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リアルタイムCARS顕微鏡の開発と生体ダイナミクスの計測への応用

实时CARS显微镜的研制及其在生物动力学测量中的应用

基本信息

批准号：
08J02717
负责人：
南川丈夫
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

細胞,生体組織等の分子レベルでの構造,分布の時空間展開を観察することは,科学的・医学的にも非常に重要である.CARS(コヒーレント反ストークスラマン散乱)顕微鏡は,分子レベルでの構造変化,分子分布を無染色にサブマイクロメートルの空間分解能で観察できる顕微観察法である.本研究では,CARS顕微鏡に高精度レーザー制御システム,多焦点励起システム,高感度イメージセンサーを用いることで高速に分子イメージング可能な顕微鏡の開発を行い,生体試料の時空間ダイナミクスの計測を行う.本年度は,レーザーアブレーションによる細胞膜破壊時における,破壊部近傍のCARS光強度変化について考察した.その結果,細胞膜破壊後に見られるCARS光強度の増加は,キネシンやミオシンによって細胞内小胞が破壊部に集められ,細胞膜修復が起こっていることを示していると考えられるとの結論を得た.また,その後に見られるCARS光強度の減少は,修復に用いられた小胞同士,あるいは細胞膜との融合過程に起因していると考えられる.また,CARS顕微鏡における多焦点励起システムと単焦点励起システムの細胞へのダメージの定量評価を試みた.その結果,両者間で細胞ダメージに優位差がみられ,多焦点化の方が細胞ダメージを抑えつつ高速なCARSイメージングができることがわかった.

The structure and distribution of molecules in cells, biological tissues, etc. are examined in time and space. It is very important for scientific and medical purposes. CARS (Scattered) Microscopy is used to examine the structure and distribution of molecules in cells and biological tissues without staining. In this study, CARS micromirrors were developed for high precision micro-control systems, multifocal excitation systems, high sensitivity micro-systems, high speed molecular micro-systems, and time-space measurement of biological samples. This year, the changes in the intensity of CARS near the cell membrane were investigated. As a result, the increase of CARS light intensity after cell membrane rupture was observed, and cell membrane repair was initiated. The decrease in CARS light intensity is caused by the fusion process of cell membranes. For example, CARS Microscope Multifocal Stimulation System and Focal Stimulation System for Quantitative Evaluation As a result, the optimal position difference between the cells is different, and the multi-focus method is different from the cells.