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インターネットで『コラーゲン』を検索すると…	 
飲むコラーゲン	 

コラーゲン
注射	 

食べるコラーゲン	 

塗るコラーゲン	 Osaka University

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コラーゲンとは①	 
細胞と細胞を糊のようにくっつけたり、細胞を正しい位置に整然と配列させる区画や仕切りを作る	 

①体全体および臓器その他を形作り、それらを支え、結合したり境界を作ったりする。
②細胞の足場として働く。この足場によって、細胞は分裂し増殖する。

コラーゲンは生命活動と老化に深く関係	 
http://www.hopec.biz-web.jp/collagen/collagentoha/より抜粋

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コラーゲンとは②	 

①皮膚：張りと弾力性が失われてタルミやシワの増加。	 	 
コラーゲン ②骨、軟骨：骨密度の減少や関節痛。	 
③髪：やせたり細くなる。	 	 
が減ってく ④歯茎：歯茎がおとろえ、歯周病の原因。	 	 
ると？	 
⑤血管：柔軟性が失われ高血圧の原因。	 	 
⑥爪：欠けたり、割れやすくなる。	 
http://www.hopec.biz-web.jp/collagen/collagentoha/より抜粋

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コラーゲンとは③	 n

細胞外マトリックスの主要成分として最も大量に存在する線維状タンパクn

線維芽細胞による産生・再構築
組織構造を維持する骨格	 n

細胞の発生，分化，形態形成などを調節	 

nn

コラーゲン線維の階層構造	 

組織工学的培養組織で細胞の足場として重要な役割を果たす	 
線維	 

1 µm	 
0.5 - 3 µm	 

原線維	 

分子	 

1.5 nm	 

三本鎖らせん構造	 

1 0 µm	 

線維芽細胞と細胞外マトリックス	 

10- 300 nm	 	 	 ポリペブチド
鎖	 Osaka University

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皮膚とコラーゲン	 ·	 皮膚真皮層の70%を構成する	 
·	 皮膚の機械的・機能的な特性を決定づける重要因子	 ·	 皮膚美容やアンチエイジング分野で注目	 

コラーゲン含有量70wt%	 

http://www.i-nfc.com/newpage2.htmより抜粋

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従来のコラーゲン観察手法	 染色法	 

反射共焦点顕微鏡	 

選択的な観察が可能
侵襲的（皮膚生検）

in vivo計測が可能
ｺﾗｰｹﾞﾝのみ可視化困難

染色法	 

生体組織におけるコラーゲン分布を	in vivoで可視化することは不可能	 Osaka University

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SHG光（第2高調波発生光）とは？
�����������

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f2f

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超短�
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フェムト秒� ����������������

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University of Tokushima-15
フェムト(10 )秒
秒とは・・・	 
秒

時間1s

ミリ

10-3

マイクロ

ナノ

10-6

フェ ムト

ピコ

10-9

10-1510-12♥
スパコン １命令

心臓の 鼓動トランジスタ
動作限界

分子の運 動電子の 散乱
光の周期

光の進む

30万km

300km

300m

30cm

0.3mm

0.3µm

距離

地球を7 .5周人の 身長

ウィ ルス

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連続光とフェムト秒パルス光	 
連続光

時間、空間超短パルス光
12ns (87MHz)(3.6m)
60fs(18 µm)〜時間、空間Osaka University

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フェムト秒レーザーとは？ 強度�
•ピーク強度が高い：光のエネルギーが局在�•非線形光学効果が効率的に使える�
– 光の強度によって照射される物質の特性が変わる現象�

•多様な応用�– 波長変換、広帯域光発生�– �高�����ー�

高い�

�い�
��光�

フェムト秒�ル��

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超短パルスレーザー（フェムト秒レーザー）	 
手作りフェムト秒Ti:Sレーザー	 
超高輝度フェムト秒Ti:Sレーザー�

フェムト秒ファイバーレーザー	 

1.3µmフェムト秒Cr:Fレーザー���☞生体計測に最適！	 

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線形分極と非線形分極（分極：電荷の偏り）	 

線形分極	 （従来の光）	 

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光の屈折�SHG光�

非線形分極	 
（超短パルス光＠非中心対称物質）	 

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コラーゲン線維の組織構造	 
マイクロ	 
フィブリル	 

コラーゲン分子	 （ポリペプチド3重らせん構造）	 

原線維	 

光波長オーダーの	 非中心対称性構造	 

線維	 

線維束	 

生体SHG光発生	 

規則的配向がSHG光を増強	 

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生体コラーゲンSHG顕微鏡

生体組織におけるコラー
ゲン線維の濃度や配向を選択的かつin vivoで3次元マッピング可能	 

生体コラーゲンSHG顕微鏡Osaka University

実験装置	 

中心波長 = 1250nm
パルス幅 = 100fs
繰返し数 = 73 MHz

反射共焦点
イメージ	 

皮膚組織全体の構造を可視化	 

SHG
イメージ	 

皮膚組織におけるｺﾗｰｹﾞﾝのみを可視化	 

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切片サンプルの計測	 

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イメージ取得時間:
2 sec@600µm*600µm

太いコラー
ゲン線維が一方向に配列して分布	 

組織におけるコラーゲ
マウス尾腱	 ブタ乳頭真皮	 ン線維のみを可視化していることが重要！
太いコラー
ゲン線維が網状に分布	 

ブタ網状真皮（上層）	 

細いコラーゲン線維が密に分布	 

太いコラー
ゲン線維がもつれて分布	 

ブタ網状真皮（下層）	 

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視野の広域化（コラーゲンマップの作成）

従来の視野領域(600µm*600µm)	 	 

視野領域: 2.4 mm×2.4 mm

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深さ分解SHGイメージング	 

サンプル
ブタ皮膚計測面
表皮	 
真皮
細かいコラーゲン線維の密な分布

毛細血管

太いコラーゲン線維