パルスレーザーを用いた光ピンセットによる細胞手術に関する研究

【概要】光ピンセットは,光の放射圧を利用して微小物体を非接触かつ非破壊で捕獲,操作する技術で,近年一分子計測などに応用されてきている.しかし細胞内での光ピンセット操作(in vivo光ピンセット操作)は,細胞内の様々な構造が立体的な障害となるため実現困難な状態である.そこで,細胞内での自由な光ピンセット操作を実現することを目的として,パルスレーザー光を光ピンセットのアシストに用いて操作する手法であるPLAT (Pulse-Laser-Assisted optical Tweezers)を開発した.本研究では,このPLATを改良して細胞内での光ピンセット操作を実現させ,細胞手術に応用できるような光ピンセット技術の開発し,さらに,PLATに使用するパルスレーザーのパルス幅毎にその効果と適した操作を明らかにすることを目的とする.【進捗状況】これまでに,PLATで細胞操作を行う際に必要なパルス幅は150μs程度であれば十分であることが分かっている.更に,エネルギー照射時間が短く,且つPLAT効果を十分発揮できるパルス幅△は100nsから200nsが適切であることが分かったため,このパルス光を発振するロングパルスNd:YAGレーザーを開発し,このロングパルスレーザーのパルス光(△=160ns)で粒子の取り外し実験を行ったところ,格段に少ないエネルギーで効率的にPLATの効果が得られることを示すことができ,誘電破壊現象を抑えながら粒子取り外しを行えることを確認した.PLATを利用した細胞操作では,パルス幅150μsのパルスを用い,細胞表面に吸着した粒子を取り外したり,細胞内部から粒子を抽出したりすることに成功しており,細胞に対する操作にどの程度の力が必要かという指針を示すことに成功した.

【概要】光ピンセットは,光の放射圧を利用して微小物体を非接触かつ非破壊で捕獲,操作する技術で,近年一分子計測などに応用されてきている.しかし細胞内での光ピンセット操作(in vivo光ピンセット操作)は,細胞内の様々な構造が立体的な障害となるため実現困難な状態である.そこで,細胞内での自由な光ピンセット操作を実現することを目的として,パルスレーザー光を光ピンセットのアシストに用いて操作する手法であるPLAT (Pulse-Laser-Assisted optical Tweezers)を開発した.本研究では,このPLATを改良して細胞内での光ピンセット操作を実現させ,細胞手術に応用できるような光ピンセット技術の開発し,さらに,PLATに使用するパルスレーザーのパルス幅毎にその効果と適した操作を明らかにすることを目的とする.【進捗状況】これまでに,PLATで細胞操作を行う際に必要なパルス幅は150μs程度であれば十分であることが分かっている.更に,エネルギー照射時間が短く,且つPLAT効果を十分発揮できるパルス幅△は100nsから200nsが適切であることが分かったため,このパルス光を発振するロングパルスNd:YAGレーザーを開発し,このロングパルスレーザーのパルス光(△=160ns)で粒子の取り外し実験を行ったところ,格段に少ないエネルギーで効率的にPLATの効果が得られることを示すことができ,誘電破壊現象を抑えながら粒子取り外しを行えることを確認した.PLATを利用した細胞操作では,パルス幅150μsのパルスを用い,細胞表面に吸着した粒子を取り外したり,細胞内部から粒子を抽出したりすることに成功しており,細胞に対する操作にどの程度の力が必要かという指針を示すことに成功した.