徳島大ら,走査せずに蛍光寿命画像を一括測定

徳島大学と宇都宮大学は,細胞内の様々な現象を明らかにする上で有用な蛍光寿命画像を,焦点の走査無く,一括して取得可能な手法を開発した(ニュースリリース)。

蛍光寿命顕微鏡は蛍光寿命を観測し,試料をマッピングする。蛍光寿命は実験条件に依存しないので,高い定量性が得られ,細胞内の蛍光分子の環境変化などを高感度に検出することができる。

しかし,蛍光寿命顕微鏡は点計測に基づいているため,画像取得には焦点位置の機械的走査(スキャン)が必要となり,高速な画像取得が制限されていた。

そこで研究グループは,蛍光寿命画像を焦点走査無く(スキャンレスで)高速に一括取得できる手法(デュアル光コム蛍光寿命顕微鏡)を開発した。この手法(デュアル光コムFLIM)では,以下の手順に従って,蛍光寿命イメージを取得する。

①周波数間隔がわずかに異なる2つの光コムのビームを空間的に重ねて干渉させ,明滅(変調)周波数が異なる44,400もの光ビート信号(デュアル光コム・ビート群)を生成する。これにより44,400個の光ストップウォッチが生成できる。

②44,400個の光ストップウォッチを2次元平面に整然と並べるため,まず、デュアル光コム・ビート群をVIPA(Virtually imaged phased array)に入射することにより,デュアル光コム・ビート群を複数のグループに分けて垂直方向に展開する。

③次に,複数のグループに分かれて垂直方向に展開されたデュアル光コム・ビート群を回折格子に入射することにより,各グループ内の光ビートを波長に応じて水平方向に分散させる。その結果,デュアル光コム・ビート群を構成する個々の光ビートが2次元空間に展開され,2次元の虹が形成される。

④この2次元の虹は,サンプルの全面を覆うように照明される。この時,位置毎に異なる周波数で明滅するので,周波数を計測すると位置を特定することができる。

⑤この同時照明によって蛍光が同時発生する。蛍光は,照明と同じ周波数で明滅するが,蛍光寿命に応じて位相がずれる。整然と並べられた44,400個の光ストップウォッチで,明滅の位相ズレの空間分布を同時計測する。

⑥明滅周波数とイメージ画素の対応関係から,蛍光寿命イメージを一括取得することができる。

同時計測性が担保された蛍光寿命イメージを取得することができるので,生きている細胞で内部の分子の動きをつぶさに観察することが可能になる。研究グループは,新型コロナウイルス診断の抗原検査などにも応用できるとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【GW読書におすすめ】身近な光技術を感じる書籍「ひも解くひかり 身近なひかり」

    連休中、少しゆっくりとした時間を過ごしてみてはいかがだろうか。青い空、鏡に映る自分、写真、通信、生命の営み――私たちの身の回りには、あらゆるところに光がある。日常では当たり前に受け止めている現象も、その背後には反射、屈折…

    2026.05.02
  • 東大、細胞内の構造と微粒子の動きを同時観察する顕微鏡を開発

    東京大学の研究グループは、前方散乱光と後方散乱光を同時に定量する「双方向定量散乱顕微鏡」を開発した(ニュースリリース)。 ラベルフリー顕微鏡として広く用いられる定量位相顕微鏡(QPM)は、試料の屈折率分布に起因する前方散…

    2025.11.28
  • 筑波大,神経細胞の構造を10倍の精度で3次元計測

    筑波大学の研究グループは,神経細胞の微細構造を高速かつ高精度に3次元計測する技術を開発した(ニュースリリース)。 脳は一つの神経細胞,またはシナプス結合を基本単位として構成され,それらの形態や構成要素の変化が情報処理の基…

    2025.09.17
  • 阪大ら,時間決定型クライオ光学顕微鏡法を開発

    大阪大学と京都府立医科大学は,光学顕微鏡で観察中の細胞を,任意のタイミングかつミリ秒レベルの時間精度で凍結固定し,そのまま詳細に観察できる技術「時間決定型クライオ光学顕微鏡法」の開発に成功した(ニュースリリース)。 細胞…

    2025.08.27
  • 東大,分子振動光熱顕微鏡で分子の熱泳動を可視化

    東京大学の研究グループは,分子振動光熱顕微鏡を応用し,細胞内に形成される温度勾配に伴う生体分子の熱泳動現象を可視化することに世界で初めて成功した(ニュースリリース)。 分子振動を利用した顕微鏡技術は,ラマン散乱や赤外吸収…

    2025.08.21

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア