アプリケーションノート：バイオフォトニクス＆顕微鏡

Biophotonics and Microscopy

光技術は、タンパク質、細胞、生体器官の機能について豊富な知見を与える重要な技術です。細胞に照射された光は、細胞を活性化し、情報を引き出します。また最新の光技術は空間分解能と侵入深さに優れ、in-situ / in-vivo の非接触サンプリングやリアルタイムな三次元イメージングに最適です。いまやレーザは、顕微鏡からフローサイトメトリ、医療・製薬装置まで、種々の光学装置で非常に重要な役割をになっています。
ライフサイエンスやメディカル分野において日々多くの光技術が開発され、それら個々の技術に最適化された光源がより求められています。TOPTICA 社はこういったバイオフォトニクス分野の要求に応える世界的なリーディングカンパニーです。TOPTICA 社の製品ラインナップは、調節変調が可能で高品質な UV 及び VIS レーザ光源から、信頼性の高い広帯域チューナブルファイバレーザ及び高い時間分解能を実現する超高速パルス光源まで、多岐にわたります。TOPTICA 社は、その豊富な知識、柔軟性、高い信頼性で、バイオフォトニクス分野で活躍するユーザーの皆様をサポートいたしております。TOPTICA 社は今後も個々の最先端バイオフォトニクスアプリケーションに、最適なレーザソリューションを提供してまいります。

コンフォーカル顕微鏡
 ラマン分光＆顕微鏡
 フローサイトメトリ
 フェムト秒顕微鏡
 蛍光寿命イメージング
 SHG 顕微鏡
 ハイコンテンツスクリーニング（HCS）

Lasers for Biophtonics and Bioanalytics（PDF, メーカーサイト）

■ コンフォーカル顕微鏡

[ 関連アプリケーション ]

＊蛍光検出＆イメージング
＊コンフォーカル顕微鏡
＊ラマン顕微鏡
＊FLIM, FRET, FRAP 等
＊CARS 顕微鏡
＊多光子顕微鏡
＊広視野イメージング技術（例 TIRF）
＊超高分解能イメージング（STED, PALM, STORM 等）
＊ラマン分光＆顕微鏡

現在コンフォーカルイメージング装置には主に、ダイオードレーザ、ファイバレーザ、固体レーザが使用され、ガスレーザはほとんど過去のものとなりました。進歩の早い光学イメージング技術に十分貢献していくためには、高いビーム品質、長寿命、光源の高速変調、紫外／可視／近赤外をカバーする波長域など、カスタマーベースの要求に基づく多くの特殊なニーズに素早くかつ高い信頼性で対処していかねばなりません。

TOPTICA 社のダイオードレーザは、高いビーム品質とパワー安定性を兼ね備え、また低価格ながら長寿命でお使いいただけます。また直接変調が可能で、AOM などが不要ですので、システムの高額化と複雑化を抑えます。

TOPTICA 社のダイオードレーザは波形の良い回折限界ビームで、コンフォーカルイメージングにおいて非常に高い分解能が得られます。特に iBeam smart 超小型シングルモード・ダイオードレーザは、以下のようなユニークな特長と性能をもち、バイオフォトニクス分野に最適です。：

* FINE：電子フィードバック誘導ノイズイーター（FINE）
* SKILL：高効率スペックルノイズ除去機能

またレーザダイオードは 375～830 nm 範囲の多彩な波長を出力できるため、NIR 領域色素など変わった色素でも研究に最適な色素を妥協することなく使用、活性化することができます。TOPTICA 社のレーザはまた、高品質で使い勝手の良いシングルモード＆偏光保持ファイバカップリングが可能です。

[ アプリケーション詳細 ]
Lasers for Biophotonics and Bioanalytics

■ ラマン分光＆顕微鏡

[ 関連アプリケーション ]

＊テラヘルツ分光
＊赤外分光

品質管理とプロセスコントロールのための最もパワフルなツールの一つがマイクロラマン分光です。不要な粒子のトレースや、サンプルの構成分析を高速、高精度に行うことができます。高分解能ラマン分光を実現するためには、以下のような特性を考慮しながら適切なレーザを選定する必要があります：

* 狭線幅：ラマンスペクトルの分解能に見合う
* ハイパワー：十分な S/N 比と高速スキャンを得る
* 回折限界ビーム：高い空間分解能を得る
* 安定性の高い中心波長

TOPTICA 社のダイオードレーザはこれらの要求を満たす高品質レーザです。現在 TOPTICA 社では、ラマンアプリケーションに最適なレーザとして、現在紫外（325 nm, 375 nm）、青色（405 nm）、赤色（640 nm, 785 nm）レーザを提案しています。また、ハイパワー外部共振器（XTRA）、DFB ダイオード技術（dfBeam）、波長安定化ダイオードなど、広いニーズに多彩な特性で応えます。さらに TOPTICA 社のラマンレーザは、コンパクトなパッケージに、サーマルコントロール機能と RS 232 経由コンピュータコントロール機能を搭載しており、OEM 製品への組込みにも最適です。

