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電子制御波長可変中赤外線レーザーによる生体内糖鎖イメージング

研究課題

研究課題/領域番号 21K04987
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

前田 康大  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 技師 (10611733)

研究分担者 湯本 正樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (60585157)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード中赤外線 / 糖鎖 / 位相差顕微鏡 / 中赤外線波長可変レーザー / 中分子イメージング / 波長可変レーザー / 顕微鏡 / 分光 / イメージング
研究開始時の研究の概要

本研究では、赤外吸収分光法に機能的中赤外光源技術を適用した中赤外線分光イメージン グ装置を開発し、細胞表面に存在している糖鎖や、糖鎖を抗原とする腫瘍マーカー・薬剤の 生体内における挙動を無標識で可視化するための技術の確立を目標としている。この目標を 達成するために、電子制御波長可変中赤外線レーザーシステムと顕微鏡技術を基にした顕微 分光イメージングシステム及び計測技術を開発する。そして、開発した装置によって糖鎖を 抗原とする腫瘍マーカーや薬剤の迅速な可視化技術を確立し、効率的な薬剤スクリーニング や生体内の薬剤応答のライブイメージングなどの実現に必要な基礎的な計測手法の確立を目指す。

研究成果の概要

電子制御波長可変中赤外線レーザー光源の広帯域化を実施し、当初は約2.2~2.7umまでの利用に限定されていた発振波長域を、レーザー共振機内差周波発生(DFG)を適用する ことによって、中分子イメージングにより適した8~9um帯へ高効率に拡張することに成功した。また、中赤外線励起位相差顕微鏡による分子イメージングの技術的実証を行った。これらの成果から、電子制御波長可変中赤外線レーザー光源を用いた生体内分子イメージング技術を構築する為の基礎的な技術を確立したと言える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は中赤外線を利用した簡便かつ高度な中分子イメージングを実現するための基礎的な技術の検証を行った。中分子イメージングは現在研究開発が進められている中分子創薬の分野において重要な役割を果たすと期待される。中分子創薬には迅速かつ簡便にその機能性を検証する技術が求められている。具体的にはドラッグデリバリーの可視化が迅速かつ簡便になれば創薬のスピードも加速すると考えられる。本研究の成果は簡便・迅速な中赤外線を用いた中分子イメージング技術につながる、学術的にも社会的にも重要な成果であると言える。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023 2022

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 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Mid-infrared self-difference frequency generation via random quasi-phase-matching in Cr:ZnSe laser2024

    • 著者名/発表者名
      Yumoto Masaki、Miyata Kentaro、Kawata Yasushi、Wada Satoshi
    • 雑誌名

      Optics &Laser Technology

      巻: 169 ページ: 110161-110161

    • DOI

      10.1016/j.optlastec.2023.110161

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Noncritically phase-matched self-difference frequency generation using transition-metal doped chalcogenides2023

    • 著者名/発表者名
      Miyata Kentaro、Yumoto Masaki、Kawata Yasushi、Wada Satoshi、Imai Shinichi
    • 雑誌名

      Proceedings Volume 12405, Nonlinear Frequency Generation and Conversion: Materials and Devices XXII;

      巻: 12405 ページ: 1240507-1240507

    • DOI

      10.1117/12.2653039

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mid-infrared electronic wavelength tuning through intracavity difference-frequency mixing in Cr:ZnSe lasers2022

    • 著者名/発表者名
      Yumoto Masaki、Miyata Kentaro、Kawata Yasushi、Wada Satoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 3383-3386

    • DOI

      10.1038/s41598-022-20914-0

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Parametric downconversion via vibronic transition2022

    • 著者名/発表者名
      Miyata Kentaro、Yumoto Masaki、Kawata Yasushi、Imai Shinichi、Wada Satoshi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 47 号: 14 ページ: 3383-3383

    • DOI

      10.1364/ol.460560

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mid-Infrared Self-Difference Frequency Generation in Electronically Tuned Cr:ZnSe laser2023

    • 著者名/発表者名
      M. Yumoto, K. Miyata, Y. Kawata, and S. Wada
    • 学会等名
      The 12th Asia-Pacific Laser Symposium, APLS2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Difference Frequency Generation with Quasi-Phase Matching2023

    • 著者名/発表者名
      K. Miyata and M. Yumoto
    • 学会等名
      The 12th Advanced Lasers and Photon Source Conference, ALPS
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mid-Infrared Electronic Wavelength Tuning via Intracavity Difference-Frequency Mixing in Cr:ZnSe Laser2022

    • 著者名/発表者名
      M. Yumoto, K. Miyata, Y. Kawata, and S. Wada
    • 学会等名
      Advanced Solid State Lasers 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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