2016 Fiscal Year Annual Research Report
ナノバイオロジーのためのMEMS電子顕微鏡技術の確立と細菌の動態研究への応用
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15H05416
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石田 忠 東京工業大学, 工学院, 助教 (80517607)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 液体セル / 電子顕微鏡 / マイクロ流路 / 培養チャンバ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液中に存在する細菌を生きた状態で電子顕微鏡観察するための技術開発として、低加速電圧の電子線での電子顕微鏡観察技術の開発を行った。低加速電圧電子線を透過可能な電子線透過膜と高感度反射電子検出器を開発し、細菌観察システムとして開発した技術の統合を行った。
低加速電圧の電子線でも透過可能な電子線透過膜として、昆虫を生きた状態で観察することができるナノスーツ膜を試みた。ナノスーツ膜は界面活性剤であるTween20の溶液に大気プラズマを照射することで、溶液表面にできる炭素重合膜のことである。Tween20の濃度やプラズマのパワー、照射時間などを変えた様々なナノスーツ膜を作製し、液体セルに実装した。電子線透過膜として試してみたが、真空度が上昇すると耐圧不足で耐え切れず破れてしまい、本用途で使用することが困難であることが分かり、従来のシリコンチッ化膜を使用することにした。
高感度反射電子検出器としては、ショットキー型とpn接合型を検討した。ショットキー型は既存の反射電子検出器に比べ感度が低く、pn接合型はショットキー型に比べ109高い感度を得ることができた。
最後にマイクロ流路と電子線透過膜、電子顕微鏡内培養技術を統合した実験系を用いて、液体の導入の様子を観察した。電子顕微鏡のチャンバ内を培養条件（38℃、還流、光照射有）で維持した状態で、マイクロ流路に液体をシリンジポンプで導入したところ、液の導入に伴うコントラストの変化を観察することに成功した。
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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
本研究は、液中に存在する細菌を生きた状態で電子顕微鏡観察するための、技術開発を行うことである。昨年度は「低加速電圧電子線用の電子線透過膜の検討」と「高感度反射電子検出器の開発」に取り組んだ。さらに、これまで開発してきた技術を統合し、培養条件でマイクロ流路に液体が導入される様子を動的に観察することに成功した。計画では細菌を観察することを掲げていたが、後は観察するだけの状態であり、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、液中の細菌を電子顕微鏡で観察することを試みる。それに伴い、これまで開発してきた電子顕微鏡技術をさらに発展させ、生きた細菌の長時間観察を試みる。長時間にわたって細菌の動態と元素分布を観察し、そこから細菌特有の知見を得ることを目指す。
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| Remarks |
アウトリーチ活動：石田忠, “電子顕微鏡で見る病気の正体 –困った小さな病原体たち-,” 科学ライブショー「ユニバース」, 科学技術館, 2017年1月.
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