のプローブ分布の近赤外・CL両顕微鏡による相関観察を達成した.プローブを導入した細胞シートのラット体内位置を近赤外発光により体外から可視化した.細胞内プローブの局在をCL発光色で識別した.以上より,開発した蛍光体ナノプローブを用いて,本研究で提唱する,ホールボディ観察,細胞の深部観察,そしてCLによる多色ナノイメージングまでを達成した.上記成果を学術雑誌に投稿した(S. Fukushima et al., Scientific Reports, in review).

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Synthesis of Y2O3 nanophosphors by homogeneous precipitation method using excessive urea for cathodoluminescence and upconversion luminescence bioimaging2016

    • Author(s)
      S. Fukushima, T. Furukawa, H. Niioka, M. Ichimiya, T. Sannomiya, J. Miyake, M. Ashida, T. Araki, and M. Hashimoto
    • Journal Title

      Optical Materials Express

      Volume: 6 Issue: 3 Pages: 831-843

    • DOI

      10.1364/ome.6.000831

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Rare-earth-doped nanophosphors for multi-color cathodoluminescence nano-bioimaging using scanning transmission electron microscopy2015

    • Author(s)
      Furukawa, T., Fukushima, S., Niioka, H., Yamamoto, N., Miyake, J., Araki T., and Hashimoto, M.
    • Journal Title

      Journal of Biomedical Optics

      Volume: 20 Issue: 5 Pages: 056007-056007

    • DOI

      10.1117/1.jbo.20.5.056007

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Multi-scaled bioimaging with near-infrared luminescence and cathodoluminescence2016

    • Author(s)
      Shoichiro Fukushima, Taichi Furukawa, Hirohiko Niioka, Masayoshi Ichimiya, Takumi Sannomiya, Masaaki Ashida, Jun Miyake, Tsutomu Araki, and Mamoru Hashimoto
    • Organizer
      生体医用画像研究会第3 回若手発表会
    • Place of Presentation
      大阪大学基礎工学部シグマホール, 大阪府
    • Year and Date
      2016-03-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Tri-modal imaging techniques Cathodoluminescence (CL) Near Infrared (NIR) and Magnetic resonance imaging (MRI) with lanthanides doped Gd2O32015

    • Author(s)
      Doan Thi Kim Dung, Shoichiro Fukushima, Taichi Furukawa, Hirohiko Niioka, Masayoshi Ichimiya, Masaaki Ashida, Yuki Mori, Yoshichika Yoshioka, Mamoru Hashimoto, and Jun Miyake
    • Organizer
      The 2nd East-Asia Microscopy Conference
    • Place of Presentation
      The Himeji Chamber of Commerce and Industry, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Rare-earth doped Y2O3 nano-phosphor probes for correlative cathodoluminescence and near-infrared optical bio-imaging2015

    • Author(s)
      Hirohiko Niioka, Shoichiro Fukushima, Taichi Furukawa, Masayoshi Ichimiya, Masaaki Ashida, Jun Miyake, and Mamoru Hashimoto
    • Organizer
      The 2nd East-Asia Microscopy Conference
    • Place of Presentation
      The Himeji Chamber of Commerce and Industry, Hyogo, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of deep learning for analysis of biological information2015

    • Author(s)
      Satoshi Asatani, Shoichiro Fukushima, Hirohiko Niioka, and Jun Miyake
    • Organizer
      CBI conference 2015
    • Place of Presentation
      TowerHall Hunahori, Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2015-10-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 近赤外光・CL 相関顕微鏡法の為の希土類添加ナノ蛍光体プローブ2015

    • Author(s)
      新岡宏彦, 福島昌一郎, 一宮正義, 芦田正明, 荒木勉, 橋本守, 三宅淳
    • Organizer
      公益社団法人日本顕微鏡学会第71 回学術講演会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館,京都府
    • Year and Date
      2015-05-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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