近赤外励起／発光とカソードルミネッセンスによるマルチスケール生体観察法の確立

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組織を構成する複数の細胞種・タンパク質分子種の分布に対して，近赤外光励起・発光による生体組織深部と，カソードルミネッセンス (CL)によるタンパク質分子の多色ナノイメージングによる新規相関観察法の確立を目指した．具体的な内容を以下三点にまとめる．1) 新規イメージングプローブの開拓．希土類酸化物をベースとした近赤外光・CLプローブを開発した．Y2O3を蛍光母材とし，希土類元素を添加した三種のプローブは，980 nm近赤外光及び電子線励起においてそれぞれ異なる近赤外・可視域で発光を示す．近赤外励起・発光とCL，両発光特性を有するプローブとして，上記蛍光体を世界に先がけて見出した．2) ナノプローブの合成．沈殿法をベースに，ナノプローブの合成法を発明した．従来法に比べ沈殿材を100倍以上と過剰添加し，粒子核形成の促進と原料枯渇化を引き起こし，粒子径50 nm以下のナノプローブを得た．また，添加元素のプローブ内濃度を0.1 mol%オーダーの精度で制御し，発光増強を実現した．上記成果を論文として発表した (S. Fukushima et al., Optical Materials Express, 6, 831 (2016)).3) 近赤外光・CL生体観察．開発したナノプローブを用い生体観察を検証した．同一領域のプローブ分布の近赤外・CL両顕微鏡による相関観察を達成した．プローブを導入した細胞シートのラット体内位置を近赤外発光により体外から可視化した．細胞内プローブの局在をCL発光色で識別した．以上より，開発した蛍光体ナノプローブを用いて，本研究で提唱する，ホールボディ観察，細胞の深部観察，そしてCLによる多色ナノイメージングまでを達成した．上記成果を学術雑誌に投稿した（S. Fukushima et al., Scientific Reports, in review）．