hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第一原理計算によるグラフェンを超える二次元材料の研究

平成27年度は、前年度までに進展のあったMoS2型のケイ素(Si)とゲルマニウム(Ge)の二次元同素体を積み重ねた多層構造を分子動力学法を用いて検討し、これらの多層構造の温度上昇に対する安定性を調べた。その結果、単層では温度上昇に対して非常に不安定であるが、層数の増加に伴い安定に存在できる温度域が拡大することが明らかとなった。この成果については、前年度に得られた成果と一緒にまとめ、現在、投稿論文を執筆中である。研究代表者は、シリセンやゲルマネンと組み合わせて使用すると、絶縁性基板、あるいは、保護膜として働くことが期待される六方晶窒化ホウ素(hBN)単原子層を二ホウ化ジルコニウム(ZrB2)薄膜表面を窒化、加熱処理することで実験的に形成しているが、このZrB2薄膜上hBNを基板としてSiの蒸着によりシリセンを形成する実験が進展を見せたため、この系に関する第一原理電子状態計算を行い、実験結果と比較した。実験ではhBNの格子5に対してZrB2の格子4が対応するという大きな周期をもつモアレ構造が走査トンネル顕微鏡により観察されたため、この系について計算するには、非常に大きな、沢山の原子を含むセルを用いる必要があった。計算の結果、hBN層とZrB2の界面は、Zr終端の場合の方がB終端と比べて安定であること、hBN層とZrB2の間の距離は平均して0.24nmであること、最も距離が短いところと長いところの差が0.1nmあり、原子レベルで平坦とは言えず、波打っていることなどが明らかとなった。この計算結果と実験結果をまとめ、現在、投稿論文を執筆中である。研究代表者と研究分担者がタッグを組んで第一原理電子状態計算を用いた研究を行うことで、新奇二次元材料に関する実験結果の理解が格段に進んだ。Siの二次元同素体に関して、現在注目を集めている座屈した蜂の巣構造よりもMoS2構造の層の方が安定であることを明らかにし、その成果をまとめた論文がPhysical Review B誌に掲載された。この成果を日本物理学会や国内で開催された国際学会で積極的に発表し、他の研究者と議論を深めた。また、実験家との共同研究も順調に進展している。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度SiとGeの自立した二次元多層膜の構造について得られた知見をもとに、実験的に得られているエピタキシャルなSiとGeの二次元的な多層膜の構造を第一原理電子状態計算から明らかにする。また、二ホウ化物薄膜上六方晶窒化ホウ素シートについての第一原理電子状態計算の結果と実験の結果を比較検討し、投稿論文にまとめる。研究分担者は、IV族元素であるケイ素及びゲルマニウムからなる新しい二次元材料「シリセン」と「ゲルマネン」の多層膜の第一原理計算研究を進める過程で、いままでにない、新しい二次元構造を持ち、かつ、エネルギー的に安定な同素体を発見した。この研究成果をアメリカ物理学会の年会で発表した。また、投稿論文にまとめ、査読付論文誌に投稿した。引き続き、シリセンとゲルマネン、及び、その多層膜についての研究を進めるとともに、これらと組み合わせることでその良さを引き出す新しい二次元材料の研究に着手する。シリセンやゲルマネンがグラフェンを超える二次元材料となるためには、相性の良い絶縁体、及び、酸化から守ってくれる保護層が必要である。その候補の一つがホウ素と窒素のハニカム構造からなる六方晶窒化ホウ素シートである。
天然AtaAファイバー切り出し技術を用いた非特異的吸着機構の解明

