フォトンフォース計測技術を用いた細胞系ダイナミック分析法の開発

利用光子力测量技术开发细胞系统动态分析方法

• 批准号: 17034001
• 负责人: 笹木 敬司
• 金额: $ 3.14万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 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-17034001/
• 关键词: 応用光学・量子光工学; 計測工学; 生物・生体工学; ナノバイオ; 光ピンセット

これまでに我々は、フォトンフォース(光の放射圧)を利用して単一徴粒子やマイクロ・ナノ構造体に作用するフェムトニュートンオーダーの力を計測し、表面電荷・吸収・粘弾性特性・吸着力等の物性を非接触・非破壊的に解析する新しい手法を提案するとともに、高精度かつ汎用性の高い計測システムを開発してきた。本特定領域研究では、フォトンフォース計測技術を単一細胞や複数細胞集団の新しい分析法として応用し、細胞系のダイナミック分析を実現することを目的として、a)新しいアイデアに基づく2ビームフォトンフォース計測システムを開発、b)単一細胞の粘弾性特性や表面修飾した徴粒子との相互作用ポテンシャルを計測、c)細胞間の接着特性や徴細構造を持つ基板への付着特性の解析、を課題として研究を展開した。細胞と徴粒子あるいは細胞間の相互作用ポテンシャルの解析を実現するために、偏光の異なる2つのパルスレーザービームを個々に照射し、透過散乱光を偏光で分離して同時3次元ポジションセンシングを可能とする新しいフォトンフォース計測システムを試作し、感度、精度について検証した上で、2つの微粒子間の相互作用の解析に応用した。また、フォース計測システムにより細胞の各ポジションの表面弾性や粘性を解析して、細胞が固有の形態で運動するメカニズムの解明を試みている。さらに、細胞間の選択的接着特性を解析するために、外部環境を変えながら細胞間の相互作用ポテンシャルや表面電荷密度を非接触に測定したり、細胞をレーザー操作により基板に近づけながら付着力を計測し、基板の表画構造と細胞活動の関係について解析を試みている。

This paper proposes a new method for non-contact and non-destructive analysis of physical properties such as surface charge, absorption, viscosity characteristics, and absorption force by using a single characteristic particle to measure the force acting on the structure. This field-specific research aims to develop new analytical methods for single cell and multiple cell sets, applications, and implementation of cell line analysis, a) new analytical methods for single cell and multiple cell sets, b) measurement of viscous properties of single cells, surface modifications, and interactions between characteristic particles, c) The study of adhesion characteristics and fine structure of cells and the analysis of adhesion characteristics of substrates. The interaction between cells and characteristic particles can be resolved by means of polarization, polarization and scattering. The polarization and scattering of light can be separated by irradiation and transmission. The polarization and scattering of light can be separated by means of three-dimensional polarization and scattering. The new measurement method can be tested by means of sensitivity and accuracy. 2. Application of the analysis of the interaction between particles. The surface viscosity of each component of the cell is analyzed, and the intrinsic morphology of the cell is analyzed. In addition, the adhesion characteristics between cells are analyzed, and the interaction between cells and the surface charge density are measured in a non-contact manner. In the operation of cells, the contact force is measured, and the relationship between the surface structure of the substrate and the cell activity is analyzed.

项目成果

Fiber-microsphere laser with a submicrometer sol-gel silica glass layer codoped with erbium, aluminum, and phosphorus

• DOI: 10.1063/1.2711384
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: H. Takashima;H. Fujiwara;S. Takeuchi;K. Sasaki;Masahide Takahashi

Observation of optical bistability in a ZnO powder random medium

ZnO 粉末随机介质中光学双稳态的观察

• 发表时间: 2006
• 期刊: Appl. Phys. Lett. 89
• 作者: Y.Sawai;H.Nabika;M.Kiguchi;Y.Sawai;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;H.Nabika;K.Murakoshi;J.Li;Y.Sawai;沢井 良尚;沢井良尚;H.Takashima;H.Fujiwara
• 通讯作者: H.Fujiwara

Analysis of quantum dot fluorescence coupled with a microsphere resonator

与微球谐振器耦合的量子点荧光分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 45, 9A
• 作者: Y.Sawai;H.Nabika;M.Kiguchi;Y.Sawai;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;H.Nabika;K.Murakoshi;J.Li;Y.Sawai;沢井 良尚;沢井良尚;H.Takashima;H.Fujiwara;H.Takashima
• 通讯作者: H.Takashima

Fano resonance in a multimode tapered fiber coupled with a microspherical cavity

• DOI: 10.1063/1.1951049
• 发表时间: 2005-06-27
• 期刊: APPLIED PHYSICS LETTERS
• 影响因子: 4
• 作者: Chiba, A;Fujiwara, H;Sasaki, K
• 通讯作者: Sasaki, K

微小球におけるエネルギー移動過程の増強効果

微球内能量传递过程的强化效应

• 发表时间: 2005
• 期刊: 光化学 36,2
• 作者: Y.Sawai;H.Nabika;M.Kiguchi;Y.Sawai;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;M.Kiguchi;B.Takimoto;H.Nabika;K.Murakoshi;J.Li;Y.Sawai;沢井 良尚;沢井良尚;H.Takashima;H.Fujiwara;H.Takashima;藤原 英樹;H.Konishi;A.Chiba;H.Fujiwara;藤原 英樹
• 通讯作者: 藤原 英樹