Nanophotonics | Members | English
藤田 克昌

博士(工学), 大阪大学大学院工学研究科 教授
〒565-0871 大阪府吹田市山田丘2-1
オフィス: 応用物理学棟 P2-300 (地図), 阪大吹田キャンパス
電話: 06-6879-7847, ファックス: 06-6879-7330
email: fujita@ap.eng.osaka-u.ac.jp
略歴　最近の様子

研究内容：新しい光学顕微鏡の開発とその応用
　新しい顕微鏡は、世界を見る新しい目になり、新しい発見をもたらします。これまでも新しい顕微鏡技術の登場が、科学や医療の発展の鍵となってきました。電子顕微鏡、位相差顕微鏡、超解像顕微鏡をはじめ、多くの顕微鏡技術の開発に対してノーベル賞が授けられています。
　我々のグループでは、世界を変えるような全く新しい顕微鏡技術の開発を目指しています。現在は、従来の限界を超えて微細な構造を観察できる顕微鏡や、生体分子を無標識で観察・分析できる顕微鏡について研究・開発を行っています。

 トピックス：


国際ワークショップ Biomedical Raman Imaging Workshop 2024 を2024年11月25-27日に 大阪大学で開催します。ラマン顕微鏡技術の基礎とバイオ応用について紹介し、研究室のラマン顕微鏡を用いた細胞イメージングのデモ、研究者間の情報交換を実施する予定です。詳細はHPをご確認ください。


大阪大学 極みのStoryZ「ユニークに、楽しく究める。社会まで届く画を描き発見のための光学顕微鏡を。」（大阪大学の広報誌）


Focus on Microscopy 2020を2020年4月に大阪国際会議場で開催する予定でしたが中止となりました。世界から光学顕微鏡の開発と応用について最先端の研究者が集まり、議論を交わす予定でした（400以上の講演/ポスター発表、70社以上の企業出展が決定していました）。光学顕微鏡に関わる方には間違いなく楽しめる会議となっただろうと思います。（2027年に大阪で開催予定となりました！）


国際シンポジウム Biomedical Raman Imaging 2019 を2019年11月24-26日に 大阪大学で開催しました。国内外からラマン顕微鏡技術と応用研究に関わる研究者を集めて、最新の話題とこれからの展望について討論しました。期間中にRSC Analyst誌で本シンポジウムに関連した特集号を企画しています（締め切り2020年9月30日） 。Spectroscopy誌にシンポジウム報告が掲載されました。

SLM-44
第44回 レーザ顕微鏡研究会 講演会・シンポジウムを2019年7月4~5日に開催しました。シンポジウムテーマは「ビッグデータと顕微鏡」「コンピューテーショナル顕微鏡」とし、一般講演、展示会もあわせて、175名の参加をいただきました。光学顕微鏡とその関連分野の今後の発展をより強く印象づける研究会となりました！

SLM-43
第43回レーザ顕微鏡研究会を2018年1月19日（金）に開催しました。120名の参加者があり、最新トピックの講演会、分野業種を超えた新しい交流会で大変盛り上がりました。皆様のご支援、ご参加に大変感謝いたします。

ICO-24
国際光学委員会の会議（ICO-24）が2017年8月21日に東京で開催されました。1948年の第1回から24回を迎える歴史のある会議です。藤田はMicroscopy & Spectroscopy (カテゴリー５）のセッションを担当しました。多くのご発表、ご参加をいただき、ありがとうございました！

日本分光学会 国際シンポ
日本分光学会の国際シンポジウム「ラマン分光のバイオ応用展開」を2017年5月24日に開催しました。多数のご参加ありがとうございました。予稿集の不足でご迷惑をおかけしてしたことをお詫びいたします。

AttoR6Gファロイジンで染色されたヒト癌細胞 [拡大]
超解像光学顕微鏡
　光学顕微鏡は光の波長の半分以下の構造は解像できないとされてきました。この光の限界（回折限界）を超えた空間分解能をもつレーザー顕微鏡の開発を行っています。蛍光分子の発光特性を制御して従来技術の限界を超えた解像（超解像）を実現します。原理がシンプルで、誰にでも簡単に使える超解像顕微鏡を目指して開発しています。
　左図は細胞内アクチンの観察像（xz断面）です。従来法（Confocal）では観察できない微細構造も、飽和励起（SAX）顕微鏡では観察可能です。

Temma et al., Nat. Methods (2024).
Temma et al., Opt. Express (2022).
Kubo et al. ACS Photonics (2021).
Nawa et al., APL Photonics (2018).
Oketani et al., Opt. Lett. (2017).
Yamanaka et al., J. Biomed. Opt. (2015).
Chu et al., Phys. Rev. Lett. (2014).
Yamanaka et al., J. Biomed. Opt. (2013).
Fujita et al., Phys. Rev. Lett. (2007)



