2012 Fiscal Year Annual Research Report
高分解能3次元組成分析システムの開発と生物試料の解析
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24370070
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
小椋 俊彦 独立行政法人産業技術総合研究所, バイオメディカル研究部門, 主任研究員 (70371028)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 電子顕微鏡 / 画像情報処理 / 非染色生物試料 / 生命分子計算 / 3次元構造解析 |
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| Research Abstract |
本年度は、X線のエネルギー分光分析が可能なシリコンドリフト検出器を熱電子銃型走査電子顕微鏡内に導入するための回路部や制御機構、さらに検出信号の解析アルゴリズムの開発を行った。この検出システムを実際の走査電顕内部に取り付け、X線エネルギー組成分布の計測システムを構築した。さらに、生物試料を観察するための特殊な試料ホルダの開発も平行して行い、大気圧状態や水溶液中の生物試料をX線や電子線により観察可能とした。本検出システムを用いて、実際の細胞を観察したところ、X線のエネルギーが2keVでは、X線が生物試料を良く透過し、細胞内の核等の極めて密度の高い部分のみが観測可能となる。この予備実験においては、X線の透過だけでなく、支持膜上部より発生した2次電子が生物試料を透過していることが確認された。これまで、2次電子はエネルギーが10eVと極めて低く、その透過性はほとんど無いものと予想されていた。しかし、今回の実験では、約1μm厚の生物試料を透過しており、これまで予想された以上に透過性の高いことが示された。また、透過2次電子による観察画像では、ミトコンドリアや小胞、さらには細胞膜の裏打ち構造等も観察されており、細胞の組成分布を把握することが可能であった。こうした結果は、イギリスの計測専門学術誌に発表した。さらに、2次電子の透過画像では、ウィルスやタンパク質複合体を10nm以下の分解能で観察することを可能とした。この結果もオンラインジャーナルのPLoS ONEに発表している。その後、3次元計測を行うための、多素子検出器を用いた検出システムの開発を進めている。また、観察画像の高分解能化のために、電界放出形の高分解能走査電顕を本予算により購入し、10月に可動を開始した。現在は、この走査電顕内に導入するための検出システムを平行して開発している。
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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
軟X線による検出システムの立ち上げは、予想通りに進展しており、その分析アルゴリズムの開発もほぼ終了している。また、観察結果からは、これまでの予想と異なる新たな現象や結果を得た。この結果に基づき、2本の論文を国際誌に発表することが出来た。また、学術会議にも積極的に参加し、成果を公表している。
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| Strategy for Future Research Activity |
X線の多素子検出システムの開発と平行して、透過性の高い2次電子による観察システムの開発を進める。これにより、水溶液中での生物試料の高コントラスト・高分解能観察を可能とし、その組成を3次元的に計測が可能なホルダやアルゴリズムの開発を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
回路の設計や開発に研究室で立ち上げた自動工作機械を使用することで、極めて安価に検出回路システムを構築することが可能となり、34万円程を次年度に繰り越すこととなった。この予算は、次年度において電界放出形走査電顕内に検出システムを組み込むための費用として使用する予定である。
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