2018 Fiscal Year Annual Research Report
Four-dimensional multimodal optical microscopy with nonlinear holographic parallel manipulation of cells
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18H03888
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
的場 修 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (20282593)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
粟辻 安浩 京都工芸繊維大学, 電気電子工学系, 教授 (80293984)
全 香玉 神戸大学, システム情報学研究科, 特命助教 (40814778)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マルチモーダル顕微鏡 / 蛍光 / 位相 / ４次元イメージング / 非線形細胞操作技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１光子励起を用いた蛍光３次元イメージングと位相３次元イメージングを同時に行なうマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡の実験系を構築し，遺伝子組換えされたヒメツリガネゴケを用いて実験を行なった。特に，蛍光３次元イメージングを実現するために，空間光変調素子を用いて回折光と非回折光の２つを生成し，蛍光の自己干渉を行なう共通光路型のインコヒーレントディジタルホログラフィーを導入した。これにより外乱に強くコンパクトな系を構築することができた。細胞核に蛍光タンパク質が遺伝子導入されたヒメツリガネゴケの切片をスライドガラスに乗せて，構築したマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡により，蛍光及び位相の３次元データ取得と計算機内での再構成を実施し，３次元観察することに成功した。これらの研究成果をまとめ，国際学術論文誌に投稿する準備を進めている。また，溶液中に浮遊する蛍光ビーズを用いて動画計測も実行した。焦点のあった再生距離と位置を調べることで時間とともに移動する蛍光ビーズの様子を再現することに成功している。システム設計では，これまでに導入済みの波長幅に加えて，光源の大きさを導入することで実験条件に近づけた評価用シミュレータを構築した。ホログラフィック光刺激系では，波長1040 nmのフェムト秒レーザー光を用いて２光子吸収による蛍光イメージングを行なった。これにより，将来に向けて複数の細胞の同時光刺激技術の基盤システムを開発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
本年度の研究実施計画に記載した項目の中で最も重要な１光子励起を用いた蛍光と位相の同時３次元計測可能なマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡を構築し，ヒメツリガネゴケの３次元観察に成功している。また，蛍光ビーズではあるが動画計測も可能な系としており，空間３次元と時間１次元の４次元観察が可能であることを実証した。さらに３次元光刺激と計測の性能向上のために導入する２光子吸収による蛍光観察にも成功している。以上の研究成果から研究は順調に進んでいるとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
構築したマルチモーダルディジタルホログラフィック顕微鏡において生きた細胞のタイムラプス観察可能なシステムへと改良する。さらに再生増幅器付フェムト秒レーザー光を用いて２光子励起による複数細胞の３次元蛍光観察が可能なシステムの構築を行ない，幹細胞化プロセスのイメージング実験を実施する。その上で，光刺激による幹細胞化プロセスの発現制御について取り組む。多数の細胞刺激を実行する上で，各光スポットの品質向上を目指し，位相変調分布最適化設計手法を確立する取り組みを行なう。
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Research Products
(10 results)
