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量子生命科学研究所

次世代量子センサーチーム

掲載日：2025年4月1日更新
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タイトル

量子センサー図

計測技術は常に科学文明の発展を支えてきました。生命科学のパラダイムシフトもまた、常に新しい計測技術によりもたらされてきました。そして今科学では、ナノの生命世界を極限精度で計測することが求められ始めています。
この数年の量子技術の飛躍的な進歩により、ダイヤモンド結晶に閉じ込められた「量子」（NVセンター）がそのような計測技術の鍵となることが明らかになってきました。私たちのチームはこのダイヤモンドをセンサーとして利用し、量子の目を通して生命世界を活写する「次世代の生命計測技術」を創出します。この技術は老化、発がん、神経活動など複雑な生命現象に対して新たな解析アプローチを与えるものと期待しています。

 

五十嵐チームリーダー

 

 

 

 

 

チームリーダー　五十嵐 龍治

メンバー

​神長輝一　研究員
鈴木智達　技術員
氏家里紗　博士研究員
So Tze Kit　博士研究員
​柳原啓見　学振特別研究員
齊藤梓　業務補助員
立川恵　業務補助員
長田健介（併任者）
三枝公美子（併任者）
横谷明徳（併任者）
坂口秀哉　客員研究員
杉拓麿　客員研究員
原田慶恵　客員研究員
小野哲　協力研究員
藤原正規　協力研究員
柳瑶美　協力研究員
池見桂吾　連携大学院生
王亜澤　連携大学院生
相上菜々美　実習生
牛山太陽　実習生
重信佑太　実習生
中根有梨奈　実習生

