分子振動共鳴による光音響イメージングの高コントラスト化

使用分子振动共振的高对比度光声成像

• 批准号: 22K19937
• 负责人: 山岡 禎久
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Saga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19937/
• 关键词: 光音響顕微鏡; フェムト秒パルスレーザー; 光音響イメージング

現在，組織や細胞を可視化する方法の一つとして，蛍光イメージングが頻繁に利用されている．蛍光分子の励起波長と蛍光波長の適切な選択により，高いコントラストで観察したい分子を可視化することができる．しかしながら，光は生体によって散乱されるため，生体深部組織やスフェロイドのような立体構造を持つ細胞の集合体の内部観察は困難である．その問題を解決するために，近年光音響イメージングに注目が集まっているが，得られる光音響画像のコントラストは，任意の分子を対象とした場合，十分であるとは言い難い．本研究では，光音響イメージングにおいても，励起波長選択だけでなく，光音響波の周波数選択も加えた分子抽出法を提案し，蛍光イメージングと同等の分子コントラストまで光音響イメージングのコントラストを向上させることが目的である．本年度はフェムト秒光パルスによる光音響波の発生に関する評価を行った．一般的に光音響イメージングの励起光には，ナノ秒光パルスが用いられる．今回の使用予定のフェムト秒光パルスのパルスエネルギーはナノ秒光パルスよりも数桁低いため，解析に十分な光音響波を得るためには，光音響信号の平均化を行う，あるいは，励起光を変調することにより光音響信号の検出感度を向上させる必要がある．本年度，変調フェムト秒光パルス列により発生する光音響波を検出し，基本的な励起光強度依存性，励起波長依存性などの評価を行い，フェムト秒光パルスにより光音響波発生を確認した．来年度から，パルスピッカーによりパルスを間引き，平均化を行うことにより光音響信号の検出感度を向上させ，周波数選択も加えた分子抽出法を開発していく予定である．

当前，荧光成像经常用作可视化组织和细胞的方法。通过适当选择荧光分子的激发和荧光波长，可以看到要高对比度观察的分子。但是，由于光散布在活生物体中，因此很难在内部观察到具有三维结构（例如深组织和球体）的细胞。为了解决这个问题，近年来，光声成像引起了人们的关注，但是很难说在靶向任何分子时，获得的光声图像的对比就足够了。在这项研究中，在光声成像中，我们提出了一种分子提取方法，该方法不仅选择激发波长，而且选择光声波的频率，并旨在将光声成像的对比度提高到等于荧光成像的分子对比度。今年，我们评估了飞秒光脉冲引起的光声波的产生。通常，纳秒光脉冲用于光声成像中的激发光。这次计划使用的飞秒光学脉冲的脉冲能量比纳米秒光脉冲低几个数量级，因此为了获得足够的光声波进行分析，有必要平均平均光电声信号或改善通过调节光的光声信号的检测敏感性。今年，检测到由调制飞秒的光秒光脉冲序列产生的光声波，并对对激发光强度和激发波长依赖性进行了基本依赖性进行评估，并使用fomtsecond光学脉冲确认了光声波的产生。从明年开始，我们计划开发一种分子提取方法，该方法通过将脉冲稀疏并使用脉冲拾取器平均来提高光声信号的检测灵敏度，还包括频率选择。

项目成果

光音響効果を用いたがん検出のためのNADH/NAD+評価

利用光声效应评估癌症检测的 NADH/NAD+

• 发表时间: 2023
• 作者: Wang Yue;Kai Hiroto;Ishida Masatoshi;Gokulnath Sabapathi;Mori Shigeki;Murayama Tomotaka;Muranaka Atsuya;Uchiyama Masanobu;Yasutake Yuhsuke;Fukatsu Susumu;Notsuka Yusuke;Yamaoka Yoshihisa;Hanafusa Mamiko;Yoshizawa Michito;Kim Gakhyun;Kim Dongho;Furuta Hiro;山岡禎久;宇山大智，金子昂司，山岡禎久;池下彰一，金子昂司，山岡禎久
• 通讯作者: 池下彰一，金子昂司，山岡禎久