蛍光タンパク質の二光子励起における位相制御効果

これまで蛍光タンパク質の二光子励起スペクトルを計測した例があるものの、励起光であるフェムト秒レーザーの中心波長を掃引して計測するという手法であり、励起光の位相の影響は考慮されていない。本研究では、広帯域スペクトルを持つ励起光の位相に変調をかけながら二光子励起スペクトルを計測することにより、位相制御により二光子励起スペクトルが変化するかどうかを調べた。超広帯域フェムト秒チタンサファイアレーザー(650-1100nm)を光源として、蛍光タンパク質を非線形媒質とした干渉自己相関信号のフーリエ解析から二次の応答関数を再構築する、フーリエ変換多光子励起スペクトル計測法により、二光子励起スペクトルの計測を行った。その際、光源と干渉自己相関計の間に位相変調器を配置し、励起光の位相に変調を加え、フーリエ変換限界パルスのみならず任意の位相構造を持っパルスを発生させることを可能とした。青色(eBFP)、シアン(eCFP)、緑色(eGFP)、黄色(Venus)、赤色(DsRED)など種々の蛍光タンパク質の二光子励起スペクトルを計測した結果、従来の波長掃引法によって得られたスペクトルに対して差違が認められた。さらに、励起光に群速度遅延(線形チャープ)を与えて位相制御の効果を調べたところ、二光子励起スペクトルに変化が認められた。蛍光強度に着目すると、本研究で用いた蛍光タンパク質ではいずれの場合も、10-30 fs^2の群速度遅延を与えたパルスで励起した時に蛍光強度が最も高くなるという結果が得られた。それらの原因は明らかではないが、二光子励起蛍光イメージングの多様性を一段と高めるものとして応用上期待できる結果である。

これまで蛍光タンパク質の二光子励起スペクトルを計測した例があるものの、励起光であるフェムト秒レーザーの中心波長を掃引して計測するという手法であり、励起光の位相の影響は考慮されていない。本研究では、広帯域スペクトルを持つ励起光の位相に変調をかけながら二光子励起スペクトルを計測することにより、位相制御により二光子励起スペクトルが変化するかどうかを調べた。超広帯域フェムト秒チタンサファイアレーザー(650-1100nm)を光源として、蛍光タンパク質を非線形媒質とした干渉自己相関信号のフーリエ解析から二次の応答関数を再構築する、フーリエ変換多光子励起スペクトル計測法により、二光子励起スペクトルの計測を行った。その際、光源と干渉自己相関計の間に位相変調器を配置し、励起光の位相に変調を加え、フーリエ変換限界パルスのみならず任意の位相構造を持っパルスを発生させることを可能とした。青色(eBFP)、シアン(eCFP)、緑色(eGFP)、黄色(Venus)、赤色(DsRED)など種々の蛍光タンパク質の二光子励起スペクトルを計測した結果、従来の波長掃引法によって得られたスペクトルに対して差違が認められた。さらに、励起光に群速度遅延(線形チャープ)を与えて位相制御の効果を調べたところ、二光子励起スペクトルに変化が認められた。蛍光強度に着目すると、本研究で用いた蛍光タンパク質ではいずれの場合も、10-30 fs^2の群速度遅延を与えたパルスで励起した時に蛍光強度が最も高くなるという結果が得られた。それらの原因は明らかではないが、二光子励起蛍光イメージングの多様性を一段と高めるものとして応用上期待できる結果である。