2017 Fiscal Year Research-status Report
ナノ光ファイバニードルによる超高感度ラマン散乱検出と一細胞機能計測
| Project/Area Number |
16K13646
|
|---|
| Research Institution | Osaka City University |
|---|
Principal Investigator |
藤原 正澄 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 講師 (30540190)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯川 博 名古屋大学, 工学研究科, 特任准教授 (30634646)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | ナノ光デバイス / 生体計測 / 再生医療 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は幹細胞の分化やがん化などに繋がる細胞の動態をリアルタイムで安定的かつ超高感度にプローブ可能な、ナノ光ファイバニードル型超高感度ラマン散乱計測技術を開発する事を目的とする。先鋭化した光ファイバ先端からラマン散乱を観測する光ファイバ検出法は開発されてきたが、検出効率は顕微鏡ラマン測定より大幅に低く、実用的ではなかった。本研究では、申請者らが独自に開発したナノデバイスであるナノ光ファイバを、ニードル形状に加工して利用し、従来型ファイバラマン検出を凌駕する感度を実現する。これを幹細胞に挿入し、細胞内でのラマン信号を超高感度に検出する。本提案は、臓器内の単一細胞診断などの革新的バイオ医療分析手法につながるセンシング手法である。
この目的のために、今年度は①細胞挿入に適したナノ光ファイバ作成のためのファイバ作製装置、および、作製条件の決定を行った。また、ラマン散乱以外にも蛍光センシングプローブとしての優位性を検討するために、②細胞への蛍光性ナノダイヤモンドの導入について取り組んだ。 ①に関しては、細胞挿入に必要な剛性を実現するために可動型酸水素バーナーの導入を行い、光ファイバ延伸中にもバーナーによる加熱領域を自在に制御可能なモーションシステムの構築を行った。昨年度の異動によって水素ガスボンベの使用が難しくなり、ガスクロ用の水素発生器を使用する方法を試みた結果、これまでと同様の安定した水素火炎が実現できることを確認した。この可動式ガスバーナーを用いて光ファイバの延伸にも成功した。現在、最適形状プロファイルの実現に向けて引き続き延伸パラメータの最適化を行っている。②に関しては、マウス脂肪由来の幹細胞内に蛍光性ナノダイヤモンドを安定的に導入する手法を確立し、細胞内で蛍光ナノダイヤが示す光検出スピン共鳴の観測に世界で初めて成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
年度当初の計画通り、ナノ光ファイバの作製が可能なファイバ延伸システムを実現した。細胞への挿入実験は未達であり、次年度の達成目標となる。一方、幹細胞への蛍光ナノダイヤモンドの導入に成功し、光検出スピン共鳴の観測に世界で初めて成功するなどの大きな進展が見られた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
可動型酸水素バーナーによるナノ光ファイバの作製が可能となり、最適なナノ光ファイバプロファイルの条件決定をさらに行う。また、分担者と行っている細胞実験に関して、蛍光ナノダイヤモンドを細胞に導入する実験に関して、成果を取りまとめ論文化、および、関連技術の特許化を行う。
|
| Causes of Carryover |
H29年度は、可動型酸水素バーナーを導入し、ナノ光ファイバの試作を行った。一定のレベルのナノ光ファイバ形状まで実現したものの、精密加工の条件決定に更なる時間が必要な事が判明した。一方、分担者と行っている細胞実験に関しても、光標識ナノ粒子を細胞に導入する実験に関して大きな進展があったため、追実験、および、論文化を行う事になった。それらの費用を確保したため、次年度使用額が生じている。
|
-
-
-
-
-
[Journal Article] Fiber-Coupled Diamond Micro-Waveguides toward an Efficient Quantum Interface for Spin Defect Centers2017
Author(s)
Masazumi Fujiwara, Oliver Neitzke, Tim Schroder, Andreas W. Schell, Janik Wolters, Jiabao Zheng, Sara Mouradian, Mohamed Almoktar, Shigeki Takeuchi, Dirk Englund, and Oliver Benson
-
Journal Title
ACS OMEGA
Volume: 2
Pages: 7194-7202
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
