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2018 年度 実績報告書

SBWにおける生体深部高精細蛍光イメージングシステムの開拓

計画研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 15H05950
研究機関東京理科大学

研究代表者

曽我 公平  東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 教授 (50272399)

研究分担者 上村 真生  東京理科大学, 基礎工学部材料工学科, 講師 (80706888)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
キーワードSBW / 近赤外 / 蛍光 / 深部 / イメージング
研究実績の概要

本研究班では生体において極めて高い観察深度を期待できるSBWにおける生体深部高精細蛍光イメージングシステムの実現に向けて次の3つの課題の達成に取り組
むことを計画した。(課題1)種々のイメージングシーンに対応する明るい蛍光プローブの開発、(課題2)毛細血管、神経、脳を描出するための高精細イメージ ングシステムの開発、(課題3)数cmの観察深度を生かしたCTおよび共焦点原理による三次元イメージングの実現。
本研究の具体的な目標到達点に対し、本年度はそれぞれ次の通りの研究を実施することを目標とし、成果を得た。
(課題1)種々のイメージングシーンに対応する明るい蛍光プローブの開発:疎水コア、親水プローブに色素を内包したプローブにおいて、種々の高分子疎水コア素材を用いて試料を作製し、評価することにより、従来よりもはるかに明るい蛍光強度で、安定性の高い蛍光プローブを得ることができた。(課題2)毛細血管、神経、脳を描出するための高精細イメージングシステムの開発:OTN-NIR実体顕微鏡について、三次元撮像に向けて、シートレーザー方式による撮像系の設計と予備試験を行った。(課題3)数cmの観察深度を生かしたCTおよび共焦点原理による三次元イメージングの実現:マウスに投与した蛍光体の分布を蛍光撮像するとともに、MRIのコントラスト映像を得ることができた。したがってMRIとSBW蛍光イメージングのマルチモーダルイメージングを実現できた。(新規課題1)生体透明化試薬を新たに開発し、従来数日かかっていた透明化を1時間で可能にする試薬を開発した。この試薬を用いて根本班と共同でマウスの脳の蛍光イメージングを行い、そのメリットを実証した。(新規課題2)パルスイレーザーを光源としたSBW蛍光CT撮像装置を作製し、蛍光寿命イメージングを可能にした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究実績の概要に述べた通り順調に進行している。さらに領域内の他の班との連携を推進するとともに進行に伴い生じた新たな問題提起を行っている。

今後の研究の推進方策

課題1.種々のイメージングシーンに対応する明るい蛍光プローブの開発:これまでに得られたプローブコア素材の溶解度パラメーターと蛍光強度、安定性の関係を明らかにするとともに、プローブにターゲット能を付与し、その性能を評価する。また、新たな近赤外蛍光物質の探索を開始する。
課題2.高精細イメージング:実体顕微鏡にシートレーザー原理による三次元撮像装置を付与し、神経や新生血管を描出可能な系で三次元撮像を試みる。
課題3.OTN-NIR蛍光イメージの三次元化:CT原理による三次元化において、タイゲートイメージングを応用して得られた蛍光寿命から温度をはじめとする種々の不可視パラメーターを三次元描出する。本研究は横田計画班との共同により進めている。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Delayed Increase in Near-Infrared Fluorescence in Cultured Murine Cancer Cells Labeled with Oxygen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes2019

    • 著者名/発表者名
      Sekiyama Shota、Umezawa Masakazu、Iizumi Yoko、Ube Takuji、Okazaki Toshiya、Kamimura Masao、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 35 ページ: 831~837

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b03789

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 近赤外蛍光プローブによる生体内イメージング法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      上村 真生、曽我 公平
    • 雑誌名

      ぶんせき

      巻: 2019 ページ: 114 - 117

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature Sensing of Deep Abdominal Region in Mice by Using Over-1000 nm Near-Infrared Luminescence of Rare-Earth-Doped NaYF4 Nanothermometer2018

    • 著者名/発表者名
      Sekiyama Shota、Umezawa Masakazu、Kuraoka Shuhei、Ube Takuji、Kamimura Masao、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 16979-1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35354-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 近赤外蛍光イメージングプローブ2018

    • 著者名/発表者名
      曽我公平、上村真生
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 36 ページ: 3526-3527

  • [雑誌論文] 希土類含有セラミックスナノ粒子のがん診断・医療への応用2018

    • 著者名/発表者名
      上村 真生、曽我 公平
    • 雑誌名

      FC Report

      巻: 36 ページ: 157-160

  • [雑誌論文] Visualization of Strain in Elastic Silicone Polymers Using Fluorescence Energy Transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Yeroslavsky Gil、Kamimura Masao、Inoue Ryo、Kogo Yasuo、Soga Kohei
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 31 ページ: 533~540

    • DOI

      https://doi.org/10.2494/photopolymer.31.533

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of Biophotonics with Near Infrared Excitation for Theranostics2018

    • 著者名/発表者名
      Soga Kohei、Kamimura Masao
    • 雑誌名

      Drug Delivery System

      巻: 33 ページ: 223~230

    • DOI

      https://doi.org/10.2745/dds.33.223

    • オープンアクセス
  • [学会発表] OTN(over-1000-nm) NIR PHOSPHORS FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA, Gil YEROSLAVSKY, Karina NIGOGHOSSIAN, Masakazu UMEZAWA, Kyohei OKUBO and Masao KAMIMURA
    • 学会等名
      International Symposium for Phosphor Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Materials and System Development for Near Infrared Biophotonics with Transparency [Plenary]2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA
    • 学会等名
      ADVANCED CERAMICS AND APPLICATION VII
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rare-earth doped ceramic nanophosphors for applications in nanomedicine2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nigoghossian, G. Yeroslavsky, M. Umezawa, K. Okubo, M. Kamimura, K. Soga
    • 学会等名
      Maresias-SP
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of Rare-Earth Doped Ceramic Nanomaterials for OTN-NIR Biomedical Photonics2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA
    • 学会等名
      International Conference on Semiconductors, Optoelectronics and Nanostructures (ICSON 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] OTN近赤外光のメディカルフォトニクス応用2018

    • 著者名/発表者名
      曽我 公平
    • 学会等名
      第27回日本がん転移学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Polymer Nanocomplex for Near Infrared Biophotonics2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Soga, Masao Kamimura, Masakazu Umezawa
    • 学会等名
      The 35th International Conference of Photopolymer Science and Technology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 希土類とバイオメディカルイメージング2018

    • 著者名/発表者名
      曽我公平
    • 学会等名
      第34回希土類討論会
    • 招待講演
  • [備考] 共鳴誘導で革新するバイオイメージング

    • URL

      https://reso.m.ehime-u.ac.jp/

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公開日: 2019-12-27  

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