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2013 年度 実施状況報告書

表面プラズモン増強効果を利用した細胞内分子マニピュレーション手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25600052
研究種目

挑戦的萌芽研究

研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

細川 千絵  独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (60435766)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード光ピンセット / ナノバイオ / 表面プラズモン / 神経細胞
研究概要

本研究では、表面プラズモン増強効果を利用した新規光マニピュレーションにより、細胞表面の分子のみを局所的に操作するマニピュレーション技術を開発する。蛍光解析と組み合わせることにより、細胞内の特定分子の拡散、会合、反応特性を明らかにし、細胞内の高次操作技術へと発展することが期待される。本年度は、光ピンセット用近赤外レーザーとプラズモニックチップとを組み合わせた蛍光解析システムを構築し、蛍光色素含有ポリスチレンナノ粒子を用いてプラズモニックチップの有効性について検証した。プラズモニックチップとして、カバーガラス上にピッチ500 nmの二次元周期構造を作製し、金属層(銀)と消光抑制層(シリカ層)を成膜したものを用いた。粒径40 nmの蛍光性ポリスチレンナノ粒子水分散液をカバーガラスに摘下し、スペーサーを介してカバーガラス、もしくはプラズモニックチップにより封入する実験系を構築した。カバーガラス表面に光ピンセット用レーザーを集光すると、レーザー集光領域において粒子からの二光子励起蛍光が検出され、蛍光相関分光測定により単一ナノ粒子の拡散運動の計測が可能であることを確認した。次に、ナノ粒子水分散液を封入したプラズモニックチップ表面にレーザーを集光すると、カバーガラスでの結果と比較して、レーザー集光領域における粒子運動が遅くなり、より強く束縛されることを見出した。以上の結果から、表面プラズモン共鳴効果に基づいて光捕捉力が増大した可能性が示唆される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の研究実施計画に基づいて研究が遂行され、プラズモニックチップに光ピンセット用近赤外レーザーを集光する実験系を構築し、蛍光色素含有ナノ粒子を用いた評価を進めた。以上の成果から、本年度は研究計画に沿って順調に研究が進展したと判断した。

今後の研究の推進方策

本年度に得られた知見に基づき、蛍光性ナノ粒子を用いた検証を引き続き進める。さらに、プラズモニックチップ上で培養した神経細胞表面に局在する分子群の集合操作についても検討する。

次年度の研究費の使用計画

本研究に関わる経費の削減、および効率的な使用により生じた。
翌年度分として請求した研究費と合わせることにより、プラズモニックチップやレーザー照射手法の改良のための必要経費として使用する予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて その他

すべて 学会発表 (9件) (うち招待講演 6件)

  • [学会発表] 量子ドットで標識した神経細胞接着分子動態の光操作

    • 著者名/発表者名
      武田尚子、工藤卓、田口隆久、細川千絵
    • 学会等名
      第36回日本神経科学大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
  • [学会発表] Laser manipulation of intracellular molecular dynamics in hippocampal neurons

    • 著者名/発表者名
      C. Hosokawa, Y. Ueda, N. Takeda, S. N. Kudoh, and T. Taguchi
    • 学会等名
      The 10th Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR & OECC/PS 2013)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
  • [学会発表] レーザー誘起分子集合制御による神経回路網の局所機能操作

    • 著者名/発表者名
      細川千絵
    • 学会等名
      大阪府立大学大学院工学研究科 第76回電子物理工学セミナー
    • 発表場所
      大阪府立大学(大阪府)
    • 招待講演
  • [学会発表] Intracellular molecular dynamics in an optical trap studied by fluorescence correlation spectroscopy

    • 著者名/発表者名
      C. Hosokawa, N. Takeda, Y. Ueda, S. N. Kudoh, and T. Taguchi
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy
    • 発表場所
      Kobe, Japan
  • [学会発表] 光集合制御による神経細胞内分子動態の解明

    • 著者名/発表者名
      細川千絵
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県)
    • 招待講演
  • [学会発表] Optical perturbation of intracellular molecular dynamics of single neuron in living neuronal network

    • 著者名/発表者名
      C. Hosokawa, N. Takeda, Y. Ueda, S. N. Kudoh, and T. Taguchi
    • 学会等名
      第51回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 招待講演
  • [学会発表] Laser manipulation of living neuronal network

    • 著者名/発表者名
      C. Hosokawa, N. Takeda, Y. Ueda, S. N. Kudoh, and T. Taguchi
    • 学会等名
      The 7th International Symposium on Nanomedicine (ISNM2013)
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経回路網を自在に操る―レーザー光を用いたアプローチ―

    • 著者名/発表者名
      細川千絵
    • 学会等名
      日本知能情報ファジィ学会 第15回ブレイン・コンピューティング研究部会研究会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 招待講演
  • [学会発表] 光マニピュレーションの新しい生物科学応用

    • 著者名/発表者名
      細川千絵
    • 学会等名
      日本化学会 第94回春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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