強い非特異的付着性を担う細菌由来のファイバー様タンパク質AtaAについて、特異的にタンパク質を切断するプロテアーゼを用いて、その機能を担うタンパク質ドメインの同定を試みた。AtaAが持つ5つのFGGドメインにそれぞれHRV3Cプロテアーゼにより切断される配列を付加した3CAtaA_FGG15コンストラクトを作成し、プロテアーゼ認識サイトを持ち且つ付着凝集性が低下しないコンストラクトの作成に成功した。これを発現させた細胞をHRV3Cプロテアーゼで処理し、ファイバー切断処理後の細胞凝集性と付着性の減少から、NヘッドドメインがAtaAファイバーの機能を担う重要なドメインであることが示唆された。強い付着性と凝集性を示すアシネトバクター属細菌Tol 5はAtaAと呼ばれるタンパク質性ナノファイバーを介して様々な非生物材料に付着する。AtaAファイバーの強い非特異的付着性を担うタンパク質の構造を明らかにするために、Tol 5細胞表面からAtaAファイバーを切り出す技術を用いて、様々なファイバー上のタンパク質ドメインを含むAtaAファイバー断片の精製を試みた。すでに結晶構造が明らかとなっているファイバー上のドメイン(FGGドメイン)にHRV3Cプロテアーゼにより切断される配列を付加した5つの3CAtaAコンストラクトを作成し、これを野生型のAtaAをノックアウトした細胞に発現させた。その結果、5つの3CAtaAはどれも発現し、細胞表層に提示されていた。これら3CAtaAを発現させた細胞の付着および凝集性を確認したところ5つのうち4つは野生型と同様の性質を示すも、N末端のヘッドドメインの根元にプロテアーゼサイトを導入した残りの1つの3CAtaAは顕著な付着凝集性の低下が見られた。これらの表層提示された3CAtaAにつて、HRV3C処理のよりファイバーの断片が得られるか検討したところ、ファイバーの根元付近にプロテアーゼサイトを導入したもの1つを除き、プロテアーゼ消化によるファイバー断片が得られた。付着性を持ち、かつプロテアーゼ切断が可能な3種類の3CAtaAについてファイバー断片の精製を試み、硫安沈殿と限外ろ過により精製に成功した。しかしながら得られたファイバー断片の量は、プロテアーゼ導入箇所により著しく差が生じた。プロテアーゼサイト導入箇所周辺の構造による切断効率の違いが影響したと考えられる。また、プロテアーゼサイトを導入することで著しい付着・凝集性の低下が見られたN末端のヘッドドメイン周辺の配列について、このドメインがAtaAの機能に重要である可能性が示唆された。遺伝子構造上比較的難しいAtaAファイバーの変異体作成を行い、その細胞内および細胞表層発現が完了した。一部のファイバー断片については精製が完了した。切断効率の低下や、プロテアーゼサイトの導入後に機能を失うといった事例が見られたが、今後の検討により解決可能と思われる。様々な非生物表面に対する強い付着性と自己凝集性を示すアシネトバクター属細菌Tol 5細菌由来のAtaAファイバータンパク質は、その付着凝集メカニズムを知ることで、革新的な細菌の固定化に適応できる重要な知見が得られると期待できる。本研究ではAtaAファイバーの強い非特異的付着性を担うタンパク質の構造を明らかにするために、Tol 5細胞表面からAtaAファイバーを切り出す技術を用いて、様々なファイバー上のタンパク質ドメインを含むAtaAファイバー断片の精製を試みた。27年度までに、すでに構造が明らかとなっているファイバー上の5つのFGGドメインにそれぞれHRV3Cプロテアーゼにより切断される配列を付加した3CAtaA_FGG15コンストラクトを作成、あらかじめAtaAをノックアウトしたTol 5細胞に発現させた。その結果、5つのうち4つは野生型と同様の付着凝集性を示すも、N末端のヘッドドメインの根元付近にあるFGGドメインにプロテアーゼサイトを導入した3CAtaA_FGG1は顕著な付着凝集性の低下が見られた。3CAtaA_FGG25についてはプロテアーゼ処理によりAtaAファイバー断片が精製された。28年度は、Nヘッドドメインの根元付近に存在するFGGドメインについて、プロテアーゼ認識サイトの導入部位を再検討し、最終的にはプロテアーゼ認識サイトを持ち且つ付着凝集性が低下しない3CAtaA_FGG1の作成に成功した。これを発現させた細胞をHRV3Cプロテアーゼで処理し、Nヘッドドメインを反応上清中に遊離させることに成功した。また切断処理後の細胞は凝集性と付着性が顕著に減少することが明らかとなった。このことはNヘッドドメインがAtaAファイバーの機能を担う重要なドメインであることを示唆していた。すでに精製に成功しているAtaAファイバー断片に関しては、電子顕微鏡によるその形態的特徴の観察、QCMによる付着性の測定を行い、全長に近いAtaAファイバーのそれと比較する。

