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光第二高調波発生（Second Harmonic Generation: SHG）は蛍光とは異なる2光子現象であり、その可視化により独自の情報の獲得が可能となる。しかし、ライフサイエンスの分野においては応用の試みが十分になされてこなかった。このような現状を打開しSHGイメージングのバイオイメージングにおける有用性を探求すべく、他の多光子現象との同時観測によるマルチモダル2光子顕微鏡観測を可能とするSHG専用色素の開発と応用を行った。
これまでの解析から、我々が開発した無蛍光性SHG専用色素Ap3を用いることにより、2光子励起蛍光とSHGを同時かつ独立に可視化する、マルチモダル多光子顕微鏡観測が可能となることが確かめられた。特に、Ap3を用いたSHGイメージングは細胞の形質膜の特異的可視化に非常に有用であることが明らかとなった。そこでSHG専用色素を用いたSHGイメージングの生命科学研究への更なる応用性を模索するため、他の非線形光学現象であるCoherent Anti-Stokes Raman Scattering（CARS）との併用を試みた。ここから、Ap3はCARSの系にて用いられる、二つの異なる波長のレーザー光の同時照射に応じた和周波発生（Sum Frequency Generation：SFG）シグナルを非常に強く発生することが明らかとなった。つまり、Ap3はSHGのみならず和周波発生一般に応用可能であり、これを利用することで蛍光やラマン散乱とのマルチモダル多光子顕微鏡観察が実現することが明らかとなった。これらのマルチモダル多光子顕微鏡を用いることで、複雑に入り組んだ複数の生命現象の同時可視化解析が可能となると期待される。
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