753 cm-1 : cytochrome
1686 cm-1 : protein
2852 cm-1 : lipid
細胞分裂のラマンムービー：

細胞質分裂 (.mov)
核分裂 (.mov)

 ラマン散乱顕微鏡
　試料中の分子の振動を検出して、画像化することができるラマン散乱顕微鏡の開発を行っています。分子の振動を検出できるため、分子や構造や状態を分析しながら、その分布を観察できます。細胞の分子イメージングの他にも、薬剤、カーボン材料等、各種材料の分析イメージングにも利用できます（ナノフォトン株式会社より製品化）。金属ナノ粒子表面での表面増強ラマン散乱を利用した分子検出の高感度化や、従来の手法では観察できなかった小分子を観察する手法も開発しています。
　左図は生きたHeLa細胞の無標識ラマン散乱像です。細胞内のタンパク質や脂質をラマンスペクトルにより識別してその分布を示しています。

Bando et al., Biomed. Opt. Express. (2022).
Fujita, SPIE Newsroom (2016).
Wanatabe et al., Nat. Commun. (2015).
Palonpon et al, Nat. Protoc. (2013).
Okada et al., PNAS (2012).
Ando et al., Nano Lett. (2011).
Hamada et al., J. Biomed. Opt. (2008).



Alkyne (EdU), Cytochrome , Lipid



 ラマンタグイメージング
　核酸や薬剤等の小さな分子（小分子）を生きた細胞中で観察することは困難でした。従来から用いられてきた蛍光標識の大きさは小分子よりも大きく、標識をした際に観察対象の性質を変化させるため、蛍光標識を使用できません。我々は生体分子とは異なるラマン散乱を示す分子結合、たとえばアルキンやニトリル、を小分子用のタグとして用いることを提案し、実際にそれが可能であることを示しました。アルキンやニトリルは最小で原子２〜３個の大きさを持つので、観察対象の小分子の性質を大きく変化させることなく標識でき、ラマン顕微鏡により観察が可能です。
　左図はアルキンタグを付けたデオキシウリジン（上）とその生きた細胞内部での分布をラマン散乱で観察した結果（下）です。

Dodo et al, JACS (2022).
Koike et al, ACS Nano (2020).
Ando et al, JACS (2016).
Ando et al, PNAS (2015).
Yamakoshi et al, Bioorg. Med. Chem. Lett. (2015).
Yamakoshi et al, Chem Commun. (2014).
Palonpon et al, Nat. Protoc. (2013).
Yamakoshi et al., JACS (2011).


ERATO袖岡生細胞分子化学プロジェクトで生細胞解析の研究を担当しました。
ERATO袖岡生細胞分子化学プロジェクトHP


「一家に一枚 光マップ」（文部科学省 製作・著作）を作製しました。 文科省：「一家に1枚光マップ」の製作について
2015年4月に改訂版が発行されました。


最近の論文
  • M. Okada, K. Bando, Y. Shimaoka, Y. Nawa, K. Okada, S. Fujita, K. Fujita, and S. Iwanaga, "Rapid Surface-Enhanced Raman Scattering Imaging and Deep Learning for Highly Sensitive Discrimination of Amino Acids and Peptides," J. Phys. Chem. C, 128 (47) 20195–20204 (2024).
  • J. N. Taylor, K. Bando, S. Tsukagoshi, L. Tanaka, K. Fujita, and S. Fujita, "Microscopic water dispersion and hydrogen-bonding structures in margarine spreads with Raman hyperspectral imaging and machine learning," Food Chem. 465 (2) 142035 (2025).
  • J. Li, M. Li, Y. Nawa, Y. Liu, K. Bando, Y. Hua, L. Sun, S. Fujita, Y. Sawa, K. Fujita, and L. Liu, "Label-free Raman spectroscopy for assessing purity and maturationof hiPSC-derived cardiac tissue," Anal. Chem., 96 (39) 15765–15772 (2024).
  • J. Okuda, N. Watanabe, T. Nakamura, K. Mizushima, H. Xi, Y. Kumamoto, K. Fujita, and M. Kino-Oka, "The impact of repeated temperature cycling on cryopreserved human iPSC viability stems from cytochrome redox state changes," Front. Bioeng. Biotechnol. 12:1443795 (2024).
  • K. Temma, R, Oketani, T. Kubo, K. Bando, S. Maeda, K. Sugiura, T. Matsuda, R. Heintzmann, T. Kaminishi, K. Fukuda, M. Hamasaki, T. Nagai, and K. Fujita, "Selective-plane-activation structured illumination microscopy," Nat. Methods, 21, 889–896 (2024).
  • A. J. Hobro, N. Pavillon, K. Koike, T. Sugiyama, T. Umakoshi, P. Verma, K. Fujita, and N. I. Smith, "Imaging vs Nonimaging Raman Spectroscopy for High-Throughput Single-Cell Phenotyping," Anal. Chem., 96, 18, 7047–7055 (2024).
  • K. Tabata, H. Kawagoe, J. N. Taylor, K. Mochizuki, T. Kubo, J.-E. Clement, Y. Kumamoto, Y. Harada, A. Nakamura, K. Fujita, and T. Komatsuzaki, "On-the-fly Raman microscopy guaranteeing the accuracy of discrimination," Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 121 (12) e2304866121 (2024).
  • T. Hayashi, N. Ito, K. Tabata, A. Nakamura, K. Fujita, Y. Harada, T. Komatsuzaki, "Gaussian process classification bandits," Pattern Recognition, 149, 110224 (2024).

