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走査型イオン伝導顕微鏡を用いた細胞・組織の液中立体イメージング法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H03868
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 薄膜・表面界面物性
研究機関新潟大学

研究代表者

牛木 辰男  新潟大学, 医歯学系, 教授 (40184999)

研究分担者 岩田 太  静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30262794)
水谷 祐輔  新潟大学, 医歯学系, 助教 (40646238)
研究協力者 梶村 皓二  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2016年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード走査プローブ顕微鏡 / 細胞・組織 / バイオイメージング / 液中3D観察 / 細胞と組織 / イメージング
研究成果の概要

走査型イオン伝導顕微鏡(SICM)は、電極と電解質溶液で満たされたガラスマイクロピペットをプローブとして使用し、この電極とバス電極との間を流れるイオン電流を検出することでピペット - 試料間距離を制御する。このSICMの生物応用を行ってきた。本研究では、凹凸の激しい組織試料(気管、腎臓、リンパ節など)の表面立体像をSICMをで可視化することに成功した。 また、SICM像と走査電子顕微鏡(SEM)像の比較によりSICMにより液中で細胞と組織の三次元構造を観察することの有用性を示した。また、組織切片像を用いることで、細胞小器官の観察と組織切片上の電荷分布測定が可能であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生体組織の立体表面形状解析は、これまで走査電子顕微鏡(SEM)で行われてきたが、その場合、標本を乾燥させて金属コートする必要がある。この研究では、生体組織の表面立体形状観察が、走査型イオン伝導顕微鏡(SICM)を用いることで、乾燥させずに液中で行えることを可能にした。このような凹凸の激しい構造の観察は、SICMと類似の原子間力顕微鏡(AFM)ではできないことから、学術的に大いに意義がある。さらにSICMを用いることで、試料表面の形状像とともに表面の電荷分布を測定できる可能性を示した。このことは、今後、この技法が医学生物分野の新しい液中イメージング技法として活用できることを示すものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Micropillar fabrication based on local electrophoretic deposition using a scanning ion conductance microscope with a theta nanopipette2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka Masayoshi、Mizutani Yusuke、Ushiki Tatsuo、Nakazawa Kenta、Iwata Futoshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 号: 4 ページ: 046503-046503

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab03e4

    • NAID

      210000135467

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scanning ion conductance microscopy for visualizing the three-dimensional surface topography of cells and tissues2018

    • 著者名/発表者名
      M Nakajima, Y Mizutani, F Iwata, T Ushiki
    • 雑誌名

      Seminars in Cell & Developmental Biology

      巻: 73 ページ: 125-131

    • DOI

      10.1016/j.semcdb.2017.09.024

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 走査型イオン伝導顕微鏡を用いた単一細胞エレクトロポレーション2017

    • 著者名/発表者名
      岩田 太、牛木辰男
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 86 ページ: 791-795

    • NAID

      130007715569

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] イオン電導顕微鏡による細胞・組織イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      水谷祐輔、早津 学、三上剛和、牛木辰男
    • 学会等名
      第124回日本解剖学会・全国学術集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous observation of the cell surface structure and cytoskeleton by scanning ion conductance microscopy and fluorescence microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Mizutani Y,Mikami Y,Hayatsu M, Ushiki T
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy (ISPM) Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 細胞表面微細構造と移動能の関連性についての走査型イオン電子顕微鏡による解析2018

    • 著者名/発表者名
      水谷祐輔、三上剛和、牛木辰男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会第74回学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Scanning ion conductance microscopy for cell and tissue research2018

    • 著者名/発表者名
      Ushiki T, Mizutani Y
    • 学会等名
      International Symposium on Morphological Sciences (ISMS) 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡と蛍光顕微鏡による培養細胞の相補観察2017

    • 著者名/発表者名
      水谷祐輔、三上剛和、牛木辰男
    • 学会等名
      第122回日本解剖学会総会・全国学術集会
    • 発表場所
      長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2017-03-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シータ管ナノピペットを用いた走査型イオン伝導顕微鏡による試料表面帯電を相殺した計測法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      白澤 樹,江口 由祐,水谷 祐輔,牛木 辰男,岩田 太
    • 学会等名
      日本機械学会東海支部第66期総会・講演会
    • 発表場所
      静岡大学浜松キャンパス(静岡県浜松市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡と蛍光顕微鏡による培養細胞の相補観察2017

    • 著者名/発表者名
      水谷祐輔 三上 牛木辰男
    • 学会等名
      第122回日本解剖学会総会全国学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Movement of oral carcinoma cells investigated by scanning ion conductance microscopy.2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Mizutani, Y. Yamada, Y. Mikami, T. Ushiki
    • 学会等名
      The 19th International Scanning Probe Microscopy Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Scanning ion conductance microscopy for cell and tissue research.2017

    • 著者名/発表者名
      T Ushiki
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Morphological Sciences
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 走査型イオン伝導顕微鏡による生体組織イメージング法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      牛木 辰男,岩田 太,水谷 祐輔,吉岡 正義
    • 学会等名
      平成28年度生体医歯工学共同研究拠点成果報告会
    • 発表場所
      東京医科歯科大学(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 走査型イオン伝導顕微鏡イメージングにおける複数開口ナノピペットを用いた試料表面帯電の影響低減2016

    • 著者名/発表者名
      白澤 樹,江口 由祐,水谷 祐輔,牛木 辰男,岩田 太
    • 学会等名
      2016年真空・表面科学合同講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] SOMのバイオ応用についての私の視点2016

    • 著者名/発表者名
      牛木辰男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会SPM分科会
    • 発表場所
      ホテルニューオータニ越後湯沢(新潟県南魚沼郡湯沢町)
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 走査型イオンコンダクタンス顕微鏡による培養細胞表面のタイムラプス解析2016

    • 著者名/発表者名
      水谷祐輔、牛木辰男
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会SPM分科会
    • 発表場所
      ホテルニューオータニ越後湯沢(新潟県南魚沼郡湯沢町)
    • 年月日
      2016-11-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Development of nanomanipulators based on scanning probe microscopes for single cell manipulations2016

    • 著者名/発表者名
      Futoshi Iwata, Tatsuo Ushiki
    • 学会等名
      4th Kanazawa Bio-AFM Workshop
    • 発表場所
      KKRホテル金沢(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-10-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 複数開口プローブを有する走査型イオン伝導顕微鏡を用いた帯電試料イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      白澤 樹,江口 由祐,水谷 祐輔,牛木 辰男,岩田 太
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Scanning Ion Conductance Microscopy in Biology2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Ushiki
    • 学会等名
      20th International Vacuum Congress
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Imaging of biological tissue blocks in liquid by scanning ion conductance microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Ushiki, Yusuke Mizutani, Tatsuru Shirasawa, Futoshi Iwata
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy (ISPM) Conference
    • 発表場所
      Grindelwald, Switzerland
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Time lapse imaging of living cells using scanning ion conductance microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Mizutani, Tatsuo Ushiki
    • 学会等名
      International Scanning Probe Microscopy (ISPM) Conference
    • 発表場所
      Grindelwald, Switzerland
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数開口プローブを有する走査型イオン伝導顕微鏡を用いた帯電試料のイメージング2016

    • 著者名/発表者名
      白澤 樹、江口 由祐、水谷 祐輔、牛木 辰男、岩田 太
    • 学会等名
      2016年度精密工学会秋季大会
    • 発表場所
      茨城大学水戸キャンパス(茨城県水戸市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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