100nm分解能の多光子レーザーサージェリーの研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450032
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 中村 收 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90192674)
• 研究分担者: 杉浦 忠男 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (60304010) ; 井上 康志 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60294047) ; 高松 哲郎 京都府立医科大学, 医学部, 教授 (40154900)
• キーワード: フェムト秒レーザー / 非線形光学 / 多光子過程 / ナノバイオロジー / カルシウム 波 / 細胞加工

研究概要

初年度で得られた実験的及び理論的知見に対し、生物学的(高松)および光学的(中村)総合評価を行い、実際にナノサージェリーとして、生体内の各部の加工精度を制御する手法について、考え得る最適値を求めた.この当面の最適な手法を用いて、ラットの赤血球、心筋細胞膜、毛細血管壁等を再び、サブミクロン分解能で手術・加工した.この結果を一応の評価基準とし、次に、オワンクラゲの蛍光性蛋白質(GFP)を遺伝子操作により導入された、マウスやゼブラフイッシュの胚をサブミクロンで加工し、その加工部位と機能・組織発現の関係を調べた.このような手法により、特に、脳の発生過程の追跡や最終的には胚の構造と成体の脳の構造の1対1マッピングが可能であるかを探った.
また、近年考案されつつある各種の高分解能化手法、例えぱ4π共焦点光学系等の手法と結合した際のトータルの振る舞いなども検討した.得られた知見をもとに、ビーム走査技術を用いて実際に細胞などを3次元的に加工可能な顕微鏡光学系やビーム走査法を研究し、細胞のナノメートルオーダーでの部分的破壊とその後の機能発現の関係について実験的に調べた.

研究成果

• [文献書誌] N.Smith, K.Fujita, O.Nakamura, S.Kawata: "Three-dimentional subsurface microprocessing of collagen by ultrashort laser pulses"Applied Physics Letters. 78・7. 999-1001 (2001)
• [文献書誌] N.Smith, K.Fujita, T.Kaneko, K.Kato, O.Nakamura, S.Kawata, T.Takamatsu: "Generation of calcium waves in living cells by pulsed-laser-induced photodisruption"Applied Physics Letters. 79・8. 1208-1210 (2001)
• [文献書誌] K.Goto, T.Nakagawa, O.Nakamura, S.Kawata: "An implantable power supply with an optically rechargeable lithium battery"IEEE Trans.Biomed.Eng.. 48・7. 830-833 (2001)
• [文献書誌] K.Goto, T.Nakagawa, O.Nakamura, S.Kawata: "Near-infrared light transcutaneous telemetry system having an implantable transmitter driven by external laser irradiation"Rev.Sci.Instrum.. 72・7. 3079-3085 (2001)
• [文献書誌] M.Gu, D.Day, A.O.Nakamura, S.Kawata: "Three-dimensional coherent transfer function for reflection confocal microscopy in the presence of refrctive-index mismatch"J.Opt.Soc.Am.A. 18・8. 2002-2008 (2001)
• [文献書誌] Y.Kawata, M.Murakami, C.Egami, O.Suhihara, N.Okamoto, M.Tsuchimori, O.Watanabe, O.Nakamura: "Nonoptically probing near-field microscopy for the observation of biological living specimens"Applied Physics Letters. 78・15. 2247-2249 (2001)