Super-resolution live-cell imaging of cell-attached nanointerface using LSPR sheets

使用 LSPR 片对细胞附着的纳米界面进行超分辨率活细胞成像

• 批准号: 19H05627
• 负责人: 玉田 薫
• 金额: $ 124.05万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-26 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H05627/
• 关键词: 局在プラズモン共鳴; ライブセルイメージング; 超解像度; ナノ粒子; メタマテリアル; がん細胞; 機械学習; 画像解析; 蛍光増強; 細胞

課題１では、蛍光増強効果を利用した細胞観察により適したプラズモンナノシートの作製に向けて、ナノディスク（円盤状粒子）の合成に注力した。具体的には、昨年度開発した水－ブタノール混合溶媒系での界面での微粒子自己組織化現象を利用した円形銀ナノプレートの自己組織化と、超薄円盤状金ナノ粒子の温度応答性自己集合化に成功した。新たにEmpty liquid相（電場増強効果はあるが異常透明性を示す金属微粒子からなるネットワーク構造）を発見した。課題２では、細胞の接着・伸展における細胞骨格アクチンの動態がプラズモンシート上でより鮮明に観察できることを確認し、これにより正常・がんまたはがんの悪性度を接着界面でのアクチン分布パターンにより識別することに成功した。さらに細胞接着ナノ界面の機械的変形特性の検知によるがん細胞の診断を試み、これに成功した。細胞膜糖衣の厚みはがん細胞において厚く、糖衣近傍は局所的にpHが低下する。これに着目し、細胞膜近傍の局所pH分布をpH応答性蛍光分子固定化基板上で蛍光イメージングすることで、がん細胞と正常細胞の判別をした。課題３では、次年度の最終年に向けて、機械学習専用の計算機機材を導入し、シート上での高解像度蛍光観察データを用いた機械学習による細胞自動診断法の開発に着手した。pH変化によるがん細胞の診断についても、得られた細胞接着界面の蛍光観察像をpH分布に変換表示する画像処理アルゴリズムを開発することで、細胞膜糖衣の界面おける垂直変形性を診断情報として取り出すスキームを開発した。一方で、ペロブスカイト量子ドットを使ったイメージング法の開拓に向けて、スピンコートによる粒子単層膜の作製法を確立した。ペロブスカイト粒子を用いた国際共同研究では、Tammプラズモン上にペロブスカイト量子ドット単層膜を配置した構造からの発光特性について論文にまとめた。

Topic 1 で は, strong rights 蛍 light unseen fruit を using し た cells 観 examine に よ り optimum し た プ ラ ズ モ ン ナ ノ シ ー ト の cropping に to け て, ナ ノ デ ィ ス ク (has drifted back towards &yen; disk particles) の synthetic に note force し た. Specific に は, yesterday's annual 発 し た water - ブ タ ノ ー ル mixed solvent system で の interface で の particles themselves organized phenomenon を using し た has drifted back towards &yen; silver ナ ノ プ レ ー ト の yourself organized と, ultra-thin has drifted back towards &yen; disk gold ナ ノ particle の temperature 応 a sexual successfully set change に し た. New た に Empty liquid phase (electric field raised strong working fruit は あ る が exception transparency を す metal particles in か ら な る ネ ッ ト ワ ー ク structure) を 発 see し た. Topic 2 で は, cell の then stretch に お け る cells bone ア ク チ ン の dynamic が プ ラ ズ モ ン シ ー ト on で よ り distinct に 観 examine で き る こ と を confirm し, こ れ に よ り normal · が ん ま た は が ん の 悪 sex degrees を then interface で の ア ク チ ン distribution パ タ ー ン に よ り recognition す る こ と に successful し た. The deformation characteristics of the さらに cell at the ナノ interface <e:1> mechanism 検 know that the によるがん cell <s:1> diagnosis を test み and <s:1> れに are successful た. The sugar coating of the cell membrane is <s:1> thick み がん がん がん. The にお て て of the がん cells is thick く. The にpHが near the sugar coating is low する. こ れ に mesh し, cell membrane nearly alongside の bureau を pH pH distribution 応 a sexual 蛍 light molecules immobilized substrate で 蛍 light イ メ ー ジ ン グ す る こ と で, が ん と normal cells の discriminant を し た. Topic 3 で は, annual の に final year to け て, mechanical learning 専 の computer machines, material を import し シ ー ト on で の high resolution 蛍 light 観 examine デ ー タ を with い た rote learning に よ る cell automatic diagnosis の open 発 に to し た. PH - turn に よ る が ん cells の diagnosis に つ い て も, ら れ た cells then interface の 蛍 light 観 was like を pH distribution に variations in said す る portrait 処 Richard ア ル ゴ リ ズ ム を open 発 す る こ と で, cell membrane icing の interface お け る vertical - morphic を diagnostic information と し て take り out す ス キ ー ム を open 発 し た. Side で, ペ ロ ブ ス カ イ ト quantum ド ッ ト を make っ た イ メ ー ジ ン の pioneering に グ method to け て, ス ピ ン コ ー ト に よ る particle 単 membrane の method for を establish し た. を ペ ロ ブ ス カ イ ト particles with い た international joint research で は, Tamm プ ラ ズ モ ン on に ペ ロ ブ ス カ イ ト quantum ド ッ ト 単 membrane を configuration し た tectonic か ら の 発 light feature に つ い て paper に ま と め た.

