| 研究課題/領域番号 |
21K19913
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分90:人間医工学およびその関連分野
|
|---|
| 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, 准教授 (70723253)
|
|---|
| 研究分担者 |
江本 顕雄 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任准教授 (80509662)
吉井 一倫 徳島大学, ポストLEDフォトニクス研究所, 特任准教授 (90582627)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
|
|---|
| キーワード | デュアルコム干渉計 / 活動電位 / 細胞膜電位 / 非標識測定 / 非標識イメージング / デュアルコム分光 / ITO薄膜 / 電界 / 光学計測 / デュアルコム分光法 / ラベルフリー |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
細胞膜に生じる80 mVから90 mVに及ぶ電位変化は、細胞膜の誘電率テンソルに変化を及ぼすと考えられる。この誘電率のわずかな変化を、精密測定が可能なデュアルコム分光法によって捉える事を提案する。デュアルコム分光法は物質の光学特性の超精密測定を高速で行うことができる手法であり、ナノ秒単位で変化する細胞の活動電位を捉える事ができる可能性がある。そこで本研究では、光周波数コムを細胞膜や細胞膜を模した非生体サンプルに照射し、サンプルに加えた電場によって生じる光学特性の変化を精密に測定・分析する。
|
| 研究成果の概要 |
細胞は電気的活動を介して生理学的に機能する。細胞の電気的活動に対して電極による接触計測や、電位感受性色素による光学マッピングが行われるが、単一細胞や摘出臓器にしか用いることができず、臨床応用できない。我々はサンプルに光周波数コムを透過させ、参照用の光周波数コムとの干渉波を解析するデュアルコム干渉計を構築した。生体計測の前段階として、細胞膜を模してガラスの両面に導電性薄膜コーティングしたサンプルを作成し、導電性薄膜間に電位差を印加してデュアルコム干渉計で計測を行ったところ、電位依存性に干渉波の位相が変化した。本実験により、細胞膜の電位変化を非接触・非標識で計測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 |
これまで細胞膜電位の変化は電極による接触計測や、電位感受性色素による光学マッピングによって達成されてきたが、前者は単一細胞にしか応用できず、後者は色素の毒性のため生体に直接用いることができない。このため、人体で細胞の電気的活動を直接知る方法が存在しない。我々は非生体試料ではあるが細胞膜を模したサンプルを作成し、2枚の薄膜間で電位差を生じた時に透過光の微細な位相変化が生じることを示した。今後、反射光学系での検証など改良を必要とするが、我々の研究成果が生体で応用されれば、神経や筋肉など多くの細胞の電気的活動を非接触・非標識で計測出来るようになる可能性がある。
|
