2013 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Molecular Science for Nanomedicine |
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23107006
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
三宅 淳 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70344174)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木原 隆典 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (90436535)
新岡 宏彦 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (70552074)
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| Project Period (FY) |
2011-07-25 – 2016-03-31
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| Keywords | 細胞内計測 / ナノプローブ / 原子間力顕微鏡 / 力学特性 / 細胞骨格 / バイオイメージング / 電子顕微鏡 / カソードルミネッセンス |
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| Research Abstract |
疾病を分子反応の統合として理解し、それを解決する技術系の構築には、細胞を反応場とした分子反応の統合的理解あるいは高次の体系化が欠かせない。特に細胞内における分子反応を理解・考察するためには、細胞内での高分子物理環境を明らかにし、その環境下での分子反応を研究する事が必要となる。本研究は、細胞内環境下における分子反応の詳細な解析を可能にする極微小探針の創製を行い、それを用いて直接細胞内における分子反応の定量解析を目指す。
1. 細胞内における力学構造体としての細胞骨格の解析：AFMを用いて細胞の詳細な力学解析を行うことで、各種細胞内におけるアクチン細胞骨格の様子を解析した。浮遊細胞及び有糸分裂時における細胞表面のアクチン繊維のリモデリング過程を可視化することで力学構造物の変化を可視化することに成功し、さらに、リモデリング前後におけるヤング率の違いを解析した。
2. 細胞膜修復時におけるアクチン骨格再生過程の解析：微小探針を用いて細胞膜に損傷を与え、その後高速にイメージング可能なAFMを用いて細胞膜修復後のアクチン骨格をイメージングすることに成功した。
3. 新規高分解能イメージング手法の開発：電子線励起においても紫外光励起においてもそれぞれ青、緑、赤色に発光する希土類添加Y2O3蛍光体(Y2O3:Tm(青), Y2O3:Tb(緑), Y2O3:Eu(赤))の作製を行ない、また、それらの蛍光体を用いて細胞のCLおよび蛍光イメージングが可能である事を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H25年度は、去年度に引き続きAFMを用いた細胞の力学構造体の定量解析を行ない、細胞表層のアクチン繊維のリモデリングに伴う構造変化を観察する事に成功した。また、微小探針により細胞膜を損傷させ、その後の細胞膜及びアクチン繊維の修復過程を観察する等の細胞内構造のダイナミックな変化を計測することができた。
さらに、細胞内分子動態を観察するための、これまでにない新たな高分解能イメージング技術の開発を行なった。電子線を用いることにより高空間分解能を達成する本イメージング技術において、電子線励起によって発光を呈するナノサイズの蛍光プローブ開発が鍵であったが、その開発に成功した。30 nm程度の大きさで、電子線照射によってそれぞれ青、緑、赤色に発光するプローブを作製できた。このように全体として、順調に研究が進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策として、引き続き微小探針による細胞内の力学計測を行ないアクチン繊維の動態計測を行なう。さらに、細胞外の力学的環境が細胞の機能や分子動態にどのように影響を与えるのか、微小探針による力学計測により解析する。細胞内分子のイメージング技術については、蛍光プローブの作製に成功したので、今後特定の生体分子を染色するために抗体分子やアプタマー等による修飾を行なう。これにより、細胞内の分子動態を、力学的側面および空間的位置情報から解析し、分子動態解明のためのプラットフォームとして統合できるよう研究を進める。
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[Presentation] Synthesis of nanophosphors for correlative cathodoluminescence, up-conversion, and near-infrared bioimaging2014
Author(s)
S. Fukushima, T. Furukawa, H. Niioka, M. Ichimiya, J. Miyake, M. Ashida, T. Araki, and M. Hashimoto
Organizer
UK-Japan workshop on Nanophotonics, Metamaterials and Plasmonics
Place of Presentation
Osaka
Year and Date
20140314-20140314
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[Presentation] Towards multicolor correlative light and cathodoluminescence imaging with using upconversion nanophosphors2013
Author(s)
S. Fukushima, T. Furukawa, H. Niioka, M. Ichimiya, T. Nagata, J. Miyake, M. Ashida, T. Araki, and M. Hashimoto
Organizer
JSAP-OSA Joint Symposia 2013 (The 74th JSAP Autumn Meeting 2013)
Place of Presentation
Doshisha University, Kyoto, Japan
Year and Date
20130916-20130920
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