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生体光センシング技術への応用を目指した磁気共鳴ラマン分光法の新規研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H04443
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関徳島大学

研究代表者

高成 広起  徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任講師 (70723253)

研究分担者 井上 高教  大分大学, 理工学部, 教授 (40243969)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2019年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
キーワードラマン分光分析 / 磁気共鳴 / ラマン散乱光 / 水分子 / 生体サンプル / 生体計測 / 分光分析 / 生体イメージング / ラマン散乱光分析 / 生体観察
研究開始時の研究の概要

物質に一定波長の光を照射すると、物質を構成する分子の振動に依存して波長が変化するラマン散乱光が発生する。近年、ラマン散乱光分析は非標識観察技術として生命科学分野で注目され、生体応用の試みが盛んになっている。申請者もラマン分光分析により正常組織と線維化、炎症、脂肪蓄積などの病変組織を判別することに成功したが、生体由来ラマン散乱光は極めて複雑かつ微弱で、病変物質の特定には至っていない。そこで、磁気共鳴技術との融合によって生体由来ラマン散乱光を修飾し、より多くの情報を引き出す「磁気共鳴ラマン分光法」という光センシングの新概念を開き、生体光センシング技術への応用の可能性を検証する。

研究成果の概要

PVAハイドロゲルやオレイン酸などの標準試料に対して、静磁場と、それに直交する様々な周波数の交流磁場を加えた。C-C結合のスペクトルでは交流磁場の周波性に依存してラマン散乱光の増強と一部ピークシフト、またメチル基・メチレン基のC-H結合に由来するスペクトルでは特定周波数の交流磁場によるラマン散乱光の減高とピークシフトなどの複数のスペクトル変化を認めた。このことから、ラマンスペクトルを磁場によって修飾できる可能性が示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

PVAハイドロゲルやオレイン酸などのサンプルで、C-C結合やC-H結合に由来するラマンスペクトルが磁場により変化することが示された。これらの分子結合は生体にも豊富に存在することから、生体試料でも本手法が応用できる可能性が示された。但し、生体にはC-C結合やC-H結合をもつ物質は多彩で、物質の判別にはより多彩な分子結合の磁場に対する影響を検証し、ライブラリ化する必要がある。逆に、これらの情報がライブラリ化されれば、非破壊で質量分析が可能なシステム、磁気共鳴ラマン質量分析法(MR-Raman MS)の概念が確立できる可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Assessment of skin inflammation using near-infrared Raman spectroscopy combined with artificial intelligence analysis in an animal model2022

    • 著者名/発表者名
      Kanemura Y, Kanazawa M, Hashimoto S, Hayashi Y, Fujiwara E, Suzuki A, Ishii T, Goto M, Nozaki H, Inoue T, Takanari H
    • 雑誌名

      Analyst

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative Analysis of the Cytoskeleton’s Role in Inward Rectifier KIR2.1 Forward and Backward Trafficking2022

    • 著者名/発表者名
      Li Encan、Loen Vera、van Ham Willem B.、Kool Willy、van der Heyden Marcel A. G.、Takanari Hiroki
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 12 ページ: 812572-812572

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.812572

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rotors anchored by refractory islands drive torsades de pointes in an experimental model of electrical storm2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki M, Makita N, Tsuji Y, et al.
    • 雑誌名

      Heart Rhythm

      巻: 19 号: 2 ページ: 318-329

    • DOI

      10.1016/j.hrthm.2021.10.012

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular imaging analysis of microvesicular and macrovesicular lipid droplet in non-alcoholic fatty liver disease by Raman microscopy.2020

    • 著者名/発表者名
      Minamikawa T, Ichimura-Shimizu M, Takanari H, Morimoto Y, Shiomi R, Tanioka H, Hase E, Yasui T, Tsuneyama K.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 18548-18548

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75604-6

    • NAID

      120006959724

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two- and three-photon excitable blue fluorescent quaternized imidazo[1,2-a]pyridines for mitochondrial imaging and potent cancer therapy agent.2020

    • 著者名/発表者名
      Hase E, Takanari H, Hoshi K, Okamoto M, Tabata A, Nagamune H, Minamikawa T, Yasui T, Yoshida Y, Minagawa K, Imada Y, Kawamura Y, Yagishita F.
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 18 号: 38 ページ: 7571-7576

