その場顕微赤外分光システム構築と水反応場解析への展開

原位微红外光谱系统构建及水反应场分析发展

• 批准号: 12J11009
• 负责人: 宇部 卓司
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J11009/
• 关键词: 赤外分光; 水; 超臨界水; 細胞; 代謝; 水溶液; 水熱反応; その場測定; 水素結合; 氷; 第一原理計算

本研究では、水溶液並びに液中で生きた細胞を赤外分光することができる装置を開発し、本装置の適用範囲が物理化学から、生物･医学分野まで及び生きた細胞の代謝の様子等、これまで測定することが困難であった事象をその場観察できることを実証してきた。特に、生きたマウスの胚細胞の赤外吸収スペクトルの経時変化を測定した結果、ガン細胞(MCA205)が正常細胞(NIH3T3)に比べて解糖系によるATP算出に偏っているというワールブルグ効果を、代謝生成物である乳酸の濃度増加という現象で捉えることに成功した。今後は細胞レベルの測定を組織レベルまで拡大することで、赤外分光によるガン診断の臨床応用へ発展させていくことが期待される。しかし、研究を進めるにつれて反応場たる水の分光学的な特徴の重要性が示唆されてきたため、一旦基礎研究に立ち返り、水そのもののスペクトルの詳細な測定と第一原理計算による構造と赤外吸収のシミュレーションを行い考察を行った。その結果、臨界温度(648K)以上の水蒸気の状態では水分子が単体で回転振動をしている状態から圧力を増大させていくと、水分子の二量体中の水素結合したOH･O結合に起因すると考えられるピークが出現し、過去のマススペクトルと赤外分光を組み合わせた研究の論文及び、本研究で行われた計算機シミュレーションによって検証された。さらに圧力を増大させていくと、三量体以上の水分子の集合体の出現が確認されたが、これらを定量的に分離することは現時点で不可能であった。従って水を赤外分光で観察した場合、水の構造はその赤外吸収スペクトルから『水分子単体』『二量体』『三量体以上』という3つの状態の重ね合わせで表現できることが示され、温度･圧力の変化によってそれぞれの割合が変化することで、水･超臨界水･水蒸気の3つの状態を表現できることが示された。

In this study, the equipment of ultraviolet spectrophotometry is open, the scope of the device is physical and chemical, the biomedical field is in the field of biology and medicine, and the population of the cell in this study is in aqueous solution. in this study, in the aqueous solution and in the solution, the equipment has been opened, the range of physical and chemical experiments, biomedical fields, biological and medical fields, and so on, have been tested. In this paper, the results of the determination of the temperature in vitro, the MCA205 and the normal cell (NIH3T3) were compared with those of the normal cell (NIH3T3). The results were calculated by ATP, and the results showed that the product was successful. In the future, we need to determine that the organization is responsible for the development of high-speed, high-speed, high-temperature, high-speed In order to improve the importance of water separation optics, once the basic research is carried out, the first principle calculation is based on the calculation of the first principle of measurement. The results of the experiment, the temperature above the critical temperature (648K) and the temperature above 648K, the molecular mass response of water, the molecular weight of water, the concentration of water in the two-dimensional body of water, the combination of water and water in the binary body of water, the OH ·O, the cause, the cause, the temperature, the temperature and the temperature. In this study, the computer is used for the purpose of this study. in this study, the computer is used in this study. The concentration of water molecules above the three-dimensional body is very important, and it is not possible to determine the amount of time in which the concentration of water molecules above three-dimensional body can be confirmed and quantified. In the presence of water, the absorption of water molecules, temperature, temperature If the water exceeds the limit, the water vapor will show that there is no change in the state of water.

项目成果

In-vitro infrared spectroscopy for cancer diagnosis

用于癌症诊断的体外红外光谱

• 发表时间: 2014
• 作者: Takuii Ube;Kanako Yamamoto;Shuhei Ogawa;Takashi Harumoto;Ryushin Mizuta;Ryo Abe and Takashi Ishiguro
• 通讯作者: Ryo Abe and Takashi Ishiguro

Observation of Unstained Biological Tissue by Transmission FT-IR Microscopy

通过透射 FT-IR 显微镜观察未染色的生物组织

• 发表时间: 2014
• 作者: Kanako Yamamoto;Takuji Ube;Tomoya Arai;Takashi Harumoto;Toshihiro Suzuki;Ryusin Mizuta;Ryo Abe and Takashi Ishiguro
• 通讯作者: Ryo Abe and Takashi Ishiguro