| Project Area | Molecular Science for Nanomedicine |
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| Project/Area Number |
24107522
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
鈴木 団 早稲田大学, 重点領域研究機構, 主任研究員(研究院准教授) (40350475)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2013)
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| Budget Amount *help |
¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 生物物理 / ナノ材料創製 / ナノ材料評価 / 運動・輸送 / 細胞情報・動態 / 単一細胞 / 温度 / バイオイメージング / ナノバイオロジー / 熱 / 蛍光顕微鏡 |
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| Research Abstract |
２０１３年度は、昨年度までに性能改善に成功していたナノ温度計（Oyama, et al., 2012）を用いて、細胞内の温度を測定するプローブを新規に開発した（Takei, et al., 2014）。温度感受性のある蛍光色素Eu-TTAと、温度応答しない蛍光色素Rhodamine 101の両者をポリマーナノ粒子へ封入したナノ粒子を作成した。2つの蛍光色素の強度比の温度応答性を予め校正しておくことで、強度比を計算すれば温度を求めることができる。さらに粒子が顕微鏡の焦点からずれても、焦点ズレによる蛍光強度の変化を、強度比の計算によりキャンセルして温度を求められる。ポリマーマトリクスにより、環境応答性のある蛍光色素が環境変化から隔離されるよう設計し、実際に、pH（4-10）、イオン強度（KCl 0-500 mM）、タンパク質濃度（BSA 0-45 wt%）、粘性（1-220 cP）といった広い範囲で影響を受けず、しかし温度だけに応答することを確認できた。これをヒト由来培養ガン細胞であるHeLa細胞へ導入したところ、酸性オルガネラであるエンドソームに局在していた。また温度をゆっくりと変化させた場合には、細胞が動いても細胞内の温度が計測できること、細胞内外の温度は計測精度の範囲内で等しいことが示された。次にカルシウムイオノフォアにより細胞内Ca2+濃度を急に上昇させると、温度分布が一つの細胞内で時間的および空間的に不均一となり、これは細胞全体の平均値を取ると、温度上昇と細胞内Ca2+上昇とには正の相関があった。このことから、本実験で計測された発熱の熱源は、Ca2+により活性化するものであることが強く示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(25 results)
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[Journal Article] A Nanoparticle-Based Ratiometric and Self-Calibrated Fluorescent Thermometer for Single Living Cells2014
Author(s)
Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S., and Suzuki M.
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Journal Title
ACS Nano.
Volume: 8
Pages: 198-206
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Presentation] Thermal activation of cardiac thin filaments induces contraction without intracellular Ca2+ releases: studies with cardiomyocytes and an in vitro motility assay.2014
Author(s)
Oyama, K., Ishii, S., Arai, T., Shintani, S.A., Itoh, H., Fukuda, H., Suzuki, M. and Ishiwata, S.
Organizer
Biophysical Society the 58th Annual Meeting
Place of Presentation
サンフランシスコ、米国
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[Presentation] Microscopic heat pulses induce Ca2+-independent contraction of cardiomyocytes.2013
Author(s)
Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M., and Ishiwata S.
Organizer
米国生物物理学会第57回年会
Place of Presentation
米国
Year and Date
2013-02-02
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[Presentation] Ca2+-coupled local thermogenesis in a single HeLa cell measured by polymeric nanoparticles as ratiometric nanothermometers.2013
Author(s)
Takei, Y., Arai, S., Murata, A., Takabayashi, M., Oyama, K., Ishiwata, S., Takeoka, S. and Suzuki, M.
Organizer
The 5th EMBO Meeting
Place of Presentation
アムステルダム、オランダ
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[Presentation] Ca2+-decoupled contraction of single rat adult cardiomyocytes induced by microscopic heat pulse.2012
Author(s)
Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S.A., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Ishiwata S. and Suzuki, M.
Organizer
The American Society for Cell Biology, 2012 Annual Meeting
Place of Presentation
米国
Year and Date
2012-12-15
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[Presentation] Ca2+-independent on-off regulation of a cardiomyocyte by microscopic heat pulses.2012
Author(s)
Oyama, K., Mizuno, A., Shintani, S., Itoh, H., Serizawa, T., Fukuda, N., Suzuki, M., and Ishiwata S.
Organizer
第50回日本生物物理学会年会
Place of Presentation
名古屋
Year and Date
2012-09-20
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