项目成果

熱活性化遅延蛍光分子である4CzIPNを用いる三重項対消滅型アップコンバージョンとプラズモン共鳴との相互作用

使用 4CzIPN（一种热激活延迟荧光分子）进行三重态湮没上转换和等离子共振之间的相互作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Ｍasakazu Ｎagata;Ｈyukgi Ｍin;Ｅrika Watanabe;Hiroki Fukumoto;Yoshiyuki Mizuhata;Norihiro Tokitoh;Tomohiro Agou;Takuma Yasuda;青木 悠，須川 晃資，大月 穣
• 通讯作者: 青木 悠，須川 晃資，大月 穣

エピタキシャル成長によるポルフィリンMOFs薄膜を用いた三重項対消滅型アップコンバージョンシステムの確立

外延生长卟啉MOFs薄膜三重态湮灭型上转换体系的建立

• 发表时间: 2022
• 作者: Shimizu Hiroshi;Toya Yoshihiro;本間 浩輝，須川 晃資，大月 穣
• 通讯作者: 本間 浩輝，須川 晃資，大月 穣

ポリビニルピロリドン保護異方性銀ナノプリズムの気／水界面自己集積とSERSイメージングプラットフォームとしての応用

聚乙烯吡咯烷酮保护的各向异性银纳米棱柱在空气/水界面的自组装及其作为SERS成像平台的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Maeda Tomoya;Kawada Masako;Sakata Natsue;Kotani Hazuki;Furusawa Chikara;須川 晃資，早川 祐太郎，相田 裕輝子，梶野 祐人，玉田 薫
• 通讯作者: 須川 晃資，早川 祐太郎，相田 裕輝子，梶野 祐人，玉田 薫

Wavelength Selective Diffraction Grating Using Silver Nano Hemispherical Structure

采用银纳米半球结构的波长选择衍射光栅

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoya Kubota;Yuya Nakatsuka;Soshi Endo;Tetsuya Matsuyama;Kenji Wada;Koichi Okamoto
• 通讯作者: Koichi Okamoto

Al基板上のGa2O3ナノ微粒子を利用した深紫外表面プラズモン共鳴

Al 基底上使用 Ga2O3 纳米粒子的深紫外表面等离子体共振

• 发表时间: 2021
• 作者: A. K. Jena;I. Takei;and T. Miyasaka;前田早郁子，松田恒輝，松山哲也，和田健司，岡本晃一;前田早郁子，松田恒輝，長谷川遼，松山哲也，和田健司，岡本晃一;遠藤創志，中塚祐哉，島ノ江考平，松山哲也，和田健司，岡本晃一
• 通讯作者: 遠藤創志，中塚祐哉，島ノ江考平，松山哲也，和田健司，岡本晃一