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光で分子を振動させて,細胞の形態と分子分布を同時に見る光学顕微鏡を開発東京大学 研究グループ

 東京大学の研究グループは,定量位相顕微鏡と分子振動顕微鏡を融合した新たなラベルフリー顕微鏡(赤外フォトサーマル定量位相顕微鏡)の開発に成功したと発表した。
 この手法では,生体分子が赤外光を吸収して振動することにより発生する温度上昇(フォトサーマル効果)に伴う屈折率の変化を定量位相顕微鏡により検出する。これにより,細胞の詳細な形態情報となる定量位相画像を取得しつつ,特定の生体分子に由来する分子振動の分布も同時に取得することを実現した。従来の赤外吸収顕微鏡では,試料を透過した赤外光を結像することで像情報を検出していたため,空間解像度が赤外光の回折限界(数~数十μm程度)で制限されてしまうという問題点があったが,本手法では局所的な赤外吸収の現象を可視光に基づく結像で検出するため,より高い空間解像度(本研究では440 nm以下)を達成することができる。また,ラマン散乱よりも効率のよい赤外吸収の現象を用いることで,高強度超短パルスレーザーを使わずに高い感度を得られるため,細胞に対する光毒性を大幅に低減できる。
 さらに,定量位相顕微鏡に「開口合成」と呼ばれる撮影原理を取り入れることで,従来の分子振動顕微鏡を超えた深さ方向と横方向の超解像(本研究では,それぞれ,2 .3 μmと190 nm)を達成し,分子振動顕微鏡としての新たな可能性を開拓することも期待できる。より高い解像力をもつ対物レンズを用いることで,従来の分子振動顕微鏡では達成できなかったような空間解像度(例えば,横方向100 nm,深さ方向200 nm程度)を実現することも原理上可能であり,細菌などの微小な生体試料の内部構造を観察することにも役立つと期待される。

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