Low Frequency Raman Temperature Measurement of Biomolecules in Intracellular Nanospaces

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19286
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Funatsu Takashi 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00190124)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 温度生物学 / ナノバイオ / 表面増強ラマン散乱

Outline of Final Research Achievements

Temperature has a very significant impact on the function of cells. Although there is a local temperature distribution in the cell, the spatial resolution of temperature measurement remains at about 500 nm due to the diffraction limit of light. To overcome this limitation, we have developed a nanometer-sized low-frequency Raman scattering probe (gold nano-shell particles) that can detect the anti-Stokes and Stokes light of surface-enhanced Raman scattering with high sensitivity.

Free Research Field

生物物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

細胞が機能を発揮する上で、温度は非常に大きな影響を及ぼす。病気になった細胞、例えばガン細胞では温度が上昇している例が知られており、診断や治療という観点からも１細胞や細胞内局所温度を計測することは重要な意義を持っている。しかし、1 μmの小さな領域の温度を高分解能で測定することは困難だった。本研究は、低周波ラマン散乱プローブ（金ナノシェル粒子）を開発し、表面増強ラマン散乱を用いてナノメートル領域の温度を計測する手段を提供する。