生体細胞内の無染色分子イメージング技術の探索研究

活细胞无染料分子成像技术探索性研究

基本信息

批准号：
19656019
负责人：
井上康志
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

ポリクロメーターのスリットを利用した共焦点顕微光学系を構築し、エンドサイトーシスにより取り込まれた金ナノ粒子からのラマン散乱スペクトルを時系列に計測する分光システムの開発を行った。マクロファージ細胞が取り込んだ50nm径の金ナノ粒子からの表面増強ラマン散乱光は取り込み直後から観察され、原形質流動、タンパク質輸送などの細胞活性やブラウン運動に起因した金ナノ粒子のランダムな動きに合わせて、位置、時間に強く依存したスペクトルが計測された。それらスペクトルでは、チロシン、アラニン、フェニルアラニンなどのアミノ酸、グアニン、アデニンなどDNA塩基分子、リン脂質など数多くの生体分子由来のラマンバンドが観察された。さらに、ナノ粒子の動きをナノスケールで常時計測し、ナノ粒子からの散乱光を常に分光器内へと導く、フィードバック機構の装置化を行った。これにより、ナノ粒子を細胞内でトラッキングしながら、各位置でのスペクトルをリアルタイムで計測することを可能とし、細胞活性に関連する分子の動態をナノスケールの空間分解能で観察する技術を確立した。また、細胞深部での観察を容易にする銅ナノ粒子による長波長領域でのプラズモン共鳴についての検討を行った。まず、硝酸銅にアスコルビン酸、ポリビニルピロリドンを加えて銅イオンの還元を行い、銅ナノ粒子の合成を行った。動的光散乱法により8nm程度のナノ粒子が作製されていることを確認した。さらに、原子間力顕微鏡による観察でも同様のサイズのナノ構造体を観察した。しかしながら、570nmから600nmに見られるはずの銅ナノ粒子の吸収ピークは合成したナノ粒子の濃度が低いため観察されなかった。一方、150nmの比較的大きな銅ナノ粒子による吸収ピークが800nm近傍に観察された。今後は、合成法との最適化を行い収率を上げる必要があると考えている。

我们使用多色仪狭缝构建了共焦显微光学系统，并开发了一种光谱系统，可以测量时间序列内吞作用吸收的金纳米颗粒的拉曼散射光谱。巨噬细胞摄取后立即观察到直径为 50 nm 的金纳米粒子的表面增强拉曼散射光，这与血浆流和蛋白质运输等细胞活动以及布朗运动 A 引起的金纳米粒子的随机运动一致。测量的频谱强烈依赖于位置和时间。在这些光谱中，观察到源自多种生物分子的拉曼带，例如酪氨酸、丙氨酸和苯丙氨酸等氨基酸、鸟嘌呤和腺嘌呤等DNA基础分子以及磷脂。此外，我们创建了一种反馈机制，可以不断测量纳米颗粒在纳米尺度上的运动，并不断引导纳米颗粒的散射光进入光谱仪。这使得跟踪细胞内的纳米颗粒并实时测量每个位置的光谱成为可能，从而建立了一种以纳米级空间分辨率观察与细胞活动相关的分子动态的技术。我们还使用铜纳米颗粒研究了长波长区域的等离子共振，这有助于观察细胞深处。首先，将抗坏血酸和聚乙烯吡咯烷酮添加到硝酸铜中，还原铜离子，合成铜纳米粒子。通过动态光散射证实产生了尺寸约8nm的纳米颗粒。此外，还使用原子力显微镜观察了类似尺寸的纳米结构。然而，由于合成的纳米颗粒的浓度低，因此没有观察到本应在570nm至600nm范围内观察到的铜纳米颗粒的吸收峰。另一方面，在800nm附近观察到150nm的相对较大的铜纳米粒子的吸收峰。未来，我们认为有必要优化合成方法，提高收率。