2017 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of a high-speed structured illumination microscope and its application to the observation of dynamic soft materials
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15H03518
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
梶本 真司 東北大学, 薬学研究科, 講師 (80463769)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福村 裕史 東北大学, 理学研究科, 客員教授 (50208980)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 構造化照明顕微鏡 / 超解像イメージング / 蛍光 / オプティカルセクショニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である29年度には，28年度までに構築した構造化照明顕微鏡にポッケルスセルを導入し，電気的にレーザーパルスの位相を制御することによって，300マイクロ秒程度ごとに照明光パターンの位相を変調することができることを確認した。さらに，照明光パターンの１方向の位相を変えながら連続して３枚の画像を取得し，それらの画像の差の２乗和を計算することで，深さ方向の分解能が高い，オプティカルセクショニング画像を得ることに成功した。膜染色色素で染色した神経細胞については，1 ms毎に照明光パターンの位相を変調させることで3 msごと，つまり3 msの時間分解能でオプティカルセクショニング画像を得た。また，１つのレーザー光を３つのビームラインに分け，そのうちの２つのビームの光路にポッケルスセルを導入し，独立に位相を変調させることで，縦と横，２軸方向の位相を独立に制御し，得られた画像をフーリエ空間で結合することで，超解像画像を得た。試料としては，膜染色色素で染色した細胞を用い，それぞれ1 msの露光時間で画像を得，５枚の画像から超解像画像を作成した。このことから今回構築した構造化照明顕微鏡は，200 fpsでの撮影が可能であり，その時間分解能は5 ms程度であると言える。蛍光強度が低いため，露光時間が長く，またノイズを含む画像となったが，より蛍光量子収率が高く，染色密度が高い蛍光色素を使用することで，より早い時間分解能での測定が可能になると考えている。さらに，多共焦点ラマン顕微鏡を用いることで，細胞内の水の空間分布をラベルフリーで観測できることを示した。その結果から，細胞質に比べて細胞核は水の濃度が高く，生体分子の密度が低い，疎な環境であることがわかった。さらに，細胞質では高濃度の生体分子によって，細胞核や細胞培地とは異なる水素結合ネットワークを形成していることが分かった。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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