今回の研究でAtaA付着性に強い関与が示唆されたN末端のヘッドドメインについて、特に着目し、最近明らかになったN末端ヘッドドメイン周辺の結晶構造をもとに、このドメインを切り出すことができるコンストラクトを作製し発現と精製および付着性の測定を試みる。生物工学当初参加予定の学会には参加せず、他の学会に参加した結果、必要な旅費が想定より少なくて済んだため。現在投稿中の論文につて、来年度計画に挙げている予定額よりも投稿費用が多くかかる見込みであるので、そちらに加算して使用する計画である。
大電力ECR放電型シート状プラズマ源による反応性スパッタリング成膜

本研究では、数kWのマイクロ波を用いたECR放電でシート状の細長いプラズマを生成し、それを反応性スパッタリング成膜に利用することを目的とした。まず、マイクロ波スロットアンテナから放射されるマイクロ波の電磁界解析及び放射電場の測定を行い、均一なマイクロ波照射に必要なスロット形状を調べた。また、永久磁石により作られる共鳴磁場の解析を行い、ECR加熱とプラズマの閉じこめが可能な磁場形状を求めた。そして、上記解析結果を基に、大電力動作が可能な長さ30cmのシート型ECRプラズマ源を製作した。大電力投入時のプラズマ源の動作特性を調べるために、1.5kWのマイクロ波入力によりプラズマ生成を行い、そのプラズマの診断(静電プローブ測定・発光分光測定)を行った。この結果、安定したプラズマの生成が可能であること、大電力化により高密度化が行えたことを示した。また、本スロットアンテナの形状により均一な空間分布のシート状プラズマを生成出来ること示した。次に、プラズマ源の成膜応用として、窒化チタン・酸化チタンなどの反応性スパッタリング成膜を行った。大電力化によってプラズマの高い反応性を保持したまま成膜速度を高め、均一成膜が可能であることを示した。また、ITOのような低電圧スパッタが望ましい材料についても、入力の増加により成膜速度の向上が可能であることを示した。これらの成膜実験の間、大電力動作時においてもマイクロ波窓の汚損なく稼働が行えた。以上の結果を基に、1m幅のシートプラズマ源の作成を行い、その動作実験を行い、ECR放電型シート状プラズマ源の長尺化が容易に行えることを示した。本研究では、数kW級のマイクロ波を用いた放電により、シート状の細長い均一な高密度プラズマの生成を可能にすると共に、反応性スパッタリングによる高速な成膜プロセスの実現を目指している。このために、シート状の細長いプラズマを均一に効率よく生成するために必要なマイクロ波伝送線路及び磁場構造について検討を行った。まず、長さ280mm、700W級のシート状ECRプラズマ源についてそのプラズマの空間分布と共にマイクロ波の伝播特性を明らかにした。さらに、反応性スパッタリング成膜による成膜特性を明らかにするために、酸化チタンとITO薄膜の成膜実験を行い,成膜速度及び膜質などの成膜特性を明らかにした。この結果,スロットアンテナから放射されるマイクロ波は、導波管内の定在波分布を反映した構造を持っているが,レーストラック型の磁場構造により、均一なプラズマを生成できることを明らかにできた。生成されたプラズマの空間分布は、180mmの範囲で17%以下の均一性を持っていた。また、成膜で得られた膜厚の空間変動は6.6%であった。本装置では基板を外部加熱することなく,250°C以下で成膜を行ったが,XRD分析から結晶性の良い膜が得られていることが明らかになった。これらの結果を基に、マイクロ波スロットアンテナから放射されるマイクロ波の電磁界解析、永久磁石により作られる共鳴磁場の解析を行い、大電力動作が可能なシート型ECRプラズマ源の設計・製作を行った。
スキルス胃癌組織構築機序の解明と治療開発：骨髄細胞と癌幹細胞による間質形成の解析

