光音響原理に基づく非侵襲な熱分布イメージング技術の開発

風邪をひくと発熱し免疫が活性化するように、温度は生体活動を知る上で重要な特性の一つである。生体の温度計測におけるゴールドスタンダードは体温計であるが、生体表面に限られ、体内組織の温度は計測できない。本研究では体内組織の非侵襲な温度計測法の実現を目指して光音響技術に基づく手法の開発を行っており、特に照射する光パルスの数を削減することで計測時における対象組織の温度上昇を抑制することを目的としている。本研究では光音響技術に基づく温度計測装置を開発し、褐色脂肪の活性化による温度変化を計測することによって開発手法を検証する計画である。申請者は本研究に着手する前、光音響顕微鏡において可視光を用いることで褐色脂肪細胞の顕微イメージングを実施している。本年度は光音響分光装置を用いて褐色脂肪細胞の光音響分光特性を計測した。可視域ではミトコンドリアの光音響分光特性に似た結果が得られ、ミトコンドリアによる光吸収が示唆された。また、近赤外域では脂肪滴や他の有機物の光吸収に由来すると考えられる特性が得られた。これらの結果を光音響技術による褐色脂肪の温度計測において照射する光パルスの波長選択へ反映する。また、薬剤による褐色脂肪の活性化の確認として、ミトコンドリアに生じる脱分極を共焦点顕微鏡で観察する手法を検証した。HeLa細胞のミトコンドリアを蛍光染色し脱分極剤を投与すると脱分極に基づく応答が見られた。今後、この手法を褐色脂肪細胞へ適用し、褐色脂肪細胞の活性化を確認する。

風邪をひくと発熱し免疫が活性化するように、温度は生体活動を知る上で重要な特性の一つである。生体の温度計測におけるゴールドスタンダードは体温計であるが、生体表面に限られ、体内組織の温度は計測できない。本研究では体内組織の非侵襲な温度計測法の実現を目指して光音響技術に基づく手法の開発を行っており、特に照射する光パルスの数を削減することで計測時における対象組織の温度上昇を抑制することを目的としている。本研究では光音響技術に基づく温度計測装置を開発し、褐色脂肪の活性化による温度変化を計測することによって開発手法を検証する計画である。申請者は本研究に着手する前、光音響顕微鏡において可視光を用いることで褐色脂肪細胞の顕微イメージングを実施している。本年度は光音響分光装置を用いて褐色脂肪細胞の光音響分光特性を計測した。可視域ではミトコンドリアの光音響分光特性に似た結果が得られ、ミトコンドリアによる光吸収が示唆された。また、近赤外域では脂肪滴や他の有機物の光吸収に由来すると考えられる特性が得られた。これらの結果を光音響技術による褐色脂肪の温度計測において照射する光パルスの波長選択へ反映する。また、薬剤による褐色脂肪の活性化の確認として、ミトコンドリアに生じる脱分極を共焦点顕微鏡で観察する手法を検証した。HeLa細胞のミトコンドリアを蛍光染色し脱分極剤を投与すると脱分極に基づく応答が見られた。今後、この手法を褐色脂肪細胞へ適用し、褐色脂肪細胞の活性化を確認する。