機能化した金属ナノ粒子を用いたミトコンドリア内部の環境・分子イメージング

使用功能化金属纳米粒子对线粒体内部进行环境和分子成像

• 批准号: 22K14574
• 负责人: 畔堂 一樹
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14574/
• 关键词: ナノ粒子; ラマン散乱; 分光; 顕微鏡; 細胞

細胞内の内部の環境や、生体分子などの複数の指標を同時に、且つ、継時的に観察する手法の確立を目的とする。細胞内部のラマン散乱イメージングが観察可能な顕微ラマン装置の開発を行う。ラマン散乱は無標織、低侵襲性を有することから、バイオ分野での活用が期待されている。しかしながら、ラマン散乱光はその微弱さが課題であった。そこで、微弱なラマン散乱の信号を増強し、時間分解能を向上させるために金属ナノ粒子をプローブとして用いる。ナノ粒子近傍に強い光の増強場を形成することでラマン散乱光を増強することができる。この現象を細胞内部のイメージングに応用する。金属ナノ粒子を細胞内に局在化させるために修飾・機能化し、細胞内部の環境や、生体分子をモニタリングするためのナノプローブを作成する。細胞へのストレスや環境変化を加えて内部のpHの変化や、生成物をラマン分光法でモニタリングする。得られる多次元のデータを多変量解析し、定量評価を行う。ラマン散乱は生きたまま細胞の状態や環境を把握することができる。また、金属名の粒子を用いた増強効果により、タイムラプス計測も可能になる。細胞内のダイナミクスを生きたまま追うことができるようになり、創薬などの基礎研究での活用が期待できる。初年度は顕微開発装置の開発及び、その評価を行った。ライン照明型の顕微観察装置を開発し、基盤に固定した金属ナノ粒子を用いてイメージング特性の評価を行った。また、金属ナノ粒子にらまんスペクトルにおいてpH依存性のある小分子を修飾し、周囲のpH環境に応じてピークの応答を観察した。

目的是建立一种同时观察多个指标的方法，例如单元格内的内部环境和一次生物分子。我们将开发一种微观拉曼装置，该设备可以观察细胞内的拉曼散射成像。拉曼散射是无编织和微创的，预计将用于生物技术领域。但是，拉曼散射光的弱点一直是一个问题。因此，金属纳米颗粒被用作探针，以增强弱拉曼散射信号并改善时间分辨率。通过在纳米颗粒附近形成强大的增强场，可以增强拉曼散射光。该现象应用于细胞内部成像。金属纳米颗粒被修饰并功能化以定位于细胞内，从而产生用于监测细胞和生物分子内部环境的纳米探针。对细胞的压力和环境变化用于使用拉曼光谱法监测内部pH变化和产物。分析获得的多维数据以进行多元分析，并进行定量评估。拉曼散射使您可以在还活着的同时掌握细胞的状态和环境。此外，使用具有金属名称的颗粒的增强效果使得测量时间流失成为可能。现在可以追求活细胞内的动态，并且可以用于基础研究（例如药物发现）。在第一年，我们开发并评估了微型发育设备。开发了截面的微观观察装置，并使用固定在底物上的金属纳米颗粒评估了成像性能。此外，在金属纳米颗粒的光谱中修改了具有pH值依赖性的小分子，并观察到峰值响应对周围pH环境的响应。