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セラミックスナノ粒子を用いたSBWにおけるナノ温度イメージング基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H04499
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 無機材料・物性
研究機関東京理科大学

研究代表者

曽我 公平  東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 教授 (50272399)

研究分担者 横田 秀夫  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
岸本 英博  琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80251213)
上村 真生  東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 講師 (80706888)
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
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2016年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
キーワードSBW / 蛍光 / 動物 / 温度 / イメージング / 近赤外 / 温度イメージング / OTN近赤外 / ナノ粒子 / 温度計測
研究成果の概要

cmオーダーに及ぶ生体深部のイメージングが可能なSBW近赤外波長域において、近赤外蛍光を用いて、レシオメトリック法およびタイムゲート法により、蛍光測定の情報から温度イメージングを実証した。さらには観察深度のメリットを最大限に引き出し、CT原理による三次元蛍光温度イメージングが可能であることを示した。一方で実際に動物の経皮イメージングを実施する過程で、レシオメトリック法では絶対温度の推定に限界がある一方、タイムゲート法を用いることで生体深部、三次元の蛍光温度イメージング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

生体深部の温度はこれまで不可視であった。本研究は生体深部の温度を蛍光によって三次元でイメージングが可能であることを明らかにした。本成果を応用することにより、これまでにない生体内部の情報に基づく、新たな生命現象の解明が期待されるばかりでなく、これに基づき診断や治療などの医療への展開も大きく期待される。この研究は世界的に見ても新規性が高く、実施した研究チームが世界の研究をリードする状態にある。

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

    (14件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Delayed Increase in Near-Infrared Fluorescence in Cultured Murine Cancer Cells Labeled with Oxygen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Sekiyama Shota、Umezawa Masakazu、Iizumi Yoko、Ube Takuji、Okazaki Toshiya、Kamimura Masao、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 号: 3 ページ: 831-837

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b03789

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature Sensing of Deep Abdominal Region in Mice by Using Over-1000 nm Near-Infrared Luminescence of Rare-Earth-Doped NaYF4 Nanothermometer2018

    • 著者名/発表者名
      Sekiyama Shota、Umezawa Masakazu、Kuraoka Shuhei、Ube Takuji、Kamimura Masao、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35354-y

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tuning the thermal sensitivity of β-NaYF 4 : Yb 3+ , Ho 3+ , Er 3+ nanothermometers for optimal temperature sensing in OTN-NIR (NIR II/III) biological window2018

    • 著者名/発表者名
      Wortmann L.、Suyari S.、Ube T.、Kamimura M.、Soga K.
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 198 ページ: 236-242

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2018.01.049

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ratiometric near-infrared fluorescence nanothermometry in the OTN-NIR (NIR II/III) biological window based on rare-earth doped β-NaYF4 nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Masao KAMIMURA, Taiki MATSUMOTO, Satoru SUYARI, Masakazu UMEZAWA, Kohei SOGA
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry B

      巻: 5 号: 10 ページ: 1917-1925

    • DOI

      10.1039/c7tb00070g

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] OTN(over-1000-nm) NIR PHOSPHORS FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA, Gil YEROSLAVSKY, Karina NIGOGHOSSIAN, Masakazu UMEZAWA, Kyohei OKUBO and Masao KAMIMURA
    • 学会等名
      Phosphor Safari 2018 (International Symposium for Phosphor Materials)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Materials and System Development for Near Infrared Biophotonics with Transparency [Plenary]2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA
    • 学会等名
      ADVANCED CERAMICS AND APPLICATION VII
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanomatter Fluorescence Imaging in Animal Bodies2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA, Masao KAMIMURA, Masakazu UMEZAWA
    • 学会等名
      12th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications (CMCEE 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 近赤外バイオメディカルイメージングの最近の動向 [特別講演]2017

    • 著者名/発表者名
      曽我公平
    • 学会等名
      臨床麻酔学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 第2の生体の窓(SBW)から見るバイオイメージングの未来形2017

    • 著者名/発表者名
      曽我公平、上村真生
    • 学会等名
      第26回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 波長1000 nmを超える近赤外(OTN-NIR)蛍光in vivoイメージング2017

    • 著者名/発表者名
      上村 真生、曽我 公平
    • 学会等名
      第26回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] SBW(Second Biological Window) におけるバイオフォトニクスの現状と展開2017

    • 著者名/発表者名
      梅澤雅和、上村真生、曽我公平
    • 学会等名
      第30回 日本動物細胞工学会2017年度大会 (JAACT2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] OTN-NIR (NIR II/III) におけるバイオメディカル光イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      曽我 公平
    • 学会等名
      第12回日本分子イメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Luminescent Probe Design for Biophotonics in the OTN-NIR (NIR II/III) Biological Window2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA, Masao KAMIMURA
    • 学会等名
      International Symposium on Luminescence, Spectroscopy and Applications (Phosphor Safari 2016)
    • 発表場所
      Hong Kong Baptist University, Hong Kong
    • 年月日
      2016-11-28
    • 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] Nanostructure for Nanothermometry by Using Ceramic Nanophosphors2016

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA, Masao KAMIMURA
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Technological Advances of Thin Films & Surface Coatings (ThinFilms2016)
    • 発表場所
      Holiday Inn Atrium, Singapore
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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