2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of deep-tissue single cell imaging technique through NIR-II window and its application to regenerative medicine
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17H04738
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
新岡 宏彦 大阪大学, データビリティフロンティア機構, 特任准教授(常勤) (70552074)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 第二近赤外領域 / 光学顕微鏡 / 生体深部イメージング / 細胞イメージング / アップコンバージョン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マウスなどの動物内に移植した細胞の動体観察や、その再生医療応用を目指し、生体深部の1細胞イメージングが可能な技術の開発を行う。H30年度は 以下の成果を得た。
1. 市販のNaYF4:Er,Ybのナノ粒子を用い、上記顕微鏡にてイメージングを行った。 NaYF4:Er,Ybナノ粒子は波長1550 nmおよび980 nmのレーザー励起により550 nmと670 nm付近の アップコンバージョン発光を示す。皮膚ファントムを通したナノ粒子の観察において、励起レーザーとして1550 nmのレーザーを用いたほうが光散乱の影響を抑えることができ、高空間分解能な深部細胞イメージングを達成できることを示した。
2. 上記において、励起光に変調を加えてロックイン検出を行いイメージングすることで、空間分解能を向上させることに成功した。
3. Y2O3:Ybナノ粒子を作製し深部細胞イメージングを行なった。このナノ粒子は980 nm励起で1030 nmの発光を呈する。ナノ粒子中のYbイオンの濃度が1030 nmの発光強度に影響を与えるため、Ybイオンの濃度を変えながら粒子を作製し、量子効率が高くなるYb濃度を決定した。さらに、得られたナノ粒子を細胞へ導入し、皮膚ファントム越しに細胞のイメージングに成功した。
4. Y2O3:Ybナノ粒子を用いて、980 nmのレーザーより低侵襲な915 nmレーザーを用いたイメージングに成功した。
5. レーザー走査顕微鏡イメージングの高速化を行なった。希土類からの発光は寿命が長いために、レーザー走査顕微鏡においてレーザーのスキャン速度を落とす必要があり、結果として1イメージの取得時間が長くなってしまう。この課題を解決し、従来よりも200倍程度高速なイメージングに成功した。
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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
H30年度は市販の希土類添加NaYF4ナノ粒子プローブを用いた高分解能な深部細胞イメージング、Y2O3:Ybナノ粒子を用いた深部細胞イメージング、イメージングの高速化に成功した。希土類添加NaYF4の合成を行うことはできなかったが、準備は整っている。一方で、イメージングの高速化に成功した。順調に進んでいると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は、980 nm励起1030 nm発光イメージングが可能なY2O3:Yb蛍光ナノ粒子の作製、細胞内に導入した蛍光プローブの深部観察、励起レーザ ー光に変調を加えて空間分解能の上昇、蛍光ナノ粒子の高速イメージングなどに成功した。 本年度は、以下の研究を実施する。
1. 蛍光プローブの高輝度化:これまで、Y2O3を母材として希土類イオンが添加された蛍光プローブを用いてきた。希土類イオ ン濃度の調整に より高輝度化に成功したが、さらなる高輝度化を目指すために、NaYF4を母材とする蛍光プローブの開発を行う。
2. 蛍光プローブのマルチカラー化:添加する希土類イオンの種類を変更することで、イメージングのマルチカラー化を行う。
3. 高解像イメージング:生体深部では光散乱などの影響により空間分解能が下がってしまうが、新規手法により生体深部における高解像イメージングを実現する。
4. S/Nの上昇:カメラと励起レーザーに変調をかけて、対物レンズや試料からの自家蛍光を削減しS/Nの上昇を行う。
上記を実現することで、生体深部、高解像度、高S/N、マルチカラーin vivoイメージング技術を確立する。
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Research Products
(4 results)