最近の講演・発表
  • 藤田克昌, "「引き算」の超解像イメージング," バイオイメージング学会（船橋, 2024年9月30日）[invited]
  • 藤田克昌, "構造化照明顕微鏡：蛍光・ラマンイメージングへの応用," 日本光学会 光エレクトロニクス産学連携研究専門委員会 9月（東京, 2024年9月10日).[invited]
  • K. Fujita, "High-sensitivity Raman imaging of cryofixed biological samples," ACS Fall Meeting (Denver, Aug 2024).[invited]
  • K. Fujita, "Cryo-Raman Imaging: capturing the moment of biological activities," The XXVIII International conference on Raman spectroscopy (ICORS 2024) (Rome, 2 Aug 2024). [plenary]
  • K. Fujita, "Raman imaging: Principle, Application, and Issues," CHARISMA Raman School 2024 (Rome, 28 Jul 2024).[invited]
  • K. Fujita, "Cryo-optical microscopy for multimodal molecular imaging," The Oxford International Conference on Advanced Optics and Photonics (Oxford, Julu 2024)[invited]
  • K. Fujita, Cryo-optical microscopy for super-resolution imaging of the moment"," The 21st Congress of the International Union for Pure and Applied Biophysics (IUPAB2024) (Kyoto, Jun 2024).[invited]
  • 藤田克昌, "ラマン顕微鏡の原理と細胞イメージングへの応用," HORIBA RamanSchool 2024 (京都, 5 Jun 2024).[invited]
  • K. Fujita, "Raman microscopy: a new imaging modality for biology and medicine," OPTICA Student Chapter Lecture (Manipal, April 2024).[invited]
  • K. Fujita, "Multimodal cryo-optical microscopy for high-sensitivity molecular imaging," Taiwan Japan Bilateral Symposium on Photonics 2024 (Taipei, 21 Feb 2024).[invited]
  • K. Fujita, Kenta Mizushima, Shoko Tamura, Masahito Yamanaka, Menglu Li, Yoshinori Harada, Nicholas I. Smith, Yasuaki Kumamoto, Hideo Tanaka "Raman imaging of cryofixed cells with preservation of molecular states," SPIE Photonics West (San Francisco, 27 Jan 2024).[invited]
  • K. Fujita, "Visualization of drug uptake and its cellular response by Raman microscopy," SPIE Photonics West (San Francisco, 27 Jan 2024).[invited]
  • 藤田克昌, "ラマン顕微鏡を用いた細胞分子・薬剤応答の観察," 第１４DDSコンソーシアム研究会 (東京, 2024年1月9日).[invited]
  • K. Fujita, "Unraveling of Raman Spectroscopy for Chemical Biology Research," ACS Monash University Malaysia International Student Chapter Seminar Series (Online, 22 Jan 2024).[invited]

