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マウスなどの動物内に移植した細胞の動体観察や、その再生医療応用を目指し、生体深部の1細胞イメージングが可能な技術の開発を行う。令和1年度は以下の成果を得た。
1. Y2O3:Yb(2%)ナノ粒子を作製し深部細胞イメージングを行なった。このナノ粒子は波長980 nm励起で1030 nm付近に蛍光を呈する。Ybの濃度は蛍光強度に影響し、昨年度に蛍光強度が高くなるように決定した。得られたナノ粒子を細胞へ導入し、厚さ1 mmの皮膚ファントム越しに細胞のイメージングに成功した。また、ナノ粒子のみで同様の実験した場合は深さ1.7 mmまで計測可能であった。
2. Y2O3:Yb(2%)の量子収率を計測した。結果、量子収率は14.3%であった。従来報告されている二種の希土類イオンを用いた近赤外用のプローブでは10%以下であったので、希土類イオンの種類を一種類にしてエネルギー移動過程を無くすことで高い効率を得たと考える。
3. Ndイオンを用いた蛍光ナノ粒子プローブY2O3:Ndの作製を行い、深部イメージングを行った。このナノ粒子は波長820 nm励起で1050 - 1080 nm付近に蛍光を呈する。Ybイオンの時と同様、蛍光強度が高くなるようにNdイオン濃度を決定した。厚さ1.5 mmの皮膚ファントム越しにY2O3:Ndナノ粒子のイメージングに成功した。さらに、Y2O3:YbとY2O3:Ndのナノ粒子を用いて細胞の二色イメージングに成功した。
4. NaYF4を母材とした蛍光ナノ粒子プローブの作製に成功した。Y2O3よりもNaYF4を用いる方が明るい蛍光を呈することが知られている。
5. 深層学習を用いた細胞状態解析のために、畳み込みニューラルネットワークを用いた画像解析システムを構築した。
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