フェムト秒レーザーフォトニクスを利用した生体組織老化診断法の開発

利用飞秒激光光子学开发生物组织衰老诊断方法

• 批准号: 19650117
• 负责人: 荒木 勉
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19650117/
• 关键词: 老化; 極短パルスレーザー; ナノ秒蛍光減衰波形; 第2高調波発生光; 自己蛍光; 皮膚; コラーゲン; 光老化; フェムト秒レーザー; 象牙質

光を用いた生体加齢検査法の開発を目的としている。特に本研究では生体の最も重要な組織タンパクであるコラーゲンに着目し、レーザーフォトニクスによって老化指標を得る。具体的には、フェムト秒レーザーから発せられる極短パルス光を生体組織に照射したときに得られる自己蛍光のナノ秒減衰波形と第2高調波発生光(SHG)光を利用する。本年度は下記の成果を得た。(1)別記基盤研究と関連して光老化に関する研究を進めた。特に、光老化による皮膚のしわの発生と消失について考察を行った。具体的には光老化マウス背中の真皮に極短パルスレーザー光を照射し、コラーゲン由来の偏光SHG光信号を得る。偏光信号によってコラーゲン分子方向がわかる。その結果光老化によってコラーゲン分子配列方向が変わるが、紫外線照射を中止すると、分子配列方向は徐々にコントロール群と同じになることがわかった。さらにin vivoで直接人の皮膚のSHG信号を観察することを目指し、長波長のレーザーを導入した。得られたコラーゲン分布画像について、従来のTi-サファイアレーザーで得られた画像との比較を行った。(2)加齢によるコラーゲンのメイラード反応によってコラーゲン架橋が形成される。この架橋部は短寿命の蛍光を発するとされており、蛍光寿命を指標にして老化の情報が得られる。そこで極短パルスレーザー励起による単一光子時間相関型蛍光減衰波形測定システムを構築し、in vitroでメイラード反応が加速されたコラーゲンゲルの蛍光寿命特性を調査した。その結果、リボースによる反応が蛍光寿命を短縮することを確認した。(3)単一光子時間相関型蛍光減衰波形測定システムは高精度ではあるが、検出効率が低く取り扱いが不便である。そこで位相法による時間分解蛍光測光システムを構築し、新しいアルゴリズムによって帯域制限によって歪んだ波形から真の蛍光寿命を求める手法を提案した。

The purpose of the development of biological research methods in light applications is to In particular, this study is the most important tissue of the organism to determine the aging index. Specifically, the second phase of light emission is very short, the second phase of light attenuation waveform is obtained, and the second phase of light emission (SHG) is utilized. The results of the year were recorded. (1)Keep in mind that the study of the relationship between light and aging Special, photoaging skin development and disappearance Specific photoaging of the dermis in the back of the very short range of light irradiation, light source polarization SHG light signal Polarized signal is transmitted from the molecular direction. As a result of photoaging, the molecular alignment direction is changed, and ultraviolet irradiation is stopped. In vivo, SHG signals can be detected directly from human skin, such as in the eyes and in the long wavelength. Get a picture of the distribution of the image, the Ti-Fi, the comparison of the image. (2)In addition, the formation of a bridge between the two sides of the river is also discussed. The bridge part is equipped with short life and aging information. A photon time-dependent optical attenuation waveform measurement system was constructed to investigate the optical lifetime characteristics of a photon time-dependent optical attenuation waveform. The result is that the optical lifetime is shortened. (3)Single photon time-dependent optical attenuation waveform measurement system is not high accuracy, low detection rate, inconvenient A new method for determining the optical lifetime of a laser beam is proposed.

项目成果

偏光分解SHG(第2高調波発生光)顕微鏡を用いた真皮コラーゲンの光老化の観察

使用偏振光分辨 SHG（二次谐波发生光）显微镜观察真皮胶原蛋白的光老化

• 发表时间: 2008
• 作者: Takada;T.;T. Ishii;T. Machimoto;Y. Kimura;S. Tatsumi;Y. Miyake;河野 憲二;河野憲二;斉藤 美知子;新井布美子;松岡邦枝;古川賀絵;河野憲二;河野憲二;河野憲二;石井隆道;斉藤 美知子;河野 憲二;斉藤 美知子;Takashina T.;Takashina T.;E. Suzuki;高品智記;高品 智記;T. Yasui;T. Yasui;高橋由
• 通讯作者: 高橋由

Polarization-resolved second-harmonic-generation imaging of photoageddermal collagen fiber

光老化真皮胶原纤维的偏振分辨二次谐波成像

• 发表时间: 2009
• 作者: Takada;T.;T. Ishii;T. Machimoto;Y. Kimura;S. Tatsumi;Y. Miyake;河野 憲二;河野憲二;斉藤 美知子;新井布美子;松岡邦枝;古川賀絵;河野憲二;河野憲二;河野憲二;石井隆道;斉藤 美知子;河野 憲二;斉藤 美知子;Takashina T.;Takashina T.;E. Suzuki;高品智記;高品 智記;T. Yasui;T. Yasui
• 通讯作者: T. Yasui

Observation of dermal collagen fiber in wrinkled skin using polarization-resolved second-harmonic-generation microscopy

• DOI: 10.1364/oe.17.000912
• 发表时间: 2009-01-19
• 期刊: OPTICS EXPRESS
• 影响因子: 3.8
• 作者: Yasui, Takeshi;Takahashi, Yu;Araki, Tsutomu
• 通讯作者: Araki, Tsutomu