本研究の目的は、スキルス胃癌における癌間質形成メカニズムを明らかにし、その機序に基づいてスキルス胃癌の治療薬を開発することである。そこで、GFP標識した骨髄細胞を移植したマウスにスキルス胃癌を作成し、6週後マウススキルス胃癌組織における骨髄由来細胞の局在を、各種抗体(GFP抗体、CD271抗体)を用いてで免疫組織化学的染色法で検討した。さらに、臨床胃癌組織279例をCD271抗体により免疫組織的に染色し、CD271陽性間質細胞と臨床病理学的背景との関連性を検討した。その結果、ヌードマウスの胃癌組織にはGFP陽性の骨髄由来細胞が高頻度に認められ、さらにCD271を発現していた。GFP陽性の細胞の約25%がCD271陽性であった。臨床胃癌組織におけるCD271発現はT因子、肉眼型4型、未分化型と相関しており、スキルス胃癌に有意に高頻度であった。さらに、CD271陽性症例は陰性症例に比し、癌細胞のKi67指数が有意に高値であった。また、CD271発現胃癌は、有意に予後不良であった。以上の結果より、胃癌の癌間質形成には骨髄由来細胞が関与し、特に骨髄由来間葉系幹細胞が関与し、それらは癌関連線維芽細胞(CAF)の起源である可能性が示唆された。さらに、このCD271陽性骨髄由来間質細胞は胃癌患者における有用な予後予測因子であることが明らかになった。このことから、骨髄由来細胞は、胃癌の中でも、特に間質反応が強く認められるスキルス胃癌の増殖進展に関与しており、スキルス胃癌の治療標的となる可能性が示唆された。スキルス胃癌における癌間質形成メカニズムとして、CD271陽性の骨髄由来細胞が関与していること、またスキルス胃癌微小環境に骨髄由来細胞が存在することが癌悪性度に関与していることを明らかに出来た。この機序解明は、治療や診断薬の開発に繋がる成果であり、当初計画よりも進展した結果が得られた。2019年度は、予定している癌間質形成メカニズムの研究に加え、この結果に基づいて治療薬や診断薬の開発に繋がる研究にも取り組む。
浅層トンネル掘削における施工過程、概存構造物荷重および3次元効果の影響

都市部での再開発では地下空間の利用は欠かせない。その上、都市部では既存構造物が多く、空間的制約もあり、非開削で地下空間を創造する必要がある。また、その地ド空間は従来の線形状のものだけでなく広がりを持ったものが求められることが多い。さらに、地下空間建設では単に地下空間の安定だけでなく、既設構造物への影響を避けることが重要となる。一方、現状の設計法では安定を考えるときは剛塑性体を仮定する安定解析法で、地盤の変形は弾性あるいは簡単な弾塑性体を仮定して評価している。しかしこのような木に竹を接ぐような方法では、合理的な地下空間設計法の確立は難しい。本研究では、地盤材料の力学特性を的確に評価できる構成モデルを用いた有限要素解析と解析に対応したモデル実験を通して、地盤の変形から破壌までを連続的に扱える地下空間解析・設計システムを開発することを目的として行った。具体的には、フーチング基礎や杭基礎等の種々の構造物荷重が作用する地盤の円形トンネル掘削シミュレイション解析を行うとともに、アルミ棒積層体やアルミナポールを用いた2元および3次元モデル実験を実施した。そして、トンネル掘削時に地盤の変形・応力・破壊におよぼす既設構造物ならびに施T過程の影響を解析・実験の両面から検討した。その結果、構造物かトンネル近辺にある浅層トンネル掘削時には最大沈下はトンネル直上ではなく、既設構造物基礎でおこり、トンネル土圧も構造物基礎側が大きくなる偏った上圧分布になることなどを明らかにした。また、土圧や地表面沈下は完成断面が同じでもその施工過程の影響を大きく受けることなども判明した。現在まで浅層トンネル掘削時の地盤の変形を予測する合理的な予測法はなく、実務では現場計測で地表面沈下を継続的に測るなどして経験的に対応しているのが現状である。本研究では、これまでに得られている土の構成式や地盤の変形解析に関する研究実績に基づき、合理的な設計法が求められているトンネル掘削問題(特に浅層地盤)で物理的意味の明確な変形・土圧予測法を提案するとともに、新しい浅層トンネル掘削技術の開発へと発展させるため研究を開始した。具体的には浅層トンネルの掘削問題を地盤と構造物の3次元相互作用問題として捉え、地盤材料の変形・強度特性、トンネルの剛性、トンネルと地盤の摩擦特性、トンネルの掘削順序と含む施工プロセスおよび既設構造物荷重を考慮した解析を行う。さらに、解析に対応したモデル実験も併せて行いその妥当性を検証し、信頼性のある解析・設計法の提案を目的とする。フーチング基礎や杭基礎等の種々の構造物荷重が作用する地盤のトンネル掘削シミュレイション解析を行った。地盤材料としては砂や粘土だけでなく、次年度の実験で用いるアルミ棒積層体やアルミナボールを想定し、2元および3次元解析を行う。