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2018 年度 実績報告書

セラミックスナノ粒子を用いたSBWにおけるナノ温度イメージング基盤の確立

研究課題

研究課題/領域番号 16H04499
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 横田 秀夫  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
岸本 英博  琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80251213)
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) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード近赤外 / SBW / 蛍光 / 温度 / イメージング
研究実績の概要

2018実績ドラフト
研究実績の概要
「第2の生体の窓(SBW)」と呼ばれる1000~1700nmの波長域は、蛍光バイオイメージングにおいて従来の波長域に比べ約10倍の数cmにおよぶ観察深度を達成可能なことから近年にわかに注目を浴びている。また、蛍光強度比を用いたナノ温度イメージングは、プローブ濃度の影響を受けず、高解像度で三次元の温度の可視 化方法として注目を集める温度の可視化手法である。本研究では萌芽研究で確かな感触を得たセラミックスナノ粒子を用いたSBWにおけるナノ温度イメージングを、実用的かつ革新的な科学技術研究手法として材料とシステムの双方からその基盤を確立することを目的として研究を進めている。これまでの研究において、実際に経費でレシオメトリックにナノ温度イメージングを実施すると、光損失の原因となる吸収と散乱の波長特性が組織の構成要素、構成成分によって異なるため、温度イメージングは相対温度のイメージングにとどまることが分かった。そこで今年度の研究では希土類イオンの長い蛍光寿命とパルスレーザーを用いたタイムゲートイメージングシステムの構築を行い、蛍光寿命によりナノ温度イメージングが可能であることを示した。さらにはこれをCT原理と組み合わせ、3次元で蛍光寿命をマッピングするシステムを構築し、成功裏に三次元イメージングを実現した。生体深部が可能であることを存分に活用する意味で小動物における蛍光の三次元イメージングは重要であり、近赤外で、蛍光寿命の三次元分布を可能にした本研究成果は、生命現象解明に向けて新たな一石を投じる成果であるといえる。
したがって当初の設定目標を大きく超えた成果を得ることができた。

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

    (5件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Delayed Increase in Near-Infrared Fluorescence in Cultured Murine Cancer Cells Labeled with Oxygen-Doped Single-Walled Carbon Nanotubes2018

    • 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 / 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: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-018-35354-y

    • 査読あり / 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
      Phosphor Safari 2018 (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] Nanomatter Fluorescence Imaging in Animal Bodies2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei SOGA, Masao KAMIMURA, Masakazu UMEZAWA
    • 学会等名
      12th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications (CMCEE 2018)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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