2022 Fiscal Year Annual Research Report
Intracellular spatiotemporal mapping of physical/chemical parameters using nanodiamond quantum sensors
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20H02587
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
五十嵐 龍治 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, チームリーダー (90649047)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 芳代 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員 (10507437)
加田 渉 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (60589117)
神長 輝一 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 研究員 (90825176)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ量子センサー / ナノダイヤモンド / NVセンター / ナノセンサー / 蛍光イメージング / 定量生物学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内での物理化学パラメータマッピングに供する技術として、分子サイズのナノダイヤモンドを用いた極小量子センサーの開発を推進し、これを用いた高感度量子センシングおよび超解像イメージング技術の開発に成功した(Pinotsi et al., Nanoscale Advances, 2023 5(5), 1345-1355)。また、温度計測精度およびpH計測精度の向上のための装置改良なども行い(Segawa et al., Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 2022)、物理化学パラメータの多項目計測が実施可能となった。
細胞小器官標的を効率化するナノ化学技術の開発としては、2021年度に開発したナノダイヤモンドセンサーによる分子標的技術や細胞導入技術などを用いることで、細胞間の差異を細胞内温度等の物理化学パラメータによって定量的に区別するデモンストレーション実験を実施した。その結果、培養細胞において細胞状態に依存的な温度変化を観測することに成功した。
また細胞外に放出される微量の生体活性物質を指標とする細胞および生物個体の状態決定の技術を開発することで、細胞内物理化学パラメータの差異や変化に基づく細胞生物学を実現するための基盤技術を確立した。
更に、培養細胞系や動物個体の体液だけではなく、動物個体内においてもナノダイヤモンドセンサーの適用を推進し、実験組織レベルから生物個体までに渡る本技術の幅広い適用を実施した。その結果、当初計画していた線虫の実験系ににととまらず、マウスやラットなどの小動物個体内での物理化学パラメータの計測を行い、小動物個体内における細胞内物理化学パラメータとの病態との相関解析にも成功した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] ナノダイヤモンドを用いて合成した高水素分離能酸化グラフェン膜2022
Author(s)
黄 国集, B. Ghalei, A. P. Isfahani, H. E. Karahan, 寺田 大紀, 秦 徳韜, C. Li, 辻本 将彦, 山口 大輔, 杉本 邦久, 五十嵐 龍治, 張 博凱, 李 涛, 白川 昌宏, E. Sivaniah
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Journal Title
New diamond = ニューダイヤモンド
Volume: 38(3)
Pages: 26-29
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