集束表面プラズモンを利用した顕微複屈折測定法の開発と細胞異常診断への応用

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本年度は，集束表面プラズモンを測定プローブに用いた生体細胞の複屈折分布の可視化に向け，集束表面プラズモンを励起することができる基板上での生体細胞の培養を試みた．集束表面プラズモンを可視域で励起するとき，銀を用いると，金などを用いる場合と比べ，伝搬定数のピークが先鋭化させることができるが，銀は化学的に安定でないため，これまで，シリカのスパッタ薄膜で表面保護を行っていた．この基板を用い，ステージ2がん細胞の培養を試みたところ，シリカスパッタ膜の崩壊が確認され，細胞を培養することができないことが分かった．実験的な検証の結果，細胞培養に用いた培養液（DMEM）が要因となっていることを確認した．そこで，表面プラズモンセンシング基板の表面の保護にポリマー薄膜を用いる検討を行った．表面プラズモンセンシングでは，表面プラズモンが形成する電場はエバネッセント波となって局在し，金属表面から離れると指数関数的に減衰するため，保護膜の膜厚は測定感度に大きな影響を与える．これを考慮して，ポリマー薄膜の膜厚の目標値を10~20nmに定め，材料と成膜法の選定を行い，ポリメチルメタクリレイト（PMMA）をトルエンを溶解させ，スピンコーティング法で成膜することとした．その試行段階では，目標とする膜厚での成膜においては，膜厚が不均一になることが確認された．そこで，PMMAトルエン溶液を滴下する前に，銀表面に大気圧低温プラズマを照射し，銀表面の親水化を試行した．その結果，特定の照射条件において，銀表面の顕著な親水化を確認することができた．つづいて，PMMAの成膜を行，その評価を集束表面プラズモン顕微鏡で行った．測定領域15マイクロメートル平方とし，64 x 64点で表面プラズモンの伝搬定数を測定した，これをPMMAの膜厚に換算すると，目標とする膜厚で，均一性の高い薄膜の成膜に成功し，再現性も確認できた．