博士学位授与論文の内容の要旨および審査の結果の要旨

博士学位授与論文の内容の要旨および審査の結果の要旨
成蹊

大

学

学位規則（昭和 28 年４月１日文部省令第９号）第８条の規定による公表を目的として，本学において博士の学位を授与した者の論文内容の要旨および論文審査の結果の要旨を次のとおり登載する。学位記番号に付した乙は本学学位規則第３条第４項によるものである。
氏名

川﨑 兼司

学 位 の 種 類

博士 （工学）学 位 記 番 号

乙第67号

学位授与年月日2007 年９月 12 日

学位授与の用件

学位規則第４条第２項該当者

学位論文題目

フォーム構造及びバルーン構造を有する多孔質セラミックス材料の製造

論文審査委員

主査 尾崎 義治
委員 小島 紀徳・加藤 明良
大門 正機（東京工業大学大学院理工学研究科）

系サスペンジョンを Sr(OC3H7i)2 と Ti(OC3H7i)4 の加水[論文内容の要旨]

分解により調製した。ポリスチレンマイクロ球と PVA

セラミックス材料の多孔質化は，他の材料と同様に材（ポリビニルアルコール）をこのサスペンジョンに添加料本来の特性に加え，気孔由来の様々な特性を付与する（重量比：SrTiO3/ポリスチレン/PVA=100/60/8）し，前ため重要である。また，緻密多結晶体である通常のセラ駆体グリーンシートを作製した。グリーンシートは，ミックス材料においても，多孔質化を通じて材料特性にSrTiO3 マトリックス相にポリスチレンマイクロ球が分大きな影響を及ぼす微細構造を連続的に，あるいはドラ散した構造であった。ポリスチレンマイクロ球は，熱処スティックに変化させることができるため，新たな特性理前にグリーンシートから有機溶媒を使って溶解した。の発現や従来の材料特性の変化が期待できる。本学位論

グリーンシート寸法は溶解抽出に対しきわめて安定であ

文では，セラミックス材料開発において有用な材料形態った。球状気孔を有するセラミックフォームが，抽出後であるフォーム（気泡分散）構造とバルーン構造を対象のグリーンシートを熱処理することにより得られ，グリに，μｍオーダーの気孔とμｍからｎｍオーダーのマトリーンシートからセラミックフォームへの焼成収縮はックス相構造を有する多孔質セラミックス材料の汎用性20%であった。の高い製造方法の検討を行った。本論文は全 10 章から

第 3 章では，金属アルコキシドから合成された SrTiO3なっており，各章において得られた結果は次のように要微粒子の水中における分散に対するポリオキシエチレン約される。

系界面活性剤の効果とそれらの SrTiO3 膜形成に及ぼす

第 1 章では，この研究の背景，目的などについて述べ影響を検討した。7 種類の界面活性剤を試験した。これ
らのうち，分子内にカルボキシル基を有する界面活性剤た。
第 2 章では，酸化物／高分子微小球複合グリーンシーが，すぐれた分散効果を有していた。この界面活性剤はトからの高分子抽出によるチタン酸ストロンチウムセラ

水に溶解し，界面活性剤溶液の流動挙動は，ニュートンミックフォームの作製を検討した。 SrTiO3 微粒子－水流体を示した。界面活性剤を添加して凝集制御した－139－

SrTiO3 微粒子－水系サスペンジョンを用いて，グリーン

第 6 章では，ジルコニウムテトラブトキシドのＦ／Ｂシートを作製した。得られたグリーンシートは，直径が／Ｆ（ホルムアミド／ベンゼン／ホルムアミド）エマル1μｍ以下の粒子で形成されており，界面活性剤の添加ジョン系を利用するジルコニアバルーン合成について検効果により，グリーンシートの構成粒子は解膠分散され，討している。0.5 から 2.0mol･l－1 濃度の Zr(OC4H9n)4 ベより微細化されていた。グリーンシートを 1300℃で熱処ンゼン溶液がホルムアミドに分散された。形成された理することにより変形や破損のない SrTiO3 セラミック