TOPTICA 社のラマン用レーザは全て取扱いが簡単な SM ファイバカップリングでです。785 nm で狭線幅ファイバ出力 250 mW の実績値をもちます。

[ アプリケーション詳細 ]
Lasers for Biophotonics and Bioanalytics
High Resolution Raman Microscopy

■ フローサイトメトリ

[ 関連アプリケーション ]

＊コンフォーカル顕微鏡

現代のフローサイトメトリは、高速で細胞の同定・分離が可能です。分散データと蛍光シグナルは同時に保存され、サンプルの包括的な情報として処理されます。このデータから細胞の形状、サイズ、タイプが自動的に分析されます。フローサイトメトリとその派生技術は、ライフサイエンスで最も広く用いられている技術に一つです。

TOPTICA 社の光源は以下のような特性により、フローサイトメトリに最適です。：

* 高いパワー安定性
* 低ノイズ
* 高い出力パワー
* 優れたビーム位置安定性
* 高速の直接変調機能
* 高い信頼性＆長寿命

TOPTICA 社の iBeam smart 超小型シングルモード・ダイオードレーザは、375～830 nm のフローサイトメトリに広く使用できます。さらに FINE, SKILL, ハイパワー SM ファイバ出力といったユニークな特長を備え、より簡単に、より生産性の高い応用が可能です。

[ アプリケーション詳細 ]
Lasers for Biophotonics and Bioanalytics

■ フェムト秒顕微鏡＆蛍光寿命イメージング

＊二光子蛍光
＊コンフォーカル顕微鏡
＊FLIM, CARS, THG
＊SHG 顕微鏡
＊広帯域チューナビリティー： 488～2200 nm
＊フェムト秒＆ピコ秒パルス
＊二波長同期ビーム

現代のバイオメディカル研究にはしばしば、最先端のレーザ顕微鏡が用いられます。特に共焦点レーザ走査顕微鏡（LSM）は幅広い用途で応用されています。サンプルの三次元構造を光学的に切断・再生することができるこの技術は、単一細胞レベルでの研究を大きく前進させました。非常に多種多様な蛍光マーカーの継続的な開発が、このブレークスルーをもたらしました。最新の蛍光マーカーとして、GFP やその派生物である CFP, YFP などが挙げられます。人工の色素とは対照的に、GFP 属は生きている細胞の中に、または細胞そのものとして観察することができ、また研究者の設計に応じてタンパク質に結合させることができます。こういった蛍光物質並行して、LSM 用の光源も着実に開発が続けられました。チューナブルレーザは種々の蛍光ラベルを識別し、パルスレーザは蛍光寿命イメージング顕微鏡（FLIM）に応用できます。さらに超高速レーザは、SHG, THG, CARS 顕微鏡のような多光子励起による新しい非接触法を実現しました。

[ アプリケーション詳細 ]
Femtosecond Lasers for Life Sciences

■ SHG 顕微鏡

二光子蛍光顕微鏡のようなインコヒーレント非線形イメージング技術は、薄サンプルの高分解能イメージングのため細胞生物学における標準的なツールになりつつあります。分解能は SHG や THG のような光子散乱ベースのコヒーレント非線形技術のそれに匹敵します。SHG プロセスにおいて非線形物質により引き起こされる二つの光子の相互作用は、二倍のエネルギーをもつ新しい光子を生み、波長は入射光の半分になります。このプロセスは 1961 年に初めて水晶結晶確認され、そのわずか数年後には生物学的サンプルの観察に応用されました。それ以来、第二高調波イメージング顕微鏡（SHIM）は細胞や組織の構造や機能を可視化する方法として確立されていきました。

[ アプリケーション詳細 ]
Lasers for Biophotonics and Bioanalytics

[ 関連アプリケーション ]
＊二光子顕微鏡
＊CARS 顕微鏡
＊コンフォーカル顕微鏡

■ ハイコンテンツスクリーニング（HCS）

[ 関連アプリケーション ]

＊コンフォーカル顕微鏡
＊フローサイトメトリ／レーザ走査サイトメトリ
＊マイクロプレートリーダー

ハイコンテンツスクリーニングは、現代の細胞学や製薬分野で急速に発展している技術です。数百万という異なる化合物や薬品の高速試験や、全ゲノム RNAi 関連試験を行うことができます。また最も重要なことは、これらのスクリーニングについて定量的なデータを得ることができるという点です。HCS という名称には、複数の細胞器官の構造情報をパラレルに得るといった、画像観測によって得られる膨大な情報コンテンツという意味が内包されています。

[ アプリケーション詳細 ]
Lasers for Biophotonics and Bioanalytics

アプリケーションノート： バイオフォトニクス＆顕微鏡

アプリケーションノート：バイオフォトニクス＆顕微鏡