第2、3の生体窓と高次非線形光学効果を駆使した深部超解像蛍光イメージング

利用第二和第三生物窗口和高阶非线性光学效应的深度超分辨率荧光成像

• 批准号: 22H03924
• 负责人: 山中 真仁
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03924/
• 关键词: 近赤外; 蛍光; 深部; イメージング; 深部イメージング

本研究では、生体深部を単一細胞レベルの高解像度で可視化するために、第２および第３の生体窓の波長を積極的に活用した蛍光イメージング技術の開発を目的としている。既製品のレーザー顕微鏡システムは、この波長帯の使用を想定しておらず、十分な透過率が得られないため、生体試料内部の微小信号を検出するのには適さない。そこで、本研究では、第２および第３の生体窓の波長において、高い透過率または反射率を有する光学素子、レンズ、対物レンズなどを用い、この波長帯でも十分な信号を検出できる自作の正立型のレーザー走査顕微鏡システムの開発を進めた。開発した顕微鏡システムを用い、蛍光プローブで標識した細胞の凝集体（スフェロイド）や組織試料越しに標識細胞を観察した結果、単一細胞レベル程度の空間分解能で観察対象を観察できることが確認できた。また、生体模擬試料を用いた実験において、観察する深度を深くしていった場合でも、空間分解能の劣化が抑制できていることが確認できている。これは、従来よりも波長が長いレーザー光を励起光源として利用したことが寄与していると考えられる。現在、また、近赤外光励起で使用できる各種蛍光プローブの検討、およびAI技術を用いた画像処理についての検討を進めた。AI技術を用いた画像処理については、開発した顕微鏡で得られた低信号対ノイズ比の画像において、様々なノイズ低減技術を検討し、信号対ノイズ比の向上に成功している。

This study aims to develop high-resolution visualization techniques for deep, single-cell imaging using the wavelengths of the first, second and third organisms. The micro-mirror system of the product is suitable for the detection of minute signals inside biological samples, the use of wavelength bands, and the transmission rate of ten minutes. In this study, the wavelength, high transmittance and reflectivity of the second and third biological wavelengths were studied. The optical elements, optical components and optical components were used in the wavelength range. The signal was detected in the wavelength range. The development of the self-acting orthogonal micro-mirror system was investigated. The results of the observation of the microscopical system, the identification of the cell aggregates and the tissue samples, and the spatial resolution of the individual cell aggregates were confirmed. For example, in the case of biological simulation samples, the degradation of spatial decomposition energy is suppressed, and the detection depth is deep. The wavelength of the light source is longer than the wavelength of the light source. At present, the use of a variety of optical technology, AI technology, image processing, inspection and further development AI technology is used in image processing, such as low signal contrast ratio image processing, low signal contrast ratio image processing, and high signal contrast ratio image processing.