光ビートトラップによる単一特定分子の蛍光相関分光

使用光拍阱对单个特定分子进行荧光相关光谱分析

• 批准号: 17656024
• 负责人: 伊東 一良
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656024/
• 关键词: 光トラップ; ビートトラップ; 生体分子; 蛍光相関測定; ブラウン運動; 光トラッピング; 光ピンセット; 光圧; 光ビート; 干渉縞; 周波数変調; 微小球の移動; 蛍光ビーズ

ヒトを含む様々な生物のゲノム解析が完了し,一方で蛋白質構造解析プロジェクトが進行しつつある現在,蛋白質の機能発現に関する研究は,個々の分子を対象としたものから複数分子間の相互作用を解析するものへと移行しつつある.本研究では(1)ビートトラップ法,(2)空間的追跡法等の手法を用いて特定の単一粒子を長時間観察し,蛍光相関測定等の分析手法と組み合わせることにより,特定粒子固有のパラメータを推定する技術を開発することを目的としている.本年度の成果は以下の通りである.1.ビートトラップ法よりも更に制御性の高い方式として,液晶空間光変調器を用いるリングトラップ法を開発した.本方式の特長として,(1)中央部においてトラッピングポテンシャルを下げられるため,粒子が自由に運動可能,(2)トラップの速度等を可動部なく制御可能,等が挙げられる.2.ビートトラップおよびリングトラップにおいては複数の粒子がトラップされる可能性が高いため,そのような複数の粒子の個々の動きを捉える手法について検討を行った.具体的には,参照粒子及び観察対象粒子に超短パルスを照射し,非線形光学効果により発せられる誘導パラメトリック光の干渉パタンを解析することにより,ビートトラップ中の複数粒子の分布を求める検討を行った.原理確認実験において感度を検討したところ,およそ6μm平方内に存在する粒子を干渉検出する見込みを得た.また,本干渉検出法が,誘導パラメトリック光の高感度検出にも応用できることを見出した.試料からの誘導パラメトリック光と参照光との二光束干渉パタンを検出し,ビームパタンを解析することで,スペクトル干渉法よりも簡易な実験系を用いながら更なる高感度検出が可能であることを実証した.

The analysis of the biological needs of a single molecule has been completed, and the analysis of protein structure has been carried out. Now, the study of protein function development has been carried out, and the analysis of molecular interactions between multiple molecules has been carried out. This study is aimed at the development of techniques such as (1) long-term observation of specific particles,(2) spatial tracing, and (3) combination of analytical techniques such as optical correlation measurements. The results of this year are as follows: 1. The development of liquid crystal spatial light modulator in the high control mode. The advantages of this method are as follows: (1) the central part has the possibility of free movement of particles;(2) the movable part has the possibility of controlling the speed of particles; and (3) the possibility of multiple particles having the possibility of free movement is high. The number of particles in the system is increasing. Specifically, the reference particles and the observation target particles are irradiated with ultra-short particles, and the nonlinear optical effect is analyzed to determine the distribution of the plurality of particles in the reference particles and the observation target particles. The principle is to confirm the existence of particles within 6μm square. This is the first time that a high sensitivity light detector has been used. Sample induction light, reference light and two beams of interference detection, detection and resolution of interference detection method, simple implementation system, application of high sensitivity detection, and verification.

项目成果

Coherence-based 3-D and spectral imaging and laser-scanning microscopy

基于相干性的 3D 和光谱成像以及激光扫描显微镜

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of IEEE 94
• 作者: K. Itoh;W. Watanabe;H. Arimoto;K. Isobe
• 通讯作者: K. Isobe

Single-organelle tracking by two-photon conversion.

• DOI: 10.1364/oe.15.002490
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Optics express
• 影响因子: 3.8
• 作者: W. Watanabe;T. Shimada;S. Matsunaga;Daisuke Kurihara;K. Fukui;Shin-Ichi Shin-Ichi Arimura-Shin-Ichi;N. Tsutsumi;K. Isobe;K. Itoh