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共焦点レイリー散乱相関顕微分光装置の開発と神経細胞群の動的イメージングへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 20050034
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

宇和田 貴之  奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 研究員 (30455448)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2009年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2008年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワードレーザー分光 / 相関分光 / 動的光散乱 / 神経細胞 / イメージング
研究概要

非染色、非侵襲で、分化に伴う細胞間相互作用を経て組織形成に至る一連の過程を分子論的に理解することを可能とする新規手法の開発が望まれている。本研究では検出信号としてレイリー散乱に着目し、顕微広帯域レイリー散乱分光により試料の静的な分光情報を、顕微動的光散乱により試料の動的な分子拡散に関する情報を、高空間分解能で同時に得ることのできる装置の構築を目的とした。
Ti : Sapphireレーザーの基本波(800nm,160fs,80MHZ)をフォトニック結晶ファイバーに導入し得られたフェムト秒白色光を倒立顕微鏡に導き、対物レンズを通して試料表面に集光する。試料からの後方散乱光を同じ対物レンズで集め、ピンホールを通した後にCCD分光器とフォトダイオードに同時に導く。金ナノ粒子(粒径;60nm)を試料として、面方向に200nm、光軸方向に650nmとサブミクロンの空間分解能を実現し、450-800nmの領域で分光測定が可能であると確認した。動的光散乱計測部はバンドパスフィルターで波長を切り分けて検出し、カウンティングボードにより自己相関曲線を導出することができる。作製した上記装置を用い単一マクロファージ細胞の計測を試みたところ、試料高さの増大に伴い細胞の散乱像の面積が減少しており、三次元像が明確に得られた。レイリー散乱は屈折率差が生じている箇所で発生するため、像はすなわち細胞内における空間ごとの分子濃度勾配を反映していると理解でき、スペクトルはその箇所に存在する分子群の電子スペクトルに対応する。本装置は生細胞イメージングに有効な計測装置であると確認した。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (27件) 図書 (3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Remarkable photothermal effect of interband excitation on nanosecond laser-induced melting and size reduction of pseudo-spherical gold nanopa rticles in aqueous solution giving rise to a reduced specific heat capacity2010

    • 著者名/発表者名
      Daniel Werner, Shuichi Hashimoto, Takayuki Uwada
    • 雑誌名

      Langmuir (In press)

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gold nanoparticle-assisted laser surface modification of borosilicate glass substrates2009

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto, Takayuki Uwada, Masahide Hagiri, Hiroto Takai, Tomoyuki Ueki
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C 113

      ページ: 20640-20647

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral and 3-dimensional tracking of single gold nanoparticles in living cells studied by Rayleigh scattering microscopy2009

    • 著者名/発表者名
      Guillaume Louit, Tsuyoshi Asahi, Go Tanaka, Takayuki Uwada, Hiroshi Masuhara
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C 113

      ページ: 11766-11772

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of gold nanoparticle-doped zeolite L crystals and characterization by optical microscopy : laser ablation and crystallization inclusion-based approach2008

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C Vol.112, No.39

      ページ: 15089-15092

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiscale Approach of Photochromism : Synthesis and Photochromic Properties of a Diarylethene in Solution, in Nanoparticles, and in Bulk Crystals2008

    • 著者名/発表者名
      Arnaud Spangenberg
    • 雑誌名

      Adv. Mater Vol.21, No.3

      ページ: 309-313

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 金ナノ粒子の液中光捕捉ダイナミクスのwide-field光散乱顕微分光イメージング2010

    • 著者名/発表者名
      宇和田貴之、杉山輝樹、三浦篤志、増原宏
    • 学会等名
      2010年春期第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      東海大学(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Better controllability in laser-induced splitting of gold nanospheres in aqueous solution by fine tuning photon energy and intensity2009

    • 著者名/発表者名
      Daniel Werner、橋本修一、宇和田貴之
    • 学会等名
      第28回固体・表面光化学討論会
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子へのレーザー光照射によるガラス表面へのナノ孔生成挙動2009

