2004 Fiscal Year Annual Research Report
生体非線形光学を利用した高度非接触皮膚診断システムの開発と応用〜真皮コラーゲン配向とエラスチン架橋のin situ同時測定〜
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16300155
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
安井 武史 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (70314408)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 修一郎 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 助手 (40362644)
荒木 勉 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50136214)
東野 義之 奈良県立医科大学, 医学科, 教授 (40075023)
秀 道広 広島大学, 大学院・医歯薬総合研究科, 教授 (50284188)
高橋 元次 (株)資生堂, ライフサイエンス研究センター・生体計測研究所, 所長(研究職)
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| Keywords | コラーゲン / エラスチン / 真皮 / 非線形光学効果 / 第2高調波発生光 / フェムト秒レーザー / 2光子蛍光 |
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| Research Abstract |
本研究では、非常に高い瞬時ピークパワーを有するフェムト秒(=10の-15乗秒)パルスレーザー光によって誘起される『真皮の非線形光学効果』に着目し、皮膚真皮診断の非破壊・非接触リモート・経皮測定化と同時に診断そのものの高度化を実現することを目的とする。ここでは、フェムト秒パルスレーザー光を表皮越しで真皮に入射時、真皮のみが有する2つの非線形光学特性により発生する真皮内コラーゲン線維由来の第2高調波発生光(コラーゲンSHG光)とエラスチン線維由来の2光子励起自己蛍光を用いて、皮膚科学と関連の深いコラーゲン線維配向及びエラスチン線維架橋の3次元分布情報をそれぞれ抽出し、皮膚真皮診断の高度化に活用する。
本年度は、コラーゲンSHG光のin vivo測定手法の確立を目指し、SHG測光装置の開発を精力的に行った。まず、反射型共焦点SHG顕微鏡の開発を行い、ヒト真皮サンプルにおいて深さ200μmまでの内部コラーゲン構造を良好な3次元空間分解能(面内空間分解能=1.5μm、深さ分解能=15μm)かつ高コントラストなSHGイメージとして取得した。その結果、真皮上層(乳頭真皮)におけるキメの細かいコラーゲン線維構造に対して、真皮下層(網状真皮)では太く発達したコラーゲン線維が縦横に絡み合って分布している様子が観測され、コラーゲン線維構造の明確な相違が確認された。また、ヒト前腕のin vivo測定を行い、レーザー安全照射レベルにおいて表皮越しに真皮からコラーゲンSHG光を検出し、偏光SHGイメージングより前腕が伸縮しやすい方向に沿ってコラーゲン線維が配向分布していることも確認した。さらに、臨床応用性の優れたSHG測光手段として、光コヒーレンス・トモグラフィー(OCT)技術を複合したSHG-OCTを独自に開発し、測定信号の取得に成功した。
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