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。

我们已经使用多重色缝缝构建了一个共聚焦显微镜光学系统，并开发了一种光谱系统，该系统测量了从时间序列中内吞作用捕获的金纳米颗粒的拉曼散射光谱。掺入后立即观察到了50 nm直径的金纳米颗粒的表面增强的拉曼散射光，并根据血浆流动，蛋白质转运和棕色运动的金纳米颗粒的随机移动来强烈依赖于位置和时间。在这些光谱中，观察到源自许多生物分子的拉曼带，包括氨基酸，例如酪氨酸，丙氨酸和苯丙氨酸，DNA碱基分子，例如鸟嘌呤和腺嘌呤，以及磷脂，以及磷脂。此外，在纳米级上不断测量纳米颗粒的运动，并将反馈机制改编成适合不断从纳米颗粒中散射光的设备中的设备。这允许在细胞中跟踪纳米颗粒，同时可以实时测量每个位置的光谱，并建立了一项技术，以观察具有纳米级空间分辨率与细胞活性相关的分子的动力学。此外，我们通过铜纳米颗粒研究了长波长区域的等离子共振，从而促进了深细胞的观察。首先，将抗坏血酸和聚乙烯基吡咯烷酮添加到硝酸铜中以减少铜离子，并合成铜纳米颗粒。已经证实，通过动态光散射产生了约8 nm的纳米颗粒。此外，通过使用原子力显微镜观察观察到相同大小的纳米结构。然而，由于合成的纳米颗粒的浓度低，因此未观察到铜纳米颗粒的吸收峰，应在570 nm至600 nm之间看到。另一方面，由于相对较大的150 nm的铜纳米颗粒引起的吸收峰在800 nm附近。我们认为，将来，我们需要通过合成方法进行优化以提高产量。