    • 著者名/発表者名
      羽切正英・橋本修一・植木智之・井上晃太・国分鮎美・宇和田貴之
    • 学会等名
      第28回固体・表面光化学討論会
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Development of Rayleigh scattering microspectroscopy and its application to particle diffusion/assembling dynamics study2009

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada
    • 学会等名
      The 1st NCTU-NAIST workshop on Molecular/Nano Science
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Spectroscopic and Imaging Study on Laser Trapping Dynamics and Crystallization of Amino Acids and Proteins in Solution2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara, Teruki Sugiyama, Ken-ichi Yuyama, Thitiporn Rungsimanon, Takayuki Uwada, Atsushi Miura
    • 学会等名
      International Conference on Organic Photonics Electronics 2009 and International Conference on Organic Nonlinear Optics
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 共焦点レイリー散乱相関顕微分光装置による細胞内分子拡散の動的分光イメージング2009

    • 著者名/発表者名
      宇和田貴之、増原宏、楊逸群、廖変翰
    • 学会等名
      第3回分子科学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 近赤外レーザー光集光に伴う液中金ナノ粒子の拡散・集合ダイナミクスの分光イメージング2009

    • 著者名/発表者名
      宇和田貴之、杉山輝樹、三浦篤志、増原宏
    • 学会等名
      2009年光化学討論会
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] レーザー捕捉により気液界面に形成されるフェリチン変異体の円板状二次元分子集合体2009

    • 著者名/発表者名
      三浦篤志、宇和田貴之、杉山輝樹、山下一郎、増原宏
    • 学会等名
      2009年光化学討論会
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 顕微分光・画像計測による金ナノ粒子担持ゼオライトLおよびY単結晶の特性解析2009

    • 著者名/発表者名
      橋本修一、宇和田貴之、井上晃太
    • 学会等名
      2009年光化学討論会
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子を利用したガラスのレーザー表面改質2009

    • 著者名/発表者名
      羽切正英、橋本修一、高井宏章、植木智之、宇和田貴之
    • 学会等名
      2009年光化学討論会
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Optical Microscopy Characterization of Gold Nanoparticle-Doped Zeolite Y and L Crystals2009

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto, Kouta Inoue, Takayuki Uwada
    • 学会等名
      ZMPC2009 (International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals 2009)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional Visualization and Spectroscopic Anasysis of Photon Force-Induced Assembling Dynamics of Nanoparticles in Solution2009

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada, Atsushi Miura, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuahra
    • 学会等名
      ZMPC2009 (International Symposium on Zeolites and Microporous Crystals 2009)
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Three-dimensional Visualization and Spectroscopic Anasysis of Photon Force-Induced Assembling Dynamics of Nanoparticles in Solution2009

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada, Atsushi Miura, Teruki Sugiyama, Hiroshi Masuahra
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Toledo, Spain
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Optical microscopy characterization of gold nanoparticle-doped zeolite Y and L crystals2009

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hashimoto, Kouta Inoue, Takayuki Uwada
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Toledo, Spain
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Laser Induced Formation of Giant Two Dimensional Molecular Assembly of Supramolecular Protein at the Intreface2009

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miura, Takayuki Uwada, Yukiharu Uraoka, Takashi Fuyuki, Ichiro Yamashita, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      XXIV International Conference on Photochemistry
    • 発表場所
      Toledo, Spain
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Examination of Laser-Induced Splitting of Au and Ag Flakes to Produce Nanoparticles in Solutions2009

    • 著者名/発表者名
      Daniel Werner, Shuichi Hashimoto, Takayuki Uwada, Takuro Tomita, Shigeki Matsuo
    • 学会等名
      LAMP2009
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子担持ゼオライト結晶の作製とキャラクタリゼーション2009

    • 著者名/発表者名
      橋本修一, 井上晃太, 宇和田貴之
    • 学会等名
      第7回プラズモニクス研究会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 液中レーザーアブレーションによる金属ナノ粒子生成過程の分光法による検討2009

    • 著者名/発表者名
      橋本修一, Daniel Wener, 鉱宇和田貴之
    • 学会等名
      日本化学会89回春期年会
    • 発表場所
      日本大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Diffusion and collision of nanoparticles/macromolecules : observations by dynamic light scattering spectroscopy and wide-field light scattering imaging technique2008

