ナノ量子センサーによるAll-opticalな細胞内熱伝導計測

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K15053
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分43040:生物物理学関連
• 研究機関: 京都工芸繊維大学 (2023); 大阪大学 (2021-2022)
• 研究代表者: 外間 進悟 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 助教 (00757635)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: カーボン量子ドット / 細胞 / 温度

研究成果の概要

カーボン量子ドット（CQD）は従来の重金属を含む量子ドットに代わる毒性の低い量子ドットとして近年注目されている。本研究では、新規All-optical細胞温度センサとしてAnthraquinone derivativesを骨格とするCQDの開発を行った。研究の結果、合成に使用するアントラキノンの構造を変化させることにより、蛍光強度、レシオ、寿命温度計など、さまざまなタイプの温度計して機能させることに成功した。CQDと蛍光寿命イメージング技術を組み合わせることにより、細胞内の蛍光寿命マッピングに成功し、CQDの細胞温度計としての可能性を示した。

自由記述の分野

生物物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで細胞内の温度計測結果にはプローブに内在する問題から疑義（高周波磁場による細胞温度への干渉・細胞環境への好ましくない応答）があった。この問題を解決するCQD温度センサーはこれまでのセンサーに取って代わる可能性を秘めており有用性が高い。また本研究結果により、細胞内局所に形成される異常な高温は真に生命現象に由来するものか、あるいはプローブの特性に由来するアーティファクトか、という生物学的な重要な問いに対する答えを得られる可能性があり大きなインパクトを持つと考える。合成が容易であることから、様々な研究者が研究に取り入れることが可能であり、波及効果が大きい。