最近の解説論文、エッセイ等

最近の著書
  • H. Yamakoshi, J. Ando, S. Egoshi, K. Dodo, M. Sodeoka, K. Fujita, "Raman Imaging and Screening of Bioactive Small Molecules," Raman Spectroscopy in Human Health and Biomedicine (H. Sato et al Ed, WSPC, September 2023)
  • 藤田克昌, "超解像顕微鏡," 光と物質の量子相互作用ハンドブック (荒川泰彦他 編, (株)エヌ・ティー・エス, 2023年3月)
  • 藤田克昌, "飽和励起(SAX)顕微鏡," 澤田 嗣郎 監修, 先端の分析法 第2版 (エヌ・ティー・エス, 2022年1月29日).
  • 藤田克昌, "STED顕微鏡," 澤田 嗣郎 監修, 先端の分析法 第2版 (エヌ・ティー・エス, 2022年1月29日).
  • 山越博幸, 江越脩祐, 闐闐孝介, 袖岡幹子, 藤田克昌, "ラマン標識を用いた低分子化合物の生細胞解析," ラマン分光スペクトルデータ解析事例集 (技術情報協会, 2022)
  • H. Yamakoshi, K. Fujita, “Spontaneous Raman and SERS microscopy for Raman tag imaging,” in Stimulate Raman Scattering Microscopy, pp. 275-287 (J.-X. Chen et al Ed, Elsevier 2021).
  • 望月健太郎, 藤田克昌, “顕微ラマン分光法,” 図説 表面分析ハンドブック (朝倉書店, 2021年6月1日).
  • K. Fujita, "Super-Resolution Imaging in Raman Microscopy" in Label-Free Super-Resolution Microscopy, Astratov Ed. (Springer Nature, 2019).
  • K. Mochizuki, N. I. Smith, K. Fujita, "Raman microscopy," Reference Module in Chemistry, Molecular Sciences and Chemical Engineering (Elsevier, 2019).
  • J. Ando, K. Dodo, K. Fujita, M. Sodeoka, "Visualizing Bioactive Small Molecules by Alkyne Tagging and Slit-Scanning Raman Microscopy, "Visualizing bioactive small molecules by alkyne tagging and slit-scanning Raman microscopy," Systems Chemical Biology: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, Vol.1888, pp. 99-114 (Springer Nature 2019).
  • K. Fujita, "Micro-Raman Spectroscopy," in Compendium of Surface and Interface Analysis, pp. 375-379 (Springer Singapore, 2018).
  • 藤田克昌, "超解像光学顕微鏡" 山科正平 他 偏, ライフサイエンス顕微鏡学ハンドブック (朝倉書店 2018年1月25日).

受賞

その他、報道等
  • "Technology development could bring Raman microscopy to the clinic," Optica New Release, Feburuary 6, 2023
  • "ラマン顕微鏡で細胞組織内分子を可視化する," 医薬通信社, 2023年1月27日
  • "Advances in Spontaneous Raman Scattering for Biological and Chemical Imaging in Cells and Tissues," Spectroscopy, September 31, 2021..
  • "Technology Feature | Live-cell imaging: Deeper, faster, wider," Science, Vol. 359, Issue 6383, pp. 1549 (2018).
  • "The Great Science Exchange: SCIX2016 に参加して," 分光学会ニュースレター 第2号 (2017).
  • "阪大，ラマン散乱顕微鏡の解像度を2倍に," OPTRONICS ONLINE 2015年12月17日
  • "ラマン顕微鏡 解像力２倍に," 日刊工業新聞 21面, 2015年12月3日
  • "ラマン顕微鏡の解像力を2倍に," 日経バイオテクONLINE 2015年12月3日
  • "研究データベースの進化と威力" 応用物理 2015年12月号（企画）
  • "研究のデータサイエンス" 応用物理 2015年10月号（企画）
  • "Raman microsocpy: Imaging Lipid Rafts Reveals Some Surprises," Imaging & Microscopy, 21 July 2015. Web
  • "細胞分化状態を可視化," 化学工業日報 2015年6月28日 朝刊 5面
  • "細胞分化レーザーで検査," 日経産業新聞 2015年6月17日 朝刊 10面
  • "細胞の分化状態可視化," 日刊工業新聞 2015年6月17日 朝刊 17面
  • "論文誌の未来," 応用物理 2015年1月号（企画）
  • "阪大、高速で蛍光をオン・オフできる蛍光たんぱく質," 日刊工業新聞 電子版 2015年4月21日
  • "高速光スイッチ蛍光タンパクコヒノールで細胞に優しい超解像顕微鏡," 日経バイオテクONLINE 2015年4月15日
  • "脂質分布を可視化," 化学工業日報 平成27年4月9日6面
  • "ノーベル化学賞," 応用物理 2014年12月号（企画）
  • "超解像光学顕微鏡," NHK サイエンスZERO, 2014年11月30日
  • "サイエンスの新しい動き," 応用物理 2014年11月号（企画）
  • "Raman Imaging of Live Cells," Spectroscopy, 18 Nov 2014.
  • "進化するバイオイメージング," 日経バイオテク 2014年6月9日号
  • "組織・細胞内部を詳細観察" 日経産業新聞 2013年2月13日 朝刊7面
  • "30倍鮮明に観察" 日刊工業新聞 2013年2月13日 朝刊 21面