励起波長の時間エンコーディング/デコーディングに基づく新規非線形顕微観察法の確立

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本研究では, 中心波長の異なる複数の超短光パルスから構成されるパルス列を試料に照射し, その応答光を時間分解で計測する時間エンコーディング/デコーディングを実施することで, マルチモーダル顕微鏡の高速化に挑む. さらに, スペクトラルアンミキシングを実施することで, 高速性を維持したまま, 様々な生体分子をクロストークの影響なく弁別することを試みる. 本研究により, 高速かつ試料に対する制限の無い観察法を確立し, 生体内ダイナミクスの解明に貢献する.本年度の取り組みにより、上記手法に基づく顕微観察の原理実証を完了した。具体的には、まず、光ファイバー中の非線形光学効果を利用してレーザーのスペクトル帯域を増大した。このようにスペクトル増大した光をWDMカプラによって2つに分岐し、それぞれを異なる長さのファイバーを導波させることで、波長が異なり(980 nm、および1064 nm)、かつ、パルス間隔が5 nsのパルス対の生成に成功した。このパルス対を2種類の色素で染色されたマウスの腎臓切片に照射した。このとき生じる二光子励起蛍光を光電子増倍管と高速データ集録器を用いて時間領域で弁別することで、それぞれの励起波長に応じた2つの像を取得した。これらの像に対してスペクトラルアンミキシングを施した結果、試料の異なる生体組織(糸球体、および尿細管)の同定することができた。以上の結果から、1台の光源と検出器からなるシンプルな構成でありながら、複数の生体組織を同時に観察できる顕微鏡を実現できたと言える。