生体ダイナミクス講座
ナノ・バイオフォトニクス研究室
井上 康志 教授
キーワード：
ナノ・バイオフォトニクス、表面プラズモン共鳴、赤外・ラマン分光法、金属ナノクラスター、フォトニック分子制御
フォトニクスを駆使して生体分子を観る
ナノテクノロジーとバイオロジー、さらにフォトニクスを融合したナノ・バイオフォトニクスと呼ばれる研究分野の開拓を行っています。金属ナノ粒子および金属ナノクラスターなどのナノマテリアルに代表されるナノテクノロジー、ラマン分光など分子を分析・識別する振動分光法を駆使し、細胞や生体分子を超高感度・高分解能でセンシングする技術の研究・開発を行っています。とくに、生体イメージングのための蛍光性金属ナノクラスター作製法の開発、ラマン分光およびイメージングによる神経細胞の機能解明、ブリルアン散乱分光による生体試料計測、Fano共鳴を利用した超高感度表面プラズモンセンサーの開発、光誘起による分子ナノ制御を利用した光ナノ計測およびイメージング技術の開発などが現在の主な研究対象です。
プラチナ原子で構成されるナノクラスターによって染色されたHeLa細胞の蛍光像。
メンバー
| 井上 康志 教授 | inoue[at]fbs.osaka-u.ac.jp |
|---|---|
| 石飛 秀和 准教授 | h-ishito[at]fbs.osaka-u.ac.jp |
| 増井 恭子 招聘研究員 | |
| 武田 由理恵 事務補佐員（秘書） |
研究者の詳細を大阪大学研究者総覧やResearch Mapで検索できます。
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Q＆A
- 現在注目しているテーマは何ですか？
- 金属原子数個～数十個から構成される金属ナノクラスターです。この金属ナノクラスターは半導体量子ドットによく似た光学特性を持ち、電子が1ナノメートル以下の空間に閉じ込められているため構成する原子数に依存した固有の吸収、発光特性を示します。ナノクラスターの合成法の確立や、発光メカニズムの解明、さらに合金化や化学修飾などによるナノクラスターの電子状態制御などで機能化された蛍光プローブの開発を精力的に行っています。
- 最新のブレイクスルー、研究成果について教えてください。
- プラチナ原子からなる蛍光性金属ナノクラスターやプラズモン効果と呼ばれる特定の波長の光だけを共鳴的に散乱する金属ナノ構造体をはじめとする生体センシング・イメージングのためのプローブ等を開発してきました。これまでは青色発光のみでしたが、合成条件を最適化することにより緑色や黄色発光の蛍光性プラチナナノクラスターの合成に成功しました。また各種分析によってナノクラスターの形成機構を明らかにしてきました。さらに金属ナノ粒子の2量体構造に起因したプラズモン効果を利用して、転写因子によるDNAの構造変化をナノスケールで明らかにしてきました。
- どのようなバックグラウンドを持つメンバーで研究をすすめていますか？
- ナノ光工学（分光学、光計測、光化学）、ナノテクノロジー、生物物理、合成化学、生化学、表面科学など、様々な研究分野を専門とするメンバーで研究を進めてきました。
- 国内外の研究機関との連携について教えてください。
- 国内では、産業技術総合研究所、静岡大学、豊橋技術科学大学など、海外では、モロッコの先端科学研究所、オーストラリアのオーストラリア国立大学などと連携して、研究を推進しています。
- 研究室から巣立った人たちはどのような道を歩まれていますか？
- 光学機器を扱う精密機器、計測機器、電機などのメーカーや、政府系機関で活躍しています。
- 今後どんな展開が期待されますか？
- 蛍光性ナノクラスターなどの金属ナノマテリアルの合成と光学特性の測定・評価、発光メカニズムの解明を行うことで、生体分子のセンシングやイメージングを高感度、高空間分解能で実現する新規プローブを開発するとともに、プローブの特性を最大限利用する計測法や顕微イメージング法を考案し、生体分子のカイネティクスなどをナノレベルで解明していきたいと考えています。また生体に透明な光である近赤外分光法を利用した定量的な計測およびイメージング技術の開発を行い、代謝過程をモニタリングする新たな手法の確立を目指しています。
研究成果
論文、総説、著書
2022年
Potassium Ion Dynamics Imaging through Supported Lipid Bilayers with Surface Plasmon Resonance Microscopy
ACS Photonics 9, 3412-3420 2022 （ DOI：10.1021/acsphotonics.2c01009）
Detection of Glutamate Encapsulated in Liposomes by Optical Trapping Raman Spectroscopy
ACS Omega 7, 9701-9709 2022 （ DOI：10.1021/acsomega.1c07206）
2021年
Incident Angle Dependence of Raman Scattering for Distinct Vibrational Modes Enhanced by Surface Plasmon Resonance Excited on a Silver Thin Film
J. Phys. Chem. C 125, 27678-27684 2021 （ DOI：10.1021/acs.jpcc.1c09119）
Optical Characterization of Ultra-Thin Films of Azo-Dye-Doped Polymers Using Ellipsometry and Surface Plasmon Resonance Spectroscop
Photonics 8, 41 2021 （ DOI：10.3390/photonics8020041）
2020年
Optical Trapping of Photosoftened Solid Polymers
J. Phys. Chem. C 124, 26037-26042 2020 （ DOI：10.1021/acs.jpcc.0c08068）
Deuterated Glutamate-Mediated Neuronal Activity on Micro-Electrode Arrays
Micromachines 11, 830 2020 （ DOI：10.3390/mi11090830）
Surface Enhanced Visible Absorption of Dye Molecules in the Near-Field of Gold Nanoparticles
Sci Rep 10, 3913 2020 （PMID：32127595 DOI：10.1038/s41598-020-60839-0）
2018年
Plasmonic coupled modes in metal-insulator-metal structures for sensing applications
Proceedings of SPIE 10722:107220O 2018 （ DOI：10.1117/12.2319936）
Resolution Enhancement of Plasmonic Sensors by Metal‐Insulator‐Metal Structures
Ann. Phys.-Berlin 530:1700411 2018 （ DOI：10.1002/andp.201700411）
2017年
Near-field optical mapping of single gold nano particles using photoinduced polymer movement of azo-polymers
Opt. Commun. 387:24-29 2017 （ DOI：10.1016/j.optcom.2016.11.028）
2016年
Plasmonic coupled modes in metal-dielectric multilayer structures: Fano resonance and giant field enhancement
Opt. Express 24(18):20080-20088 2016 （PMID：27607617 DOI：10.1364/OE.24.020080）
Light-tunable Fano resonance in metal-dielectric multilayer structure
Sci Rep 6:33144 2016 （PMID：27623741 DOI：10.1038/srep33144）
求める人物像（学生の方へ）
光学、フォトニクスなど光に関することに興味があれば、バックグラウンドは問いません。
生体ダイナミクスのナノ観察・ナノ計測に資する新しい光学機器や分析システムなどの装置開発、金属ナノマテリアルの創製等も行っていますので、モノづくりが好きな方も歓迎です。
連絡先
〒565-0871 大阪府吹田市山田丘1-3
大阪大学大学院生命機能研究科 ナノバイオロジー棟5階 ナノ・バイオフォトニクス研究室
TEL: 06-6879-4615
E-mail: inoue[at]fbs.osaka-u.ac.jp（井上 康志 教授）
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