    • DOI

      10.1039/d0ob01585g

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dysregulation of LXR responsive genes contribute to ichthyosis in trichothiodystrophy2020

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto Satoru、Takanari Hiroki、Compe Emmanuel、Egly Jean-Marc
    • 雑誌名

      Journal of Dermatological Science

      巻: 97 号: 3 ページ: 201-207

    • DOI

      10.1016/j.jdermsci.2020.01.012

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 医光融合研究の最先端2020

    • 著者名/発表者名
      髙成広起、加治佐平
    • 雑誌名

      月刊オプトロニクス

      巻: 39 ページ: 111-116

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Fluorescent Imidazo[1,5-a]pyridinium Salt for a Potential Cancer Therapy Agent.2019

    • 著者名/発表者名
      Yagishita F, Tanigawa J, Nii C, Tabata A, Nagamune H, Takanari H, Imda Y, Kawamura Y.
    • 雑誌名

      ACS Medicinal Chemistry Letters

      巻: 10 号: 8 ページ: 1110-1114

    • DOI

      10.1021/acsmedchemlett.9b00034

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct free radical scavenging effects of water-soluble HMG-CoA reductase inhibitors2019

    • 著者名/発表者名
      Umeda Ryohei、Takanari Hiroki、Ogata Kazue、Matsumoto Shigekiyo、Kitano Takaaki、Ono Katsushige、Tokumaru Osamu
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition

      巻: 64 号: 1 ページ: 20-26

    • DOI

      10.3164/jcbn.18-48

    • NAID

      130007542260

    • ISSN
      0912-0009, 1880-5086
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Verification of mechanical load on ligament by mathematical model based on multiphoton microscope images2022

    • 著者名/発表者名
      納谷友希, 髙成広起
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 光分光法および画像解析を組み合わせた食品の非破壊分析2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木絢子、納谷友希、金村洋平、髙成広起、井上高教
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 皮膚ケラチノサイトの紫外線に対する光応答2022

    • 著者名/発表者名
      金村洋平、髙成広起
    • 学会等名
      第30回日本病態生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 数理シミュレーションモデルを用いた靱帯主要構成要素における力学的応答の検証2022

    • 著者名/発表者名
      納谷友希, 髙成広起
    • 学会等名
      第30回日本病態生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 血管強調画像における光源波長の効果2021

    • 著者名/発表者名
      納谷友希、髙成広起
    • 学会等名
      第98回日本生理学会、第126回日本解剖学会 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ラマン分光法による肺癌組織型の判別2021

    • 著者名/発表者名
      植田翠、髙成広起、常山幸一
    • 学会等名
      第98回日本生理学会、第126回日本解剖学会 合同大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Narrow Band Imaging (NBI)を用いた炎症部位の特定2020

    • 著者名/発表者名
      納谷友希、髙成広起
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 毛細血管の可視化を目指したNarrow Band Imaging (NBI)の光源特性検証2020

    • 著者名/発表者名
      納谷友希、髙成広起、加治佐平
    • 学会等名
      第81回日本応用物理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Quantification of liver fibrosis by SHG microscopy.2020

    • 著者名/発表者名
      Takanari H, Hayashi Y, Hase E, Minamikawa T, Yasui T, Ichimura-Shimizu M, Tsuneyama K.
    • 学会等名
      Focus on Microscopy 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The influence of KATP channel dysfunction on mitochondria.2020

    • 著者名/発表者名
      Takanari H, Hashimoto S.
    • 学会等名
      第97回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 細胞や組織のラベルフリー・イメージング:臨床応用を目指した研究2019

    • 著者名/発表者名
      髙成広起
    • 学会等名
      徳島大学医歯薬学研究部公開シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光で生体を見る:生理現象や病態の可視化を目指した研究2019

    • 著者名/発表者名
      髙成広起
    • 学会等名
      日本医科大学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The influence of KATP channel abnormality on calcium handling of endoplasmic reticulum.2019

    • 著者名/発表者名
      Takanari H
    • 学会等名
      The 9th. Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies/第96回日本生理学会大会 合同大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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