2015 Fiscal Year Annual Research Report
近赤外差動型レーザー誘起表面変位顕微鏡の開発と単一生細胞レオロジー計測への応用
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25288070
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
由井 宏治 東京理科大学, 理学部, 教授 (20313017)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | レオロジー / 細胞 / レーザー誘起表面変位顕微鏡 / 近赤外レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、近赤外レーザーを用いて生きた細胞1個における膜の粘弾性を計測可能な近赤外レーザー誘起表面変位（NIR-LISD）顕微鏡の開発、検出系配置の最適化、さらに細胞からのパワースペクトルの計測を行った。細胞膜に表面変形を誘起するためのポンプ光として、近赤外波長変換CWレーザー（700-1030 nm）を用いた。ポンプ光の波長は、水の吸収が少なく熱損損傷を最小限に抑えることができ、さらに生体透過性が高い800 nmを選んだ。ポンプ光を音響光学素子を用いて強度変調させ、プローブ光と同軸に試料に入射し、プローブ光の光子密度変化からパワースペクトルを検出した。このとき、ポンプ光を対物レンズで絞り、試料に照射することで、4-5 μmの空間分解能を達成した。テスト試料として表皮細胞を用いた。信号の検出方法として、透過プローブ光の広がりを検出する透過型配置と、反射プローブ光の広がりを検出する反射型配置の二通りを検討した。前者では、ポンプ光強度の変調周波数に対して、信号強度は傾き約-1.0を示し、熱レンズ信号が支配的だった。その原因は、ポンプ光の照射により細胞内に熱が発生したことに依るものと考えられた。そこで、細胞内の熱レンズの影響を受けない反射型配置で検出を試みた。その結果、表皮細胞1個からのパワースペクトルの検出に成功した。また、ポンプ光として可視光を用いたときは、光照射後に、細胞に穴が空いたり、膨らんだりしたが、800 nmの光を用いることで、そのような熱損傷は観察されなかった。このように、NIR-LISD顕微鏡を開発し、検出系を反射型配置にすることで、細胞1個からのパワースペクトルを取得できた。また、近赤外光を利用することで、細胞の熱損傷の軽減を確認した。近赤外を用いて、細胞分裂や細胞移動における膜の粘弾性の変動を、細胞が生きたまま長時間追跡可能な新たな計測装置の基盤を築いた。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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