最近の成果

  1. ​Quantum life science: biological nano quantum sensors, quantum technology-based hyperpolarized MRI/NMR, quantum biology, and quantum biotechnology. Hiroshi Yukawa, Hidetoshi Kono, Hitoshi Ishiwata, Ryuji Igarashi, Yoichi Takakusagi, Shigeki Arai, Yu Hirano, Tetsuya Suhara, Yoshinobu Baba. Chemical Society Reviews 2025. ​
  2. Small multimodal thermometry with detonation-created multi-color centers in detonation nanodiamond. Frederick T.-K. So, Nene Hariki, Masaya Nemoto, Alexander I. Shames, Ming Liu, Akihiko Tsurui, Taro Yoshikawa, Yuto Makino, Masanao Ohori, Masanori Fujiwara, et al. APL Materials 12(5) 2024.
  3. Quantification of Poly(ethylene glycol) Crowding on Nanodiamonds toward Quantum Biosensor for Improved Prevention Effects on Protein Adsorption and Lung Accumulation. Kazuaki Rikiyama, Nanami Maehara, Hiroshi Abe, Yushi Nishimura, Hiroshi Yukawa, Kiichi Kaminaga, Ryuji Igarashi, Kensuke Osada. Langmuir 40(18) 9471-9480 2024​
  4. Intravital microscopic thermometry of rat mammary epithelium by fluorescent nanodiamond. Takahiro Hamoya, Kiichi Kaminaga, Ryuji Igarashi, Yukiko Nishimura, Hiromi Yanagihara, Takamitsu Morioka, Chihiro Suzuki, Hiroshi Abe, Takeshi Ohshima, Tatsuhiko Imaoka. Nanoscale Horizons 9(11) 1938-1947 2024.
  5. Nanoscale quantum sensing with Nitrogen-Vacancy centers in nanodiamonds – A magnetic resonance perspective. Takuya F. Segawa, Ryuji Igarashi. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 134-135 20-38 2023.​
  6. Rapid virus detection using magnetic second harmonics of superparamagnetic iron oxide nanoparticles. Ryuichi Hirota, Toru Murayama, Ryota Katsumi, Tokuhisa Kawawaki, Shin Yabukami, Ryuji Igarashi, Yuichi Negishi, Moriaki Kusakabe, Masaki Sekino, Takashi Yatsui, et al. AIP Advances 13(2) 025144-025144 2023.​
  7. Distance measurements between 5 nanometer diamonds – single particle magnetic resonance or optical super-resolution imaging? Dorothea Pinotsi, Rui Tian, Pratyush Anand, Koichiro Miyanishi, Jens M. Boss, Kevin Kai Chang, Pol Welter, Frederick T.-K. So, Daiki Terada, Ryuji Igarashi, et al. Nanoscale Advances 5(5) 1345-1355 2023.​ ​
  8. Virus Detection using Second Harmonics of Magnetic Nanoparticles Ryuichi Hirota,  Toru Murayama,  Ryota Katsumi,  Tokuhisa Kawawaki,  Shin Yabukami,  Igarashi Ryuji,  Yuichi Negishi,  Moriaki Kusakabe,  Masaki Sekino,  Takashi Yatsui,  Akihiro Kuwahata IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 17 (8), 1228 - 1230, 2022-08, DOI:10.1002/tee.23613
  9. No Intercellular Regulation of the Cell Cycle among Human Cervical Carcinoma HeLa Cells Expressing Fluorescent Ubiquitination-Based Cell-Cycle Indicators in Modulated Radiation Fields Hisanori Fukunaga,  Kaminaga Kiichi,  Hirose Eri,  Watanabe Ritsuko,  Noriko Usami,  Kevin M. Prise,  Yokoya Akinari Molecular Science, 22(23), 12785, 2021-12, DOI:10.3390/ijms222312785
  10. A simple and soft chemical deaggregation method producing single-digit detonation nanodiamonds Terada Daiki,  Frederick  So,  Bodo Hattendorf,  Yanagi Tamami,  Eiji Ōsawa,  Norikazu Mizuochi,  Shirakawa Masahiro,  Igarashi Ryuji,  Takuya Fabian Segawa Nanoscale Advances, 4(10), 2268 - 2277, 2022-03, DOI:10.1039/D1NA00556A
  11. The Anomalous Formation of Irradiation Induced Nitrogen-Vacancy Centers in 5-Nanometer-Sized Detonation Nanodiamonds Frederick T.K So,  Alexander I. Shames,  Terada Daiki,  Genjo Takuya,  Hiroki Morishita,  Ohki Izuru,  Ohshima Takeshi,  Onoda Shinobu,  Hideaki Takashima,  Shigeki Takeuchi,  Norikazu Mizuochi,  Igarashi Ryuji,  Shirakawa Masahiro,  Takuya F. Segawa The Anomalous Formation of Irradiation Induced Nitrogen-Vacancy Centers in 5-Nanometer-Sized Detonation Nanodiamonds The Journal of Physical Chemistry C, 126(11), 5206 - 5217, 2022-03, DOI:10.1021/acs.jpcc.1c10466
