Novel technology of bio-functional control based on quantum beam technique for life science research

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21876
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Kikuchi Yohei 東北大学, 工学研究科, 准教授 (50359535)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 水上 進 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30420433) ; 金井 泰和 大阪医科薬科大学, 薬学部, 助教 (60397643) ; 松山 成男 東北大学, 工学研究科, 教授 (70219525) ; 藤代 史 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 准教授 (90546269)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 生体機能制御 / ナノ粒子 / 量子ビーム

Outline of Final Research Achievements

Spatial control of the activity/inactivity of biological functions while observing the research object is an effective method for elucidating biological phenomena; however, in the conventional methods based on optical technology, the ability to control local functionality is limited to experimental systems at the cellular or tissue level due to the transfer nature of light in materials. In order to achieve the control of "deep local" individual functions, which is important for studying the effects of specific site functions on the whole body of an individual organism, we proposed the application of quantum beams (radiation and particle beams), and developed a nanoparticle that enables the control of biological functions using quantum beams.

Free Research Field

人間医工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

生命科学分野において、蛍光顕微鏡や光機能活性などの光を活用した研究ツールは幅広く、研究者にとっても馴染み深い技術群といえる。一方で、量子ビームの高度な制御が必要とされる本研究の提案手法は導入しづらいものであると推測されるが、本研究の概念の提案と本課題における開発成果の今後の更なる発展によって、量子ビームが光技術では不可能だった実験体系を実施可能とする潜在的なツールとして研究者に認知される可能性が示唆される。