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada
    • 学会等名
      The 1st Workshop on Laser Bio/Nano Science
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2008-08-28
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Single Particle Spectroscopy and Tracking of Gold Nanospheres in Living Cells by Conforcal Light Scattering Microscopy2008

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Asahi, Takayuki Uwada, Guillaume Louit, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      IEEE LEOS 2008 summer topicals
    • 発表場所
      Acapulco, Mexico
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Spectroscopic study and organic molecular sensing application of single porphyrin nanoparticles2008

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada, Yoichiroh Hosokawa, Kazunori Okano, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      XXIInd IUPAC on Photochemistry
    • 発表場所
      Gothenburg, Sweden
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Optical characteristics of semiconductor nanoparticles synthesized in cage-shaped supramolecular protein template2008

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Miura, Kenji Iwahori, Takayuki Uwada, Yukiharu Uraoka, Takashi Fuyuki, Ichiro Yamashita, Naoto Tamai, Hiroshi Masuhara
    • 学会等名
      XXIInd IUPAC on Photochemistry
    • 発表場所
      Gothenburg, Sweden
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and study of photochromic diarylethene nanoparticles2008

    • 著者名/発表者名
      Arnaud Spangenberg, Reini Metivier, Julie Gonzalez, Keitaro Nakatani, Takayuki Uwada, Tsuyoshi Asahi, Pei Yu, Mario
    • 学会等名
      XXIInd IUPAC on Photochemistry
    • 発表場所
      Gothenburg, Sweden
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子担持ゼオライトL単一結晶の光散乱顕微分光・イメージング2008

    • 著者名/発表者名
      宇和田貴之, 橋本修一, 井上晃太, 増原宏
    • 学会等名
      2008年光化学討論会
    • 発表場所
      大阪府立大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 亜鉛ポルフィリン化合物の単一ナノ粒子分光2008

    • 著者名/発表者名
      宇和田貴之, 細川陽一郎, 岡野和宣, 増原宏
    • 学会等名
      第2回分子科学討論会2008福岡
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Single particle light scattering spectroscopy and imaging of Au nanoparticle doped zeolite L cyrstals2008

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Uwada, Shuichi Hashimoto, Kouta Inoue, Hiroshi Masuhara, Tsuyoshi Asahi
    • 学会等名
      The 5th Asian Photochemistry Conference 2008
    • 発表場所
      Beijing, China P. R.
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Laser Tsunami Crystallization and Laser Trapping Crystallization : A Challenge for Molecular Materials Study2008

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara, Yoichiroh Hosokawa, Teruki Sugiyama, Atsushi Miura, and Takayuki Uwada
    • 学会等名
      The 2nd Japan-Taiwan Joint Symposium on Organized Nanomaterials and Nanostructures Related to Photoscience
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] Chap.28 in Molecular Nanodynamics(Eds : H.Fukumura, M.Irie, Y.Iwasawa, H.Masuhara, K.Uosaki, vol.1)2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara, Yoichiroh Hosokawa, Takayuki Uwada, Guillaume Louit, Tsuyoshi Asahi
    • 出版者
      Berlin, Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Molecular Nano Dynamics : Spectroscopic Methods and Nanostructures vol.1 (Eds : H. Masuhara, H. Fukumura)2009

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masuhara, Yoichiroh Hosokawa, Takayuki Uwada, Guillaume Louit, Tsuyoshi Asahi
    • 総ページ数
      704
    • 出版者
      Berlin, Wiley-VCH, 2009
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [図書] ナノイメージング, 和田昭允編2008

    • 著者名/発表者名
      宇和田貴之, 朝日剛, 増原宏
    • 総ページ数
      572
    • 出版者
      NTS, 2008
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://mswebs.naist.jp/LABs/masuhara/index.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://raisha.nctu.edu.tw/index-j.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://mswebs.naist.jp/LABs/masuhara/index.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://raisha.nctu.edu.tw/index-j.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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