  12. Bridging mRNA and Polycation using RNA Oligonucleotide Derivatives Improves the Robustness of Polyplex Micelles for Efficient mRNA Delivery Naoto Yoshinaga,  Satoshi Uchida,  Anjaneyulu Dirisala,  Mitsuru Naito,  Kyoko Koji,  Kensuke Osada,  Horacio Cabral,  Kazunori Kataoka Advanced healthcare materials, 11(9), 2102016, 2022-12, DOI:10.1002/adhm.202102016
  13. Overcoming humidity-induced swelling of graphene oxide-based hydrogen membranes using charge-compensating nanodiamonds Guoji Huang,  Behnam Ghalei,  Ali Pournaghshband Isfahani,  H. Karahan,  Daiki Terada,  Detao Qin,  Conger Li,  Masahiko Tsujimoto,  Daisuke Yamaguchi,   Kunihisa Sugimoto,  Ryuji Igarashi,   Bor Kae Chang,  Tao Li,  Masahiro Shirakawa,  Easan Sivaniah Nature Energy, 6, 1176 - 1187, 2021-12, DOI:10.1038/s41560-021-00946-y
  14. Non-contact Measurement of Internal Body Temperature Using Subcutaneously Implanted Diamond Microparticles Kaminaga Kiichi,  Yanagihara Hiromi,  Genjo Takuya,  Morioka Takamitsu,  Abe Hiroshi,  Shirakawa Masahiro,  Ohshima Takeshi,  Kakinuma Shizuko,  Igarashi Ryuji Biomaterials Science, 9(21), 7049 - 7053, 2021-09, DOI:10.1039/D1BM01187A
  15. All-Optical Wide-Field Selective Imaging of Fluorescent Nanodiamonds in Cells, In Vivo and Ex Vivo Tamami Yanagi,  Kiichi Kaminaga,  Michiyo Suzuki,  Hiroshi Abe,  Hiroki Yamamoto,  Takeshi Ohshima,  Akihiro Kuwahata, ,  Masaki Sekino,  Tatsuhiko Imaoka,  Shizuko Kakinuma,  Takuma Sugi,  Wataru Kada,  Osamu Hanaizumi,  Ryuji Igarashi ACS Nano, 15(8), 12869 - 12879, 2021-08, DOI:10.1021/acsnano.0c07740
  16. PEGylation of mRNA by Hybridization of Complementary PEG-RNA Oligonucleotides Stabilizes mRNA without Using Cationic Materials Naoto Yoshinaga , Mitsuru Naito , Yoshihiro Tachihara , Eger Boonstra , Kensuke Osada , Horacio Cabral , Satoshi Uchida Pharmaceutics, , 2022-01, DOI:10.3390/pharmaceutics13060800
  17. Machine-Learning Optimization of Multiple Measurement Parameters Nonlinearly Affecting the Signal Quality Fujisaku Takahiro,  Frederick  So,  Igarashi Ryuji,  Shirakawa Masahiro ACS Measurement Science Au, 1, 20 - 26, 2021-07, DOI:10.1021/acsmeasuresciau.1c00009
  18. Calcium imaging in freely behaving Caenorhabditis elegans with well-controlled, nonlocalized vibrations Kazuki Shigyou,  Haruka Maeoka,  Ryuji Igarashi,  Takuma Sugi Journal of Visualized Experiments, 170, e61626, 2021-05, DOI:10.3791/61626
  19. Distance measurements between 5-nanometer diamonds – Single particle magnetic resonance or optical super-resolution imaging? Dorothea Pinotsi,Rui Tian,Pratyush Anand, Koichiro Miyanishi,  Jens M. Boss, Kevin Kai Chang,Pol Welter,Frederick T.-K. So, Daiki Terada, Ryuji Igarashi,  Masahiro Shirakawa, Christian L. Degenb, Takuya F. Segawa Nanoscale Advances, 2023-01 DOI https://doi.org/10.1039/D2NA00815G
  20. Rapid Virus Detection using Magnetic Second Harmonics of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles Ryuichi Hirota , Toru Murayama , Ryota Katsumi , Tokuhisa Kawawaki , Shin Yabukami , Igarashi Ryuji , Yuichi Negishi , Moriaki Kusakabe , Masaki Sekino , Takashi Yatsui , Akihiro Kuwahata AIP Advances, , 2023-01
  21. Size-tunable PEG-grafted copolymers as a polymeric nanoruler for passive targeting muscle tissues. Mitsuru Naito , Yusuke Watanuki , Kazuko Toh , Jongmin Yum , Beob Soo Kim , Kaori Taniwaki , Satomi Ogura , Hiroki Ishida , Masaru Cho , Hiroyuki Chaya , Ken Miyajima , Yuichi Yamasaki , Kensuke Osada , Katsura Minegishi , Yoshitsugu Aoki , Kanjiro Miyata ournal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society, 347, 607 - 614, 2022-07, DOI:10.1016/j.jconrel.2022.05.030
  22. Nanoscale quantum sensing with nitrogen-vacancy centers in nanodiamonds — A magnetic resonance perspective Takuya F. Segawa , Ryuji Igarashi Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, 134-135, 20 - 38, 2023-01, DOI:10.1016/j.pnmrs.2022.12.001​

 

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