そして、トンネル掘削時に地盤の変形・応力・破壊におよぼす既設構造物ならびに施工過程の影響を解析的に検討した。ここに、解析には拘束応力の影響を考慮出来る構成モデル(subloading tij model)を用い、その妥当性を要素試験で検証しているので、実地盤スケールの解析はもとよりモデル実験のような低拘束応力下でも現実的な解を得ることが出来る。都市における社会基盤整備で地下開発は欠かせない。しかも、都市部での掘削は浅層トンネル掘削となり、トンネルに作用する土圧はもとより地表面沈下を含む周辺地盤への影響が大きな問題となる。本研究では、これまでに得られている土の構成式や地盤の変形解析に関する研究実績に基づき、合理的な設計法が求められているトンネル掘削問題(特に浅層地盤)で物理的意味の明確な変形。土圧予測法を開発した。本年度は既存モデル試験機を改良した2次元降下床実験装置や3次元連続掘削モデル試験機を使って、種々の既設構造物荷重や施行過程を変えた実験とそれに対応する解析を行った。これらのモデル実験では、新たに試作した円形トンネル掘削モデル試験機を使って、トンネルヘの作用応力や既設構造物基礎に作用する応力を調べた。また、それに対応する有限要素解析もあわせて行い実験。解析の両面から検討した。また、本来地盤は土と水の連成問題として扱うべきものである。現有の土。水連成解析プログラムを3次元でのトンネル掘削の施工過程を忠実に再現できるように改良し、それを用いて間隙水の影響を考えた解析も行った。つまり、既設構造物荷重や施工過程はもとより、間隙水の移動の影響含め、地盤の変形や作用土圧、水圧を総合的に解析した。

本研究では、地盤材料の力学特性を的確に評価できる構成モデルを用いた有限要素解析と解析に対応したモデル実験を通して、地盤の変形から破壌までを連続的に扱える地下空間解析・設計システムを開発することを目的として行った。具体的には、フーチング基礎や杭基礎等の種々の構造物荷重が作用する地盤の円形トンネル掘削シミュレイション解析を行うとともに、アルミ棒積層体やアルミナポールを用いた2元および3次元モデル実験を実施した。そして、トンネル掘削時に地盤の変形・応力・破壊におよぼす既設構造物ならびに施T過程の影響を解析・実験の両面から検討した。その結果、構造物かトンネル近辺にある浅層トンネル掘削時には最大沈下はトンネル直上ではなく、既設構造物基礎でおこり、トンネル土圧も構造物基礎側が大きくなる偏った上圧分布になることなどを明らかにした。また、土圧や地表面沈下は完成断面が同じでもその施工過程の影響を大きく受けることなども判明した。
静脈グラフトにおける遠隔期リモデリングの病態生理の解明と長期開存に向けての試み

ウサギの頚動脈を外頸静脈に移植する実験モデルを用いて、静脈グラフトの遠隔期開存率、高コレステロール血症の影響について検討した。術後4週術後の開存率は正常コレステロール値のウサギでは83%の開存率が得られたのに対し、高コレステロール血症のウサギにおいては、28.5%と有意に低値であり、術後8週間後の開存率もそれぞれ83%、35%と有意に高コレステロール血症のウサギにおいて低値であった。術後4週の早期から、高コレステロール血症が静脈グラフトの開存率を低下させる要因である事実が明らかとなった。いずれの群においても平滑筋細胞増殖による内膜肥厚病変が認められたが、内腔閉塞にいたるものではなく、むしろ高圧系に置かれた静脈グラフトの適応反応と考えられた。また、高コレステロール血症のウサギの開存グラフトにおいて、内膜直下に集積した小さな局所的泡沫細胞の集積したプラークに一致した内腔に壁在血栓を形成している像が認められた。閉塞グラフトについて病理形態的解析を行うと、内膜内に集積した泡沫細胞の付近からの血栓形成が内腔閉塞につながっている可能性を示唆する所見が得られ,これらの不安定プラークの免疫組織染色では凝固促進因子であるtissue factorが亢進していた。これらの結果から、静脈グラフト閉塞輝点の病態生理として、高コレステロール血症によって誘導された泡沫細胞の集積した不安定プラークの破綻、それに伴う血栓形成がグラフト閉塞の要因として重要であることが示唆された。