細胞内応力分布の高分解能計測による細胞の非平衡動力学の解明

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細胞培養可能な広帯域マイクロレオロジー計測システムを構築した。水による吸収の少ない近赤外レーザー(1064nm、830nm)を、高いNAを持つ対物レンズで試料中に集光し、コロイド粒子を光トラップする。トラップ後のレーザー光の回折を4分割光ダイオードで検出し、コロイド粒子位置を精密検出する。従来のマイクロレオロジー計測システムでは、高いNAを持つ短作動距離の油浸コンデンサーレンズを使用して、試料を通過したトラップレーザーを集光していたため、サンプルを狭いセル中に封入する必要があった。細胞培養には、酸素、二酸化炭素、栄養分が十分に供給され、排泄物がバルクの培養液中に拡散希釈される必要がある。また、試料の体積に対して表面積が増大すると、バクテリア、マイコプラズマ等により汚染される可能性が増える。そこで今回作製する計測システムでは、反射光の回折を4分割光ダイオードで検出することで、上方が開放されたセルでの細胞培養を可能にした。ただし、反射光を粒子位置測定に使用する場合、検出されるフォトン数の減少に伴いノイズが増大するため、読み出しノイズを極力減少させるための電子回路や光学系に新たな工夫をこらした。さらに試料台上方にAFMを設置し、細胞に外部から応力を与え、細胞内部の粘弾性が申請者らの発表した理論通りに制御されるか確認できるようにした。以上開発したシステムを用い、次年度以降に計画された研究を提案書記載の通り遂行する準備が整った。