2021 Fiscal Year Annual Research Report
ラマン分光を用いた非侵襲生細胞温度分布可視化法の開発
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19H02744
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
島田 林太郎 青山学院大学, 理工学部, 助教 (70548940)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ラマン分光 / 温度計測 / 分光画像計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は生体分子そのものから発生するラマン散乱光をもとに、プローブ分子などを用いず、非侵襲的に細胞内物質の温度を直接計測する新たな細胞内部温度可視化手法の開発を目的としている。今年度は、昨年度までに構築した温度分布計測法と可視化（イメージング）法を組み合わせた高速イメージング技術に、さらに「励起波長高速変調ラマン分光法（P-SERDS）」とを組み合わせ、温度計測能の向上を行なった。開発した高速イメージング装置は±35から±2000 cm-1の広帯域において複数地点の励起波長変調ラマンスペクトルを同時に取得可能である。さらに、P-SERDSを組み合わせることにより、自発蛍光などの背景光によるラマン温度計測の計測誤差（系統誤差）を低減し、定量確度を向上できることを示した。無蛍光性の溶液試料に対する本手法の温度精度は、5秒の測定時間で±3℃程度であり、さらに、積算時間を1分程度まで延長することにより、±1℃以下の温度精度を達成した。しかし、蛍光性の細胞内物質の温度の計測精度は、蛍光除去解析に伴う信号雑音比の劣化により低下した。P-SERDS法に特化したラマン温度解析法の開発が細胞試料の温度計測能のさらなる向上に必要であることが明らかとなった。
本研究で開発した開発した顕微ラマン分光計は、低波数領域を含めた広範囲なスペクトル領域について高速なラマンイメージングが可能な点にある。細胞の低波数ラマンスペクトルの多変量解析による詳細な解析を進めたところ、水の水素結合ネットワークに由来するバンド構造（53 cm-1および175 cm-1）のピーク位置や強度について、細胞内外で大きな違いが見られないことを明らかにした。これは、細胞基質においても通常の電解質水溶液（培養液など）に見られる水素結合ネットワークが維持されていることを示唆している。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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