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2018 年度 実績報告書

高輝度フラッシュ光源による「水の窓」波長域軟X線顕微鏡の高空間分解能化

研究課題

研究課題/領域番号 16H03902
研究機関東北大学

研究代表者

江島 丈雄  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80261478)

研究分担者 加道 雅孝  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子ビーム科学研究部門, 室長代理(定常) (30360431)
刀袮 重信  東京電機大学, 理工学研究科, 特別専任教授 (70211399)
東口 武史  宇都宮大学, 工学部, 教授 (80336289)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードレーザープラズマ光源 / 軟X線顕微鏡 / 水の窓 / アポトーシス / リン酸基 / ヌクレオチド / P-L2,3吸収端
研究実績の概要

研究目的に基づき、平成30年度は主としてアポトーシス細胞の各段階を軟X線により可視化するためにリン酸基に注目して研究を行った。以下研究目的に沿って説明する。
①軟X線光源の高輝度化は、29年度にほぼ達成したので今年度は主にその成果を利用して撮像実験を行った。その他にターゲットにBiの他にPtを用いて発光波長を変え、実験室光源における軟X線波長の違いによる細胞像の違いを調べた。その結果主にC原子の分布を可視化できることが明らかになった。
②照明光学系に関しては29年度に開発したCr/Sc/Mo多層膜を蒸着したトロイダルミラーを用いた他、BiとPtターゲットによる発光波長の違いを調べるためにAuを蒸着したトロイダルミラーも使用した。
③アポトーシス過程の軟Ⅹ線撮像を行うために、アポトーシス過程で変化するDNA中のリン酸基の化学結合状態に注目し、P-L2,3吸収端におけるスペクトル構造変化の確認とその構造変化を利用した可視化を行った。測定は分子科学研究所UVSOR BL4U STXMビームラインを用いた。DNAの構造単位となるヌクレオチドの連結個数の変化によるP-L2,3吸収端構造の変化を確認し、さらにプラスミドのリン酸基の切断の有無によりP-L2,3吸収端構造変化の確認も行った。さらにその結果を分子軌道計算により再現を試みたところ、非占有状態におけるP3d軌道を取り入れる、P原子に隣接する原子の効果を取り入れることで、ヌクレオチドの分子構造の変化によりP-L2,3吸収端のスペクトル構造に変化が現れることが明らかになった。さらにこれらの吸収端構造変化を利用してアポトーシス細胞の変化の変化の様子の可視化を試みたところ、再現性の確認がまだ必要な測定結果ではあるが、リン酸基により変化する結果が得られた。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] University College Dublin(アイルランド)

    • 国名
      アイルランド
    • 外国機関名
      University College Dublin
  • [国際共同研究] Czech Technical University in Prague(チェコ)

    • 国名
      チェコ
    • 外国機関名
      Czech Technical University in Prague
  • [国際共同研究] School of Nuclear Science and Technology(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      School of Nuclear Science and Technology
  • [雑誌論文] Quantitative Distribution of DNA, RNA, Histone and Proteins Other than Histone in Mammalian Cells, Nuclei and a Chromosome at High Resolution Observed by Scanning Transmission Soft X-Ray Microscopy (STXM)2019

    • 著者名/発表者名
      Shinohara Kunio、Tone Shigenobu、Ejima Takeo、Ohigashi Takuji、Ito Atsushi
    • 雑誌名

      Cells

      巻: 8 ページ: 164~164

    • DOI

      10.3390/cells8020164

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of laboratory-type soft X-ray microscope, CXRM, in Water-window using LPP light source2018

    • 著者名/発表者名
      Ejima Takeo、Ono Yuichi、Ito Keisuke、Kawasaki Hiromu、Higashiguchi Takeshi、Tone Shigenobu、Hatano Tadashi
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis

      巻: 24 ページ: 214~215

    • DOI

      10.1017/S1431927618013417

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Efficiency of Back-illuminated CMOS Sensor with 1.4×1.4 μm2 Pixel Size2018

    • 著者名/発表者名
      Ejima Takeo、Hatano Tadashi
    • 雑誌名

      Microscopy and Microanalysis

      巻: 24 ページ: 322~323

    • DOI

      10.1017/S1431927618013922

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of short pulse duration of carbon dioxide lasers on extreme ultraviolet emission from laser-produced plasmas2018

    • 著者名/発表者名
      Amano Reiho、Dinh Thang-Hung、Sasanuma Atsushi、Arai Goki、Hara Hiroyuki、Fujii Yusuke、Hatano Tadashi、Ejima Takeo、Jiang Weihua、Sunahara Atsushi、Takahashi Akihiko、Nakamura Daisuke、Okada Tatsuo、Sakaue Kazuyuki、Miura Taisuke、O’Sullivan Gerry、Higashiguchi Takeshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 070311~070311

