| 研究課題/領域番号 |
19H02107
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
江上 力 静岡大学, 工学部, 教授 (70262798)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | レーザー顕微鏡 / 微粒子 / 非線形光学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，リポソームや高分子NPなどのDDS(Drug Delivery System)微粒子の表面・内部のナノ構造や薬理特性を解析するために，ベクトリアルな偏光干渉系と光波混合光学系を用いた新たな非線形レーザ顕微鏡を開発し，保存溶液やマトリックス中で分光測定可能な超解像タイムラプスイメージング法を提案する．被測定微粒子に静的に備わる光学的な非線形分極にタグ機能を持たせ，これをDDSの3次元計測に利用する，当方独自のラベルフリー顕微計測技術の開発が目的である．
具体的には，超解像レーザ顕微光学系の設計・構築と特性評価および，３次元構造解析のための高CTF（Contrast Transfer Function）実現が主課題となる．特に研究期間の前半では，共焦点顕微鏡へのベクトリアル光波混合光学系の導入とベクトリアル偏光干渉光学系の導入を当初予定していた．本システムでは，光軸方向にも高い空間分解能を持たせた上，吸収媒体による極微小散乱光の局所計測を実現するために，通常の共焦点光学系に入射三光波と出射一光波がコリニア―な光軸配置を有する，ベクトリアル四光波混合系を導入しなればならない．ところが肝心なレーザ光源や電子部品も思うように調達でなかったため、既存所有の代替品を使って研究を進めてきた．そのため，通常のミクロンサイズの非線形光学媒質では容易に実現可能な四光波混合干渉計でも，被測定対象のナノ微粒子で目的とする波長の光波混合が実現可能か否かを実験的に確かめることが現在もできていない．以上の理由から，予定していた初年度・次年度の目標をほとんど達成することができなかった．但しそんな状況下でも，数百ナノメートルサイズの色素ドープ微粒子からのベクトリアルな位相共役光の発生には成功した．この光は非線形テンソル性のみならず，ベクトリアル性も保持していることが確認できた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
上記研究実績の概要でも述べたが，2020年度は2019年度に引き続き，世界的にコロナウィルスの収束が見通せなかった上，米国による中国への安全保障強化の影響から，本顕微鏡のキーデバイスであるレーザ光源も安全保障申請対象物品となってしまい，昨年春に改めて米国政府へ同申請を行った．ところが，今年に入っても未だその審査結果が届かなかった上，さらにロシアへの安全保障強化まで重なってしまい，レーザを調達する目途が全く立たない状況である．対象とするタイプのDDS微粒子では特殊な波長のレーザ光源を使用するため，同レーザは日本では製造されておらず，代替品が見つからない状況である．そのため，既存のレーザ波長に対応したクロモファドープ微粒子での実験しかできず，マルチ波長での分光光学系を導入する共焦点顕微鏡を構築することができなかった．加えて，DDS分光が主に研究されている欧州での国際会議にて，情報収集と成果発表を兼ねた渡航を予定していたが，これについてもコロナウィルスの影響で，論文投稿していた全ての学会がさらに１年延期となってしまった．
以上の理由から，研究課題の進歩状況は非常に遅れていると言わざるを得ない．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度の研究においても，共焦点顕微鏡へのベクトリアル光波混合光学系の導入と，共焦点顕微鏡へのベクトリアル偏光干渉光学系の導入に取り組む予定である．ただし，上述した研究の遅れを取り戻すため，年度替わりの4月早々，光電子部品の調達可否について再度問い合わせているところだが，海外のメーカーで製造される部品・材料が主となるため，2年経った現在も，入荷の目途が全くたたないとの回答だった．さらに2021年初めに申請した米国安全保障審査も未だ通っておらず，肝心なレーザ光源が調達できていないため，最悪の場合の善後策を現在検討中である．既に所有しているレーザ光源に共鳴波長を有する代替DDS微粒子が存在するか否かについても調査する．また，光波混合光学系や偏光干渉光学系共に，サブミクロンからナノメートルの空間領域での，光波制御が必要となるため，特に光軸配置や干渉計構築の精度が既存のビームアライナー・オートコリメータ等では対応が非常に難しいところだが，ナイフエッジ法や臨界角法など，一般的な光学手法に自作の回路系を組み込むことで代替とすることができるか否かなどについても検討する．
本研究課題を申請した時点では全く予想もできなかった状況となってしまったため，DDS微粒子のタイプやそれに対応するレーザ光源の波長の変更，光学系の構築方法変更などを改めて再検討する必要がある．
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