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2012 年度 実績報告書

走査型微小光共振器ラマンプローブ顕微鏡の開発と機械刺激に対する細胞応答の動態計測

研究課題

研究課題/領域番号 23657108
研究機関東京理科大学

研究代表者

由井 宏治  東京理科大学, 理学部, 准教授 (20313017)

キーワード細胞 / 走査型顕微鏡 / ラマン散乱 / 光共振器
研究概要

平成24年度はラマン励起方法と、機械刺激に対する細胞応答計測の実験的・解析的検討の両面を進めた。
まずラマン励起方法であるが、微小球を先端につけた走査型プローブを、ガラスキャピラリーを引き延ばし、先端を熱して丸める方法で作成したが、充分な光共振を得られるほどの真球を再現性良く作るのが困難であった。微小球共振器を使うことの本質的な理由は、多重反射による信号の増強と、界面選択性であるため、この部分については、界面選択性を獲得するために将来的には和周波発生法などの非線形分光を組み合わせて行うこととした。このとき、信号の増強を得るために、電子共鳴的な方法を使うことを検討し始めるに至った。この方法によれば、界面選択性を保ちつつも非接触で光圧による力学的刺激を与えることが可能になると思われる。試行的に、HeLa細胞を用いて、細胞の場所別の共鳴ラマン計測を行い、細胞突起部分と中央骨格部分でのラマンスペクトルの差異などの計測に成功した。
この変更を受けて、非接触で界面選択的に細胞の力学応答に伴う振動分光計測を実現するために、非接触での機械刺激に対する細胞の力学的応答部分の研究を進展させた。具体的には、光子密度を上げて、細胞表面に光圧による変位を生み出して、その緩和応答を計測する手法を進化させ、1kHZから1MHz帯域での非接触力学的刺激に対する細胞応答の計測に成功した。具体的には酵母細胞、がん細胞、線維芽細胞、枯草菌(芽胞を含む)の計測を行い、完全応答できる低周波数機械刺激を高周波数側へ持っていくと、だんだんと細胞が応答できなくなり、最終的に熱揺らぎの中に応答が埋もれていく様子(熱ゆらぎ由来のパワースペクトルが計測でき、非接触での機械刺激に対する細胞応答測定装置を開発することに成功した。豊かな力学応答は10kHzから100KHz帯域で観測されたため、時間分解能は秒程度が今後の目標となる。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2012

すべて 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] Noncontact Measurements on the Mechanical Properties of Biological Membranes in Single Living Cells by the Laser-Induced Surface Deformation Microscope2012

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Morisaku and Hiroharu Yui
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      20120923-20120928
  • [学会発表] レーザー誘起表面変位顕微鏡を用いた枯草菌生態サイクルの弾性的特性変化の追跡2012

    • 著者名/発表者名
      城戸 優梨子・森作 俊紀・朝井 計・由井 宏治
    • 学会等名
      日本分析化学会第61年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20120919-20120921
  • [学会発表] レーザー誘起表面変位顕微鏡を用いた細胞内小器官の弾性的特性の非接触計測2012

    • 著者名/発表者名
      城戸優梨子・蟻田彩子・森作俊紀・由井宏治
    • 学会等名
      第72回分析化学討論会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      20120519-20120520
  • [学会発表] Development of the Laser-Induced Surface Deformation Microscope and its Application to Noncontact Measurements on Viscoelastic Properties of Biological Membrane in a Living Cell2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroharu Yui and Toshinori Morisaku
    • 学会等名
      International Association of Colloid and Interface Scientists Conference 2012
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20120513-20120520
    • 招待講演
  • [学会発表] Discrimination of the Differences in the Mechanical Properties of Biological Membranes between Different Types of Cells by the Laser-Induced Surface Deformation Microscope2012

    • 著者名/発表者名
      Toshinori Morisaku and Hiroharu Yui
    • 学会等名
      International Association of Colloid and Interface Scientists Conference 2012
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20120513-20120518

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公開日: 2014-07-24  

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