また、泡沫細胞浸潤を抑制する可能性の期待されているACAT阻害剤の静脈グラフトへの効果についても、高コレステロール血症のウサギを用いて検討した。結果として、ACAT阻害剤投与により泡沫細胞浸潤を抑制される傾向を認めたものの、内膜内に多くの泡沫細胞浸潤を認め、非投与群のウサギに比し泡沫細胞の占有面積に有意な差は得られず、開存率にも有意な差は認められなかった。よって、ACAT阻害剤の効果については、少なくとも本実験モデルでは、明らかな静脈グラフトの閉塞を予防する効果を認めなかった。以上の結果より、強力なstatinなどを用いたコレステロール低下療法、及び血栓予防の為の抗凝固療法がバイパス術後の薬物療法として重要であることが示唆された。ウサギの頸動脈を外頸静脈に移植する実験モデルを用いて,静脈グラフトの遠隔期期開存率,高コレステロール血症の影響について検討した.術後8週後の開存率は正常コレステロール血のウサギでは80%の開存率が得られたのに対し,高コレステロール血症のウサギにおいては,38.5%と有意に低値であり,高コレステロール血が明らかに遠隔期の開存率を低下させる要因である事実が明らかとなった.術後8週の高コレステロール血症の静脈グラフトでは,泡沫細胞の浸潤が内膜病変で著明であるのに対し,正常コレステロール血の静脈グラフトの内膜肥厚病変での泡沫細胞の浸潤はごく限られておりコラーゲン線維が豊富であった.

また,術後4週における高コレステロール血症ウサギの静脈グラフトの開存率も40%と低値であり,内膜肥厚病変による内腔狭窄が閉塞につながるというよりも,泡沫細胞の浸潤を豊富に含むプラークの破綻に伴う血栓形成などの機序が静脈グラフトの閉塞の機転として重要であることが示唆された.また高コレステロール血症自体が,病変内の血栓性を高める可能性も考えられる.現在,これらの静脈グラフトの内膜病変部について,研究協力者の相川真範博士協力のもと,主にサイトカイン,構成細胞の解析,MMP, Tissue factorなどの免疫組織染色による解析を進めている.また,泡沫細胞浸潤を抑制する可能性の期待されるACAT阻害剤の静脈グラフトへの効果についても,ウサギ静脈グラフトモデルを用いての実験が進行中である.現在のところ,静脈グラフトのリモデリングについてのより詳細な病因解析を進めているが,遠隔期の開存率向上のためには,内膜肥厚病変の量的抑制と共に,安定化プラーク形成を促す治療が重要であり,ACAT阻害剤を含めた薬物治療が重要であると考えている.更に,不安定化したプラークの破綻,引き続く血栓性閉塞の予防的治療について検討する予定である.ウサギの頸動脈を外頸静脈に移植する実験モデルを用いて、静脈グラフトの遠隔期期開存率,高コレステロール血症の影響について検討した.術後8週後の開存率は正常コレステロール血のウサギでは80%の開存率が得られたのに対し,高コレステロール血症のウサギにおいては,38.5%と有意に低値であり,高コレステロール血症が明らかに遠隔期の開存率を低下させる要因である事実が明らかとなった.その閉塞グラフトについて病理形態的解析を行うと、内膜内に集積した泡沫細胞の付近からの血栓形成が内腔閉塞につながっている可能性を示唆する所見が得られた.高コレステロール血症のウサギの開存グラフトにおいても,内膜直下に集積した小さな局所的泡沫細胞の集積したプラークに一致した内腔に壁在血栓を形成している像が認められた.これらの結果から,静脈グラフト閉塞の病態生理として,高コレステロール血症によって誘導された泡沫細胞の集積した不安定プラークの破錠,それに伴う血栓形成がグラフト閉塞の要因として重要であることが示唆された.現在,これらの不安定プラークの易血栓性について,Tissue factorなどの免疫組織染色による解析を進めている.また,泡沫細胞浸潤を抑制する可能性の期待されるACAT阻害剤の静脈グラフトへの効果についても、高コレステロール血症のウサギを用いて検討した.結果として,ACAT阻害剤投与により泡沫細胞浸潤を抑制される傾向を認めたものの,内膜内に多くの泡沫細胞浸潤を認め,非投与群のウサギに比し泡沫細胞の占領面積に有意な差は得られず,開存率にも有意な差はなかった.よって,ACAT阻害剤の効果については,少なくとも本実験モデルでは,明らかな静脈グラフト閉塞を予防する効果を認めなかった.
