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電子顕微鏡による生きたナノ微細構造の解析~昆虫の多様な機能をサブセルラー化する~

公募研究

研究領域生物多様性を規範とする革新的材料技術
研究課題/領域番号 15H01598
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関浜松医科大学

研究代表者

高久 康春  浜松医科大学, 医学部, 特任助教 (60378700)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2016年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード電界放出形走査電子顕微鏡 / 高真空 / 含水状態 / NanoSuit / 電子顕微鏡 / 生きたまま
研究実績の概要

我々は、昆虫が潜在的に備えているバリアー能を模倣・利用するという新しい視点から革新的電子顕微鏡技術(NanoSuit法)の開発に取り組んできた。既にこの方法を五界説で示される原核生物、原生生物、菌類、植物、動物に適用し、従来のものとは全く異なる画像を得ている。本研究ではこの技術を展開し、アリ・クモ・セミ・ハムシ・雪虫などの、頭部、脚先、感覚器等に注視し、多様な昆虫の表面の網羅的データ化を行ない、これまでに報告されていなかった表面構造を明らかにした。これらの成果は今後、論文および書籍として発表する。さらにNanoSuit法に、エネルギー分散型X線分析(EDS)による元素分析法を組み合わせて、これまで誰も成し得なかった生体の超微細構造を壊すことなく、生きたまま・濡れたままの状態で元素分析することにも成功した。また我々は、切除したばかりの昆虫の組織をFE-SEM内で含水状態のまま観察する為に、昆虫の体表面物質を規範とし、グリセリンなどを主成分とするSurface Shield Enhancer(SSE)の開発に成功した(国際出願番号PCT/ JP2015/052404)。切り出した組織を、何も処理することなくそのまま高真空に曝すと重量は60%ほど減少する。これに対し、新規SSE溶液で処理しNanoSuitを形成させると、減少率は10%未満となり高いバリア能を発揮することが示唆された(Takaku et al, 2017他)。このように、多様な生物試料を含水状態のままFE-SEMで観察・解析することに成功したが、本研究ではさらに、人工物のゲルをNanoSuit法で保護する技術開発を行なった。水の凝集力を高める生物の仕組みを規範とし、NanoSuit形成用の新規溶液を作成し、人工物のゲルの濡れたままの観察を可能とした(論文作成中)。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A modified ‘NanoSuit’ preserves wet samples in high vacuum: direct observations on cells and tissues in field-emission scanning electron microscopy.2017

    • 著者名/発表者名
      Takaku Y, Suzuki H, Kawasaki H, Ohta I, Ishii D, Hirakawa S, Tsutsui T, Matsumoto H, Takehara S, Nakane C, Sakaida K, Suzuki C, Muranaka Y, Kikuchi H, Konno H, Shimomura M, Hariyama T
    • 雑誌名

      R Soc Open Sci

      巻: なし 号: 3 ページ: 160887-160887

    • DOI

      10.1098/rsos.160887

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 生きた生物試料のSEM観察を可能にする表面処理:ナノスーツ法2017

    • 著者名/発表者名
      高久 康春, 針山 孝彦
    • 雑誌名

      表面技術

      巻: 68(4) ページ: 178-180

    • NAID

      130006602026

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Biomimetic Biofilm としてのNanoSuit:生態観察の革新的手法2016

    • 著者名/発表者名
      高久 康春, 鈴木 浩司, 針山 孝彦, 石井 大佑, 森 直樹, 平井 悠司, 下村 政嗣
    • 雑誌名

      表面科学

      巻: 37(5) ページ: 202-206

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A ‘NanoSuit’ surface shield successfully protects organisms in high vacuum: observations on living organisms in an FE-SEM2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Takaku, H. Suzuki, I. Ohta, T. Tsutsui, H. Matsumoto, M. Shimomura, T. Hariyama
    • 雑誌名

      Proceedings of The Royal Society B

      巻: 282巻1802号 号: 1802 ページ: 20142857-20142857

    • DOI

      10.1098/rspb.2014.2857

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dressing Living Organisms in the NanoSuit for FE-SEM Observation.2015

    • 著者名/発表者名
      Hariyama T, Takaku Y
    • 雑誌名

      JEOL News

      巻: 50(1) ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ナノスーツ法による生きたままの生物のSEM内生態観察2015

    • 著者名/発表者名
      針山 孝彦, 高久 康春, 鈴木 浩司, 石井 大佑, 下村 政嗣
    • 雑誌名

      表面科学

      巻: 36(4) ページ: 201-206

    • NAID

      130005065849

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A modified NanoSuit preserves living cells in FE-SEM.2017

    • 著者名/発表者名
      Sakaida K, Takaku Y(共筆頭著者), Kawasaki H, Shimomura M, Hariyama T
    • 学会等名
      American Society for Neurochemistry 2017
    • 発表場所
      米国(リトルロック)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノスーツ・真空下で命を守る宇宙服-生きたままの生体の構造と元素を電子顕微鏡分析2016

    • 著者名/発表者名
      松本 晴子, 高久 康春(共筆頭著者), 下村 政嗣, 針山 孝彦
    • 学会等名
      第65回 高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A modified “NanoSuit” preserves living eukaryotic cells in FE-SEM.2016

    • 著者名/発表者名
      Sakaida K, Takaku Y(共筆頭著者), Kawasaki H, Shimomura M, Hariyama T
    • 学会等名
      第38回 日本比較生理生化学会 東京大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] NanoSuit法による生きたままの培養細胞観察2016

    • 著者名/発表者名
      坂井田 佳奈, 高久 康春(共筆頭著者), 河崎 秀陽, 針山 孝彦
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会・第72回学術講演会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-06-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] NanoSuit法によるリアルな生物表面観察のバイオミメティクスへの展開2016

    • 著者名/発表者名
      高久 康春
    • 学会等名
      日本化学学会第96春期年会
    • 発表場所
      同志社大学、京都
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The NanoSuit method to observe the living mammalian tissue and cell.2016

    • 著者名/発表者名
      Takaku Y, Suzuki C, Hariyama T
    • 学会等名
      日本化学学会第96春期年会
    • 発表場所
      同志社大学、京都
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] "NanoSuit" preserves hydrous organic samples in high vacuum.2016

    • 著者名/発表者名
      Takaku Y
    • 学会等名
      International Symposium on Nature Inspired Technology (ISNIT 2016)
    • 発表場所
      Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-01-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] EGFRiによる皮膚障害:ナノスーツ法を応用した新たな評価法2015

    • 著者名/発表者名
      平川 聡史, 高久 康春, 石井 大佑, 針山 孝彦
    • 学会等名
      第53回日本癌治療学会学術集会
    • 発表場所
      国立京都国際会館、京都
    • 年月日
      2015-10-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] EGFRi-induced skin adverse events assessed by the NanoSuit2015

    • 著者名/発表者名
      Hirakawa S, Takaku Y, Ishii D, Hariyama T
    • 学会等名
      第75回日本癌学会学術総会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川
    • 年月日
      2015-10-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] トコトンやさしいバイオミメティクスの本「電子顕微鏡のための宇宙服」2016

    • 著者名/発表者名
      高久 康春
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      日刊工業新聞社
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] トコトンやさしいバイオミメティクスの本「電子顕微鏡のための宇宙服」2016

    • 著者名/発表者名
      高久 康春(下村政嗣 編著)
    • 総ページ数
      160
    • 出版者
      日刊工業新聞社
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 浜松医大、電子顕微鏡で生きた細胞観察

    • URL

      http://www.nikkei.com/article/DGXLASGG02H5O_V00C17A3TJM000/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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