Super-resolution live-cell imaging of cell-attached nanointerface using LSPR sheets

使用 LSPR 片对细胞附着的纳米界面进行超分辨率活细胞成像

基本信息

批准号：
19H05627
负责人：
玉田薫
金额：
$ 124.05万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-26 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

課題１では、蛍光増強効果を利用した細胞観察により適したプラズモンナノシートの作製に向けて、ナノディスク（円盤状粒子）の合成に注力した。具体的には、昨年度開発した水－ブタノール混合溶媒系での界面での微粒子自己組織化現象を利用した円形銀ナノプレートの自己組織化と、超薄円盤状金ナノ粒子の温度応答性自己集合化に成功した。新たにEmpty liquid相（電場増強効果はあるが異常透明性を示す金属微粒子からなるネットワーク構造）を発見した。課題２では、細胞の接着・伸展における細胞骨格アクチンの動態がプラズモンシート上でより鮮明に観察できることを確認し、これにより正常・がんまたはがんの悪性度を接着界面でのアクチン分布パターンにより識別することに成功した。さらに細胞接着ナノ界面の機械的変形特性の検知によるがん細胞の診断を試み、これに成功した。細胞膜糖衣の厚みはがん細胞において厚く、糖衣近傍は局所的にpHが低下する。これに着目し、細胞膜近傍の局所pH分布をpH応答性蛍光分子固定化基板上で蛍光イメージングすることで、がん細胞と正常細胞の判別をした。課題３では、次年度の最終年に向けて、機械学習専用の計算機機材を導入し、シート上での高解像度蛍光観察データを用いた機械学習による細胞自動診断法の開発に着手した。pH変化によるがん細胞の診断についても、得られた細胞接着界面の蛍光観察像をpH分布に変換表示する画像処理アルゴリズムを開発することで、細胞膜糖衣の界面おける垂直変形性を診断情報として取り出すスキームを開発した。一方で、ペロブスカイト量子ドットを使ったイメージング法の開拓に向けて、スピンコートによる粒子単層膜の作製法を確立した。ペロブスカイト粒子を用いた国際共同研究では、Tammプラズモン上にペロブスカイト量子ドット単層膜を配置した構造からの発光特性について論文にまとめた。

在任务1中，我们专注于合成纳米盘（圆盘形颗粒），以制备具有荧光增强效应的细胞观察等离子纳米片。具体而言，我们使用了去年开发的水丁醇混合溶剂系统的界面上的微颗粒自组装现象，并使用微丁醇混合溶剂系统以及对超透明粘膜盘状金纳米颗粒的超纯度反应自组装进行自我组装。发现了一种新的空液相（由具有电场增强效果的金属细颗粒组成但表现出异常透明度的网络结构）。在任务2中，我们确认在细胞粘附和扩展过程中可以更清楚地观察到细胞粘附和延伸过程中的细胞骨架肌动蛋白的动力学，因此，我们通过在粘附界面上肌动蛋白分布的模式成功地识别了正常，癌症或癌症的恶性。此外，我们试图通过检测细胞粘附纳米界面的机械变形特性来诊断癌细胞，并成功地执行了这一点。细胞膜糖涂层的厚度在癌细胞中厚，并且在糖涂层附近局部降低了糖涂层的pH。为此，我们通过对用pH反应性荧光分子固定在细胞膜附近的局部pH分布的荧光成像来区分癌细胞和正常细胞。在第二年的最后一年，在任务3中，引入了专用于机器学习的计算机设备，并使用机器学习使用高分辨率的荧光观察数据来开发自动细胞诊断方法。为了诊断由于pH变化而导致的癌细胞，我们开发了一种图像处理算法，该算法将细胞粘附界面的荧光观察图像转换为pH分布，并开发了一种方案来提取细胞膜糖纤维界面的垂直变形性作为诊断信息。另一方面，为了使用钙钛矿量子点开发成像方法，已经建立了一种通过自旋涂层制造单层颗粒膜的方法。在使用钙钛矿颗粒的国际协作研究中，一篇论文总结了一种结构的发射特征，其中钙钛矿量子点单层膜放在tamm等离子体上。

项目成果

期刊论文数量（250）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Adhesive-ligand-independent cell-shaping controlled by the lateral deformability of a condensed polymer matrix

由凝聚聚合物基质的横向变形控制的不依赖于粘附配体的细胞成形

DOI：
10.1038/s41428-021-00577-w
发表时间：
2021
期刊：
Polymer J
影响因子：
0
作者：
S. Masaike;S. Sasaki;H. Ebata;K. Moriyama;S. Kidoaki
通讯作者：
S. Kidoaki

Plasmonics and Plasmonic Metamaterials Using Random Metal Nanostructures for Highly Efficient Light-Emitting Devices

使用随机金属纳米结构实现高效发光器件的等离激元和等离激元超材料

DOI：
10.11370/isj.60.631
发表时间：
2021
期刊：
NIHON GAZO GAKKAISHI (Journal of the Imaging Society of Japan)
影响因子：
0
作者：
Takuya Matsubara ;Yasuo Nabekawa;Kenichi L. Ishikawa ;Kaoru Yamanouchi;and Katsumi Midorikawa;K. Okamoto
通讯作者：
K. Okamoto

Effect of chemically induced permittivity changes on the plasmonic properties of metal nanoparticles

DOI：
10.1038/s43246-021-00159-6
发表时间：
2021-06
期刊：
Communications Materials
影响因子：
7.8
作者：
N. Saito;Sou Ryuzaki;Yuta Tsuji;Y. Noguchi;Rintaro Matsuda;Pangpang Wang;Daisuke Tanaka;Yusuke Arima;K. Okamoto;K. Yoshizawa;K. Tamada
通讯作者：
N. Saito;Sou Ryuzaki;Yuta Tsuji;Y. Noguchi;Rintaro Matsuda;Pangpang Wang;Daisuke Tanaka;Yusuke Arima;K. Okamoto;K. Yoshizawa;K. Tamada

Characterization of 3D matrix conditions for cancer cell migration with elasticity/porosity-independent tunable microfiber gels