相補的複合脳機能イメージングによる論理的思考活動の研究

本研究の目的は、「論理的思考力」を司る脳の巨視的回路網活動の時空間パターンを、機能的MRIによるBOLD情報と脳電図による脳電位情報を数学的に融合する最先端手法を用いて定量的に評価することである。健常右利きの若年ボランティア10名を東北大学の大学生及び大学院生から募集した。ヘルシンキ宣言に則り、各被験者には、実験の目的・安全性について口頭及び書面により説明したのちに書面による同意書を得た。論理的思考力を評価する認知心理課題は、トポロジーテストを用いた。トポロジーテストは、心理学的に論理的思考力、特に推論の能力を評価するために開発されたものである。トポロジーテスト遂行中の脳活動を、事象関連法を用いて、1.5T機能的MRIおよび64チャンネル脳電図計によって計測した。機能的MRIによる計測によって、トポロジーテスト遂行には、左右半球の背外側前頭前野、運動前野、頭頂連合野、下側頭回、外側後頭葉を含む広範なネットワークが活動することがわかった。多チャンネル脳波計によるシータ波の電源推定では、左右半球の背外側前頭前野、運動前野に電源が推定された。シータ波は内的思考活動と関係があることが知られており、機能的MRIの実験結果と一致する。さらに、DTIを用いた領域間の神経線維の結合性の解析によって、外側前頭前野の領域は、同側半球の頭頂間溝領域、運動前野との連結が強いこと、運動前野の領域は、対側の運動前野、左半球の頭頂間溝領域との連結が強いことが示唆された。運動前野と頭頂間溝領域との連結は非対称的であった。トポロジーテストを用いた推論を行っている時には、主に左半球の頭頂間溝領域、左右両側半球の前頭前野と運動前野を結ぶネットワークが使われていたと考えられる。
DNA修復系のライフサイクルとホメオスタシスに基づく放射線感受性予測・制御戦略

本研究は、DNA二重鎖切断修復の非相同末端結合修復経路で中心的な役割を演ずるタンパク質の分子が作られてから分解されるまでの一生(ライフサイクル)および変性などによる機能不全状態から回復あるいは防御する機構(ホメオスタシス)の解析を通じて、得られた知見を放射線感受性予測と制御の新しい技術開発に繋げることを目的として行った。主な成果として、(1)DNAligaseIVにおいてクロマチン結合に必要とされる領域、安定性に関わる新たな領域がそれぞれ明らかになった。(2)XRCC4のクロマチン結合に関与する分子とその結合領域が明らかになった。(3)XRCC4において、リン酸化部位以外で放射線感受性が上昇する変異体が数種類見つかり、リン酸化以外の翻訳後修飾あるいはタンパク質間相互作用の役割が示唆された。これらの結果から、タンパク質間相互作用、あるいはタンパク質-クロマチン間相互作用を標的とした新たな放射線感受性制御法の可能性が示唆された。本研究は、DNA二重鎖切断修復の非相同末端結合修復経路(NHEJ)で中心的な役割を演ずるタンパク質(DNA-PKcs、Ku86、Ku70、XRCC4、DNA ligase IV、XLF(別名Cernunmos)など)に注目し、これらの分子が作られてから分解されるまでの一生(ライフサイクル)および変性などによる機能不全状態から回復あるいは防御する機構(ホメオスタシス)を探る。更に、これらと放射線感受性の個人差、組織・細胞による違いおよび生理的条件による変化との関係を探り、得られた知見を放射線感受性予測と制御の新しい技術開発に繋げることを目的とする。1年目の本年度は、まず、これらの分子を培養細胞から抗体カラムによって単離し、翻訳後修飾状態を解析することを試みた。XRCC4については、結合分子探索もあわせて行い、細胞骨格関連因子、タンパク質リン酸化酵素、カルシウム結合