    • DOI

      10.7567/JJAP.57.070311

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characteristics of soft x-ray and extreme ultraviolet (XUV) emission from laser-produced highly charged rhodium ions2018

    • 著者名/発表者名
      Barte Ellie Floyd、Hara Hiroyuki、Tamura Toshiki、Gisuji Takuya、Chen When-Bo、Lokasani Ragava、Hatano Tadashi、Ejima Takeo、Jiang Weihua、Suzuki Chihiro、Li Bowen、Dunne Padraig、O'Sullivan Gerry、Sasaki Akira、Higashiguchi Takeshi、Limpouch Jiri
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 123 ページ: 183301~183301

    • DOI

      10.1063/1.5024344

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Selection of target elements for laser-produced plasma soft x-ray sources2018

    • 著者名/発表者名
      Tamura Toshiki、Arai Goki、Kondo Yoshiki、Hara Hiroyuki、Hatano Tadashi、Ejima Takeo、Jiang Weihua、Suzuki Chihiro、O’Sullivan Gerry、Higashiguchi Takeshi
    • 雑誌名

      Optics Letters

      巻: 43 ページ: 2042~2042

    • DOI

      10.1364/OL.43.002042

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] hemical Bonding State Change of Phosphodiester Bonds in Plasmid DNA2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ejima, T. Ohigashi, M. Kado, and S. Tone
    • 雑誌名

      UVSOR Activity Report

      巻: 2017 ページ: 157-157

  • [雑誌論文] Development of back-illuminated soft X-ray imaging device with a pixel size of 1.4 × 1.4 μm22018

    • 著者名/発表者名
      T. Ejima, T. Hatano
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report

      巻: 34 ページ: 2016G672-1-2

  • [雑誌論文] Discrimination of DNA and RNA distribution in a mammalian cell by scanning transmission soft X-ray microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Shinohara Kunio、Ito Atsushi、Ohigashi Takuji、Kado Masataka、Tone Shigenobu
    • 雑誌名

      Journal of X-Ray Science and Technology

      巻: 26 ページ: 877~884

    • DOI

      10.3233/XST-180392

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantitative analysis of mammalian chromosome by scanning transmission soft X-ray microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Shinohara K、Ohigashi T、Tone S、Kado M、Ito A
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 194 ページ: 1~6

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2018.07.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cilostazol May Decrease Plasma Inflammatory Biomarkers in Patients with Recent Small Subcortical Infarcts: A Pilot Study2018

    • 著者名/発表者名
      Saji Naoki、Tone Shigenobu、Murotani Kenta、Yagita Yoshiki、Kimura Kazumi、Sakurai Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases

      巻: 27 ページ: 1639~1645

    • DOI

      10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2018.01.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 人工海水の止水飼育下でのベニクラゲの若返り, クラゲ芽形成, 並びに第2回目の若返りの初記録2018

    • 著者名/発表者名
      大塚玲桜, 藤瀬弦汰, 久保田信, 刀祢重信
    • 雑誌名

      日本生物地理学会会報

      巻: 73 ページ: 1901~94

    • 査読あり
  • [学会発表] BiターゲットLPP光源を用いた軟X線顕微鏡CXRM2018

    • 著者名/発表者名
      江島丈雄、小野祐一、伊藤圭祐、川崎大夢、羽多野忠、刀祢重信、東口武史
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] SX-STED用シンチレーターの探索2018

    • 著者名/発表者名
      江島丈雄、黒澤駿介、山路晃広、羽多野忠、若山俊隆、東口武史、北浦守
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] ピクセルサイズ1.4×1.4μm2の背面照射型軟Ⅹ線撮像素子の量子効率2018

    • 著者名/発表者名
      江島丈雄、羽多野 忠
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Quantum efficiency of back-illuminated CMOS sensor with 1.4×1.4 µm2 pixel size2018

    • 著者名/発表者名
      Takeo EJIMA and Tadashi HATANO
    • 学会等名
      14th International conference on x-ray microscopy
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of laboratory-type soft X-ray microscope, CXRM, in Water-window using LPP light source2018

    • 著者名/発表者名
      Takeo Ejima, Yuichi Ono, Keisuke Ito, Hiromu Kawasaki, Takeshi Higashiguchi, Shigenobu Tone and Tadashi Hatano
    • 学会等名
      14th International conference on x-ray microscopy
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of apoptosis induced by actin C-terminal 15 kDa fragment2018

    • 著者名/発表者名
      Kamiyama H, Ito N, Tone S, Tanaka M
    • 学会等名
      American Society of Cell Biology
    • 国際学会

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公開日: 2019-12-27  

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