2018 年度研究成果報告書

深部超解像観察に向けた多光子過程を制御した蛍光顕微鏡の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	16K04983
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	光工学・光量子科学
研究機関	東京理科大学
研究代表者	須田亮東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (80250108)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	深部観察 / 多光子過程 / 蛍光顕微鏡 / 超解像イメージング
研究成果の概要	生体組織深部で高い分解能の蛍光観察を実現するため、蛍光標識となる蛍光タンパク質を意図的に褪色させる二光子励起法を確立し、時空間集光法による広視野二光子観察と合わせて、超解像蛍光イメージング技術を開発することを目的とした。eGFPの光褪色速度を測定したところ、二光子励起では励起状態吸収（ESA）誘起光の有無による変化量が小さく、超解像観察に必要な程度まで光褪色を制御することは困難であった。この原因を明らかにするため全反射照明型顕微鏡を構築し１分子観察を行った結果、ESAに続く電荷移動が可逆的な光明滅を引き起こしていること、不可逆的な光褪色はそれに連動して生じる副次的な現象であることが示唆された。
自由記述の分野	光工学および光量子科学関連
研究成果の学術的意義や社会的意義	蛍光タンパク質の褪色現象はその原因が明らかでないなか、超解像観察などにおいて積極的に利用されている。本研究では、深部観察に有効な二光子蛍光観察において褪色を利用することを試みたが、超解像観察に必要な程度まで褪色を制御することは困難であった。励起状態吸収に続く電荷移動が可逆的な光明滅を引き起こしていること、不可逆的な光褪色はそれに連動して生じる副次的な現象であることが原因と考えられ、これは褪色現象のさらなる解明と応用の展開に繋がるものである。