Zr(OC4H9n)4 ベンゼン溶液の液滴は，ベンゼンがホルムスシートを得ることが出来た。

アミドによって抽出されるためにホルムアミド中で硬化

第 4 章では，金属アルコキシドから合成された SrTiO3した。そしてその後，ジルコニア前駆体バルーンを得る

微粒子－水系サスペンジョン中の凝集粒子に対する陰イために水で加水分解された。ジルコニア前駆体バルーン

オン界面活性剤の分散効果とシート成形に及ぼす影響をは，1.2mol･l－1 のジルコニウムテトラブトキシドベンゼ検討した。実験では 5 種類の界面活性剤が試験された。

ン溶液から良好に合成された。得られたジルコニア前駆

これらの界面活性剤は全て SrTiO3 微粒子に対する分散体バルーンの粒子径は 150μｍから 450μｍであった。

効果を有していた。グリーンシートが，界面活性剤とこのジルコニア前駆体バルーンを，1300℃において熱処

PVA を添加された SrTiO3 水系－サスペンジョンから調理することによりジルコニアバルーンを得ることができ製された。クラックや変形の無いグリーンシートは，油た。この熱処理によって得られたジルコニアバルーンは，性アルキルベンゼンスルホン酸型界面活性を添加した 2100μｍから 350μｍの粒径であった。ジルコニア前駆種類のサスペンジョンから得られた。これらのグリーン体バルーンからジルコニアバルーンへの 1300℃の熱処

シートは 1μｍ以下の粒子から構成されたおり，これら理に伴う重量減少は，34.5mass％で，体積収縮は 45vol％を 1300℃で熱処理することにより，SrTiO3 セラミックであった。ジルコニアバルーンは，0.2μｍの粒子で形成スシートを得ることができた。グリーンシートからされており，バルーン表面及びバルーン殻内部には，50

SrTiO3 セラミックスシートへの焼成収縮率は約 30％でｎｍの気孔が見られた。

あり，得られた SrTiO3 セラミックスシートの焼成密度は 4.97g･cm－3であった。

第 7 章では，Ｆ／Ｂ／Ｆエマルジョンの微細化によるジルコニアバルーンの微小化と球径の減少に伴なうバル

第 5 章では，酸化物／高分子微小球複合グリーンシーーン殻構造の変化が検討された。ティスパーサーによるトからの高分子抽出により，球状気孔を有するチタン酸

8000r.p. ｍ . の 分 散 条 件 に お い て は ， 1.5mol ･ l － １ のストロンチウムセラミックフォームが作製された。実験

Zr(OC4H9n)4 ベンゼン溶液からを良好なジルコニアバル

では高分子微小球としてポリスチレンマイクロ球を使用ーンを得ることができた。ジルコニアバルーン前駆体はし ， 水 系 の 原 料 サ ス ペ ン ジ ョ ン は ， Sr(OC3H7i)2と1μｍから 50μｍの球径分布をもち，20μｍ付近にピーTi(OC3H7i)4 混合アルコキシド溶液の加水分解によってクが見られた。ジルコニアバルーン前駆体を 1300℃で熱調製され，サスペンジョン中の SrTiO3 粒子の凝集は，処理することによりジルコニアバルーンが得られ，その油性アルキルベンゼンスルホン酸型陰イオン界面活性剤

球径分布は，1μｍから 45μｍで 10μｍ付近にピークがの添加によって分散された。これにより，グリーンシー見られた。熱処理後において 91％が破損のない良好なバ

ト中の 5μｍ以下の微細な気孔の形状も球状に制御するルーンであった。ジルコニアバルーン殻の構造は，殻厚ことができた。SrTiO3 とポリスチレンマイクロ球の質量に伴って変化した。バルーン殻厚が 1.5μｍ以上の場合，比が 100/0，100/50，100/100，100/150，100/200 の 5

バルーン殻は直径 0.3μｍ程度の粒子によって形成され，種類のポリスチレンマイクロ球含有グリーンシートが調緻密な内外の表面層を有していた。これらの表面層の間製され，ベンゼンによってポリスチレンマイクロ球を抽には，気孔が観察された。バルーン殻厚が 0.9μｍから出後，熱処理された。グリーンシートの焼成収縮は，ポ0.3μｍの場合，バルーン殻は 1 個から 3 個の直径 0.3μリスチレンマイクロ球の含有量の増加にともなってｍ程度の粒子によって形成されていた。バルーン殻厚が31.1%から 41.2%まで増加した。SrTiO3 フォームの気孔0.3μｍより薄くなると，1 個の板状粒子だけで形成され率は，3.7％から 74.0％までの範囲で変化し，グリーンていた。

シート中のポリスチレンマイクロ球の添加量を変えるこ

第 8 章では，殻を貫通する気孔を有するジルコニアバとにより任意に制御することが可能であった。SrTiO3ルーンが，ポリスチレンを添加した Zr(OC4H9n)4 ベンゼ

フォーム中の閉気孔はポリスチレンマイクロ球の含有量ン溶液をホルムアミドに分散させることにより合成されの増加にともなって開気孔に変化した。

た。ジルコニアバルーン前駆体はＦ／Ｂ／Ｆエマルショ－140－

ン中に形成された。Ｆ／Ｂ／Ｆの液滴からベンゼンがホ[論文審査の結果の要旨]

ルムアミド中に抽出されると，ポリスチレンとZr(OC4H9n)4 は相分離し，Ｆ／Ｂ／Ｆの液滴は硬化した。

本学位論文は，セラミックス材料の開発において有用

ジルコニアバルーン前駆体の殻中においては，球状のポな材料形態であるフォーム（気泡分散）構造とバルーンリスチレンが Zr(OC4H9n)4 マトリックスに分散しており，構造を対象に，微細構造に大きな変化を生じるμｍオー殻の厚さは 2μｍ程度であった。ポリスチレン球の直径ダーの気孔とμｍからｎｍオーダーのマトリックス相構は殻厚と同程度で，それらはベンゼンによって抽出除去造を有する多孔質セラミックス材料の，汎用性の高い製された。殻中に残された球状気孔は，バルーン殻の内表造方法の検討に関するものである。

面側に開口した開気孔であった。バルーン前駆体を塩酸

本研究ではｎｍオーダーの粒径を有する酸化物超微粒でエッチングすることにより，球状気孔は，殻の外表面子とμｍオーダーの粒径を有する高分子微小球の複合グ側に貫通した。塩酸処理後のジルコニアバルーン前駆体

リーンシートから高分子を抽出する方法によるセラミッは，1300℃で熱処理することによりその気孔構造を損なクスフォームの製造方法と，2 種類の不混和な液体の分うことなく焼成体に変化した。熱処理後のジルコニアバ散系を利用し，複合エマルジョンのバルーン状液相中にルーンは 1μｍから 35μｍの直径で，平均粒径は 10μ溶解した殻形成原料ケミカルである金属アルコキシドをｍ程度あった。

硬化するプロセスによるセラミックスバルーンの製造方

第 9 章は，「総括」であり，本研究の成果がまとめられている。

法を確立した。これらの方法は，使用する酸化物超微粒子や金属アルコキシドの組成を変えることにより種々の第 10 章は，論文リストである。

セラミックス材料への適用が可能な，汎用性の高い多孔体製造法であり，微細構造制御によるセラミックス材料以上のように，本研究では多孔質化を試みるセラミッの開発に新たな開発手法を提供するものである。論文審

クス材料に，実際の応用において重要性の高いセラミッ査にあたっては平成 19 年 7 月 5 日に，各審査委員がそクス材料であるチタン酸ストロンチウムとジルコニアをれぞれの専門の立場から，本学位申請者に対して口頭試選び，第 2 章から第 5 章においては酸化物／高分子微小問を行なった。

球複合グリーンシートからの高分子抽出によるチタン酸

その結果，本学位申請者の学位論文の内容および関連ストロンチウムセラミックスフォームの製造を，また第分野に関する知識と学力は博士（工学）を受けるに十分6 章から第 8 章においては 2 種類の不混和な液体の分散な基準を満たしているものと認定した。

系を利用したジルコニアバルーンの製造を検討し，共にμｍオーダーの気孔とμｍからｎｍオーダーのマトリックス相構造を有する多孔質セラミックス材料の汎用性の高い製造方法の確立に成功している。これらの方法は，セラミックス材料の開発において新たな開発手法を提供するものであり，学術的および工学的に意義が極めて高いものであると考えられる。よって，本論文は博士(工学)の学位論文に値するものであると認める。

－141－博士学位授与論文の内容の要旨および審査の結果の要旨
成蹊

大

学

学位規則（昭和 28 年４月１日文部省令第９号）第８条の規定による公表を目的として，本学において博士の学位を授与した者の論文内容の要旨および論文審査の結果の要旨を次のとおり登載する。学位記番号に付した乙は本学学位規則第３条第４項によるものである。

氏名

楊 進

学 位 の 種 類

博士（工学）

学 位 記 番 号

乙第 68 号

学位授与年月日2007 年 10 月３日

学位授与の要件

学位規則第４条第２項該当者

学位論文題目バイオマス直鎖多糖の化学修飾による機能性多糖の合成

論文審査委員

主査 栗田 恵輔
委員 小島紀徳・加藤明良

滝口 泰之（千葉工業大学）

課題である。本学位論文は多糖に対する効率的で位置選［論文内容の要旨］

択的な化学修飾法を開発し，それにより非天然の枝分か多糖は生体高分子の一種であるが，エネルギーの貯蔵れ型多糖を合成して生物活性を評価するとともに，種々や生体組織の形成といった面で重要な役割を果たすと認のキチン・キトサン誘導体を調製して新たな機能性多糖識されてきた。しかし，他の生体高分子である核酸およの開発をめざした研究をまとめたものである。
本論文は全 9 章からなっており，各章の内容は以下のびタンパクとともに，生命の本質にかかわる重要な役割を果たしていることも明らかにされつつあり，さまざまように要約される。

な分野で多糖に関する研究が活発化している。中でもバ第 1 章は「緒論」であり，本研究の目的を解説していイオマス資源であるキチン・キトサンは無毒で生体適合る。すなわち，天然直鎖多糖が興味深い特性をもちなが性にすぐれているほか，抗菌，免疫賦活，止血，創傷治ら有効利用が遅れている現状と原因を分析し，それを解癒促進，コレステロール低下などの多くの特異的な生物決するためには効率的な化学修飾の手法を開発し，特異活性があり，注目されている。

な性質を生かした機能性多糖を合成することが重要であ

一方，ある種の天然枝分かれ型多糖は抗腫瘍活性を示るとしてその意義を詳細に論述している。

し，臨床的にも有効であることが証明され，治療に用い第 2 章は「キチン・キトサンの選択的化学修飾と分枝られている。更に高い活性をもつ医薬を開発するために化」と題し，二糖マルトース側鎖をもつ非天然の枝分かは，薬理機作の解明とともに分子構造と薬理活性の関係れ型多糖の合成と性質について記述している。キトサンを議論することが必要である。その第一歩として種々のにある 3 種の官能基の反応性の相違を利用した位置選択

枝分かれ型多糖を合成し，活性を評価することが望まれ的化学修飾によってＣ-6 位に単糖を導入する手法は成る。しかし，構造的に明確な枝分かれ型多糖の調製に関蹊大学機能性高分子研究室で開発済みであり，本研究でする報告例はほとんどなく，その合成法の開発は緊急なはこれを二糖に拡張することを主な目的としている。

－142－

マルトースを導入するためにオルトエステル誘導体をるなど，直鎖型のカードランには見られない特徴的な性合成し，フタロイル化キトサン誘導体のグリコシル化反質を示した。また，細胞を用いてＴＮＦ（腫瘍細胞壊死応を行った。生成物を適切な方法で脱保護することによ因子）産生能を測定したところ，高い抗腫瘍性を有してり枝分かれ型キトサン，および，枝分かれ型キチンを合いることを見いだした。この結果は，薬理活性高分子の成し，側鎖として二糖を導入する方法を確立した。反応分野で新しい方向性を示唆する成果として評価できる。

条件を選択することにより，置換度は 0.6 程度まで上げ

第 4 章は「トリメチルシリル化キチンの調製と反応前ることができた。これらの結果から，他のオリゴ糖も導駆体としての評価」であり，有機溶媒に可溶なトリメチ入できる可能性が示されたことになり，将来的には糖鎖ルシリル化キチンを反応前駆体として検証した結果につの構造によって機能発現を精密に制御する研究に発展すいて論じている。

ることが期待できる。

化学修飾をする場合に重要なことは，副反応でキチン得られた枝分かれ型キチン・キトサンは中性の水に可主鎖が大きな変化を受けないことである。そこで，トリ溶であり，吸水性，保湿性の点で直鎖型のキチン・キト

メチルシリル化キチンを脱シリル化処理して得られる再サンよりもすぐれていた。また，抗菌活性を測定したと生キチンの分子量を粘度法とＧＰＣ法を用いて測定し，ころ，通常のキトサンよりも少し低いことが判明した。

キチンのシリル化反応と脱シリル化反応はキチン主鎖にこのことは，抗菌活性の発現はアミノ基の存在だけに依大きな影響を与えないことを確認した。

存するのではなく，微生物との相互作用にキトサン誘導

次に，化学修飾の前駆体としての有効性を明らかにす体全体の分子構造が関わっていることが示唆された。さるため，シリル化キチンのアセチル化とグリコシル化にらに，本研究で実現した二糖を側鎖にもつ枝分かれ型キついて検討した。その結果，キチンを直接アセチル化，トサンは水に対する溶解性が高いため，水溶性の抗菌材グリコシル化するよりもシリル化キチンを用いた方が迅料としての応用が考えられる。このような新規な枝分か速に反応を行えることが判明した。さらに，主鎖と側鎖れ型多糖は，抗菌活性のみならず多岐にわたる生物活性に同じアミノ糖ユニットをもつ分岐型キチンや分岐型キと分子構造との関連を議論する上で有用であろう。

トサンを調製する場合にも，シリル化キチンを前駆体と第 3 章は「カードランの選択的化学修飾と分枝化」ですることにより，これまでに提案されていた方法に比べある。抗腫瘍活性，免疫賦活作用などの注目すべき生物て反応ステップ数を大幅に減らすことを可能にした。

活性を有するレンチナンに分子構造的に類似した枝分か以上のように，トリメチルシリル基は可溶化置換基おれ型で，しかも側鎖がアミノ糖である多糖を合成するこよび反応性基として注目すべき特徴を備えており，トリとによって薬理活性の高度化を図った研究結果について

メチルシリル化キチンは有用な反応前駆体であると結論述べている。すなわち，レンチナンの主鎖であるカードづけている。

ランに対して一連の位置選択的な化学修飾によってグル

第 5 章は前章の結果を受けてキトサンのトリメチルシコサミン側鎖を導入し，非天然の枝分かれ型アミノ多糖リル化について検討したもので「トリメチルシリル化キを合成する手法を検討し，その活性を評価している。

トサンの調製と反応前駆体としての評価」と題している。

グリコシル化反応のアクセプターとして，カードラン

キトサンに対してもトリメチルシリル化反応は進むが，のＣ-2 位とＣ-4 位の水酸基をフェニルカルバモイル基

キチンの場合よりも過酷な条件が必要であった。しかし，で保護した誘導体を 3 段階の反応で調製した。ドナーと条件を選ぶことにより置換度は 2.90 にまで上昇しておしてはグルコサミンからオキサゾリン誘導体を合成した。

り，3 種類ある置換基にほぼ完全にシリル基を導入できこれらを用いてグリコシル化反応を行うことにより，た。得られたトリメチルシリル化キトサンは有機溶媒へ

Ｃ-6 位のみに糖側鎖を導入した。また，種々の条件下での親和性が高いため，反応性も向上していることが予想

反応挙動を調べたところ，オキサゾリン誘導体の量を変された。そこで多糖の代表的な反応であるアセチル化を化させることによって側鎖の置換度を 0.05 から 1.0 まで例にとって反応前駆体としての評価を行ったところ，温再現性よく制御することができた。

和な条件下でも高い反応性を示し，キトサンから各種の最後に，上記の枝分れ型カードラン誘導体から保護基を除去した。反応条件により，グルコサミン側鎖をもつ誘導体を調製するのに適した前駆体であることを確認している。

枝分れ型カードラン，あるいは，Ｎ-アセチルグルコサミ

第 6 章は「両親媒性キトサンの調製」と題し，キトサン側鎖をもつ枝分れ型カードランを合成することに成功

ンからの高分子両親媒性誘導体の調製とその界面活性作した。これらの枝分れ型カードランは中性の水に溶解す用について記している。

－143－

キトサンのアミノ基のみにアルキル基を導入するため性であり，しかも凍結乾燥によってその固体表面積が大に長鎖アルデヒドを用いてシッフ塩基誘導体としたのち，きくなったために反応性や吸着能が向上したと説明してシアノトリヒドロホウ酸ナトリウムで還元してＮ-アルいる。キトサンの有効利用研究を進める上で重要な知見

キルキトサンを調製した。反応は定量的に進み，置換度と評価できる。

は 1.0 であった。次に，コハク酸無水物を反応させて親水性基を導入した。この反応では無水コハク酸の量と反第 9 章は「総括」として，本研究で得られた結果についてまとめている。

応温度によって置換度を容易に制御できることを見いだした。

以上のように，本研究では多糖に対する効率的で位置得られた生成物は疎水性基と親水性基を合わせもつ高選択的な化学修飾法を活用し，多くの注目すべき成果を分子両親媒性物質であり，各種の溶媒に対して高い親和得ている。特に，非天然の枝分かれ型多糖の合成法を確性を示した。その界面活性作用を水と油の混合物を用い立してその生物活性を明らかにしたこと，また，種々のて調べたところ，疎水性基と親水性基をほぼ１：１の割化学修飾によって調製したキチン・キトサン誘導体を新合でもつ生成物が最も高い乳化作用をもつことが判明したな機能性多糖として提示したことは評価できる。これた。これらの結果より，両親媒性キトサン誘導体は安全らの成果は，地球上に豊富に存在する未利用バイオマス性の高い高分子界面活性剤である可能性が示された。

資源で，しかも環境調和性の天然高分子である多糖の高第 7 章は「キトサン誘導体によるキラル認識能の発現」度有効利用を促進する契機になると期待される。よって，であり，キトサンのキラル認識能を向上させるために 2

本論文は博士（工学）の学位論文に値するものであると位のアミノ基を選択的に化学修飾した誘導体を調製し，認める。

これを用いたアミノ酸の光学分割について議論している。
キトサン誘導体の溶解性を上げるために，まずキトサ[論文審査の結果の要旨]

ンを低分子化したのち，そのアミノ基にアミノ酸に構造的に類似した置換基を 2 段階の反応で導入した。この誘本学位論文は，多糖に対する効率的で位置選択的な化導体と銅イオンの酢酸緩衝溶液を移動相とし，汎用の逆学修飾法を活用することにより，非天然の枝分かれ型多相カラムであるＯＤＳカラムを装備したＨＰＬＣによっ糖を合成してその生物活性を評価するとともに，キチてアミノ酸の分割を試みたところ，フェニルグリシンやン・キトサンの新たな機能発現を企図して行った研究をチロシンなどに対して高い分割能が達成された。また，まとめたものである。多くの成果を得ているが，特に，キトサン誘導体をゾル-ゲル法によってシリカゲルマトカードランから調製した枝分かれ型多糖が高い抗腫瘍性リックス中に包括したものを固定相として用いた場合にを有していることを確認したことは高く評価できる。まも光学分割が可能であった。

た，適切な化学修飾の手法を用いて，多岐にわたる新た

以上のことから，キトサンにアミノ酸部位を導入したな機能性多糖を実現した。すなわち，本研究はバイオマ

誘導体は，金属イオンを介した三元複合体を形成するこス資源である直鎖多糖の機能性素材としての高い可能性とによってキラル認識能を発現すると説明され，配位子を明らかにしたものであり，高度有効利用への道を開く交換型の光学分割に有効であるとの結論に至っている。

契機になると期待できる。

第 8 章は「再沈殿キトサンの調製と反応前駆体として論文審査にあたっては平成 19 年 9 月 5 日に，各審査の評価」であり，強い分子間水素結合のために高い結晶委員がそれぞれの専門の立場から，本学位申請者に対し性をもつキトサンを再沈殿する方法を工夫し，結晶性をて口頭試問を行った。
その結果，本学位申請者の学位論文の内容および関連低下させた再沈殿キトサンの調製法，および，その性質分野に関する知識と学力は博士（工学）を受けるに十分についての検討結果を述べている。
キトサンを酢酸水溶液で完全に溶解したのち，アルカな基準を満たしているものと認定した。

リ水溶液中に高い分散状態で沈殿させ，凍結乾燥することによって非晶性で綿状の再沈殿キトサンを調製することに成功した。得られた再沈殿キトサンはアセチル化において通常のキトサンに比べて高い反応性を示した。また金属イオンの吸着挙動を調べたところ，吸着量，吸着速度とも大きく改善されていた。再沈殿キトサンは非晶－144－