| Project/Area Number |
23K25178
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| Project/Area Number (Other) |
22H03924 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
Yamanaka Masahito 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任准教授(常勤) (90648221)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
湯川 博 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任教授 (30634646)
新岡 宏彦 九州大学, データ駆動イノベーション推進本部, 教授 (70552074)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
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| Keywords | 深部観察 / 蛍光 / 近赤外 / 生体窓 / 深部イメージング / 高空間分解能 / 深部 / イメージング |
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| Outline of Research at the Start |
生体内に移植された細胞などの生体内挙動や機能は未だ未知のものが多い。本研究では、第2、第3の生体窓と呼ばれる生体透過性の高い近赤外光、高次非線形な蛍光応答、およびAI技術を駆使することで、生体試料の内部を単一細胞レベルで可視化し、細胞の挙動を詳細に解析できる深部・近赤外・高空間分解能蛍光イメージング技術を開発する。本研究で開発した技術を医療技術の発展に資するイメージング技術へ発展させることを目指す
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed a deep-tissue, high-resolution fluorescence microscope that utilizes near-infrared light and nonlinear optical effects, with the aim of visualizing deep biological tissues at the single-cell level. To maintain spatial resolution and signal-to-noise ratio in deep tissue imaging, we also introduced an adaptive optics using a deformable mirror and applied deep learning-based image denoising techniques. The system was evaluated using tissue phantoms, mouse brain tissues, and cell spheroids, demonstrating that high-resolution and high-contrast three-dimensional imaging is achievable even in deep regions. Additionally, we developed an integrated system that enables seamless switching between wide-field observation and high-resolution imaging, marking a significant step toward practical application in deep tissue cellular observation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究は、近赤外光と非線形な光学効果を活用した深部・高解像蛍光顕微鏡の開発を通じて、生体深部構造を単一細胞レベルで可視化する新たな観察技術を実現した点で、学術的に高い意義を有する。生体深部の高精細観察を可能にすることで、生体深部に関しての基礎理解を加速させるとともに、生体深部観察が必要な研究領域への様々な応用展開も期待される。さらに、AI技術との融合による観察性能の向上は、バイオイメージングの高度化に貢献する。
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