Development of deep-tissue super-resolution imaging using the second near-infrared window and its application to regenerative medicine
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20H04503
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
Niioka Hirohiko 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 特任准教授(常勤) (70552074)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長原 一 大阪大学, データビリティフロンティア機構, 教授 (80362648)
山中 真仁 大阪大学, 工学研究科, 特任准教授(常勤) (90648221)
古川 太一 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (70749043)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
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| Keywords | 超解像顕微鏡 / 生体深部イメージング / 近赤外第二領域 / 蛍光プローブ / 再生医療 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、生体深部における超解像光イメージング技術の確立を行う。実現すればマウスなどの生体深部に存在する細胞の中を高精細にイメージングすることが可能となる。すなわち、生きている生体内の分子や細胞の機能をこれまでより詳しく解析することができるようになり、生命機能の理解に貢献する。さらに、本イメージング技術を再生医療へ応用し、生体へ移植した細胞のイメージング及び解析を行うことで、再生医療に貢献する。
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| Outline of Final Research Achievements |
We have developed a deep tissue super-resolution imaging microscopy for application to regenerative medicine technology. We synthesized fluorescent probes that can be observed with light in NIR-II window region (wavelengths from 950 nm to 1600 nm), which is highly transparent to cellular tissues, and constructed a laser scanning microscopy to observe them. NaYF4:Yb nanoparticles exhibiting 980 nm excitation 1030 nm fluorescence were successfully synthesized as fluorescent probes. Using the newly developed super-resolution microscope optics, we succeeded in deep super-resolution imaging through biomimetic materials. Since it is difficult to obtain high-contrast images in deep imaging of cellular tissue, which results in noisy images, we also developed an deep learning-based noise reduction model.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
第二近赤外窓領域(波長950 nmから1600 nm)の光と希土類蛍光ナノ粒子を用いて、細胞組織深部超解像顕微イメージング技術の研究を行った。細胞組織深部の細胞を生きたまま超解像イメージングする技術が確立されることで、オルガノイドやスフェロイドなどの再生医療を目的とした細胞組織の詳細な観察が可能となる。細胞の状態や治療効果をモニタリングできるようになれば、今後の再生医療用製品の効果や安全性を担保する技術となりえる。
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Report
(4 results)
Research Products
(2 results)
