集光フェムト秒レーザーが蛋白質溶液および細胞に引き起こす非線形現象の制御

2009 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 19686007
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学 (2008-2010); (財)濱野生命科学研究財団 (2007)
• 研究代表者: 細川 陽一郎 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 特任准教授 (20448088)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: フェムト秒レーザー / 原子間力顕微鏡 / 蛋白質 / 細胞 / 衝撃波

研究概要

高強度の近赤外フェムト秒レーザーパルスを水に集光すると、多光子吸収によりその集光点で爆発的な水の形態変化が誘起され、衝撃波およびキャビテーションバブルが発生する。細胞の70%以上の成分は水であり、同様の現象が生細胞内でも引き起こされる。本研究は、原子間力顕微鏡(AFM)を利用した新規な微小領域圧力測定方法を駆使し、フェムト秒レーザーを蛋白質溶液および細胞に集光したときに発生する衝撃波およびキャビテーションバブルの時間的・空間的発展を明らかにし、それを利用した単一細胞および蛋白質溶液の高度な制御方法の確立を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Gene Delivery Process in a Single Animal Cell after Femtosecond Laser Microinjection (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Hosokawa, S. Iguchi, R. Yasukuni, Y. Hiraki, C. Shukunami, H. Masuhara
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci. Vol.255 ページ: 9880-9884
  • 査読あり
• [雑誌論文] Correlation between cell morphology and aggrecan gene expression level during differentiation from mesenchymalstem cells to chondrocytes (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Takagi, T. Kitabayashi, S. Koizumi, H. Hirose, S. Kondo, M. Fujiwara, K. Ueno, M. Hiroaki, Y. Hosokawa, H. Masuhara, S. Wakitani
  • 雑誌名: Biotechnol. Lett. Vol.30 ページ: 1189-1195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoparticle injection to single animal cells using femtosecond laser-induced impulsive force (2008)
  • 著者名/発表者名: A. Yamaguchi, Y. Hosokawa, G. Loit, T. Asahi, H. Masuhara
  • 雑誌名: Appl. Phys. A Vol.93 ページ: 39-43
  • 査読あり
• [学会発表] CREST講演会「光で拓く細胞から染色体の世界」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 細川陽一郎
  • 学会等名: 基礎医学のためのフェムト秒レーザー衝撃力による異種細胞間の個別接着力評価
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-08-20
• [学会発表] フェムト秒レーザー衝撃波を利用した新しい細胞操作と生命科学研究への展開 (2008)
  • 著者名/発表者名: 細川陽一郎
  • 学会等名: 第31回日本生物学会年会第81回日本生化学会大会合同大会
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2008-12-09
• [学会発表] Micro-activation of Cultured Animal Cells by Focused Femtosecond Laser (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Hosokawa, H. Masuhara
  • 学会等名: 6th International Conference on Photo-Excited Processes and Applications (ICPEPA2008)
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2008-09-09
• [備考]
  • URL: http://hskw.jp