2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of an intelligent bio-Raman analysis approach
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20K15315
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
安田 充 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 助教 (20742307)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ラマン分光 / 多変量解析 / 光学干渉 / ラマン散乱光 / ラマン増強 / 薄膜干渉 / バイオラマン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，非染色・非破壊で細胞内分子の分子構造情報をもたらすラマン分光法が，未知の生命現象の探索に適したアプローチとして注目を集めている。しかし，細胞にダメージを与えない低出力レーザーでデータ解析に必要なある程度のS/N比をもつラマンスペクトルを得るには，1ラマンスペクトルあたり少なくとも1秒以上のレーザー露光時間を要する。この長い露光時間が原因で，短い時間に起きる生命現象を時間分解して追跡できない問題があった。
そこで，本研究ではAg基板上に透明なAl2O3超薄膜を形成したナノ薄膜干渉基板に着目し，ナノ薄膜干渉基板がもたらすラマン増強効果を利用することで，様々な生命現象を時間分解して分子レベルで追跡できる新たな高速ラマンスペクトル測定法を開発するとともに，バイオラマン実験の律速となっていた膨大なラマンデータの解析時間を短縮できる高速ラマンデータ解析基盤を確立することを目標とした。
初年度である本年度は，最初にスパッタリングにより作製したナノ薄膜干渉基板がもたらすラマン散乱光の増強メカニズムについて調べた。反射率測定実験ならびに光学シミュレーションにより，ナノ薄膜干渉基板でのラマン増強は励起光の強い散乱現象によって起きることが示唆された。得られた結果を駆使することで，より効率的なラマン散乱光の増強，すなわち高速なラマンスペクトル測定が期待される。一方，ラマン増強メカニズムの解明と並行して，高速多変量解析プログラムを作成するため，高性能ワークステーションを導入した。このワークステーションを用いて，現在，プログラムを作成中である。
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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
ほぼ計画通りに研究を遂行することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，ナノ薄膜干渉基板を細胞のラマンスペクトル測定に応用する。最初に，ナノ薄膜干渉基板を用いた細胞のラマン増強を実証する。つぎに，細胞ラマン増強の結果を基に，高速ラマンスペクトル法を確立し，細胞の高速ラマンスペクトルを実証する。
細胞の高速ラマンスペクトル法の開発と並行して，高速多変量解析プログラムの作成を継続する。そして，従来法よりも高速なラマンデータ解析基盤を確立することで，高速ラマンスペクトル測定ならびに高速ラマンデータ解析の両方を実現する。
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| Causes of Carryover |
[理由] 新型コロナウイルスにより，学会発表や実験計画に支障が生じたため，差額が0より大きくなった。
[使用計画] 初年度はラマン実験を実施できなかったため，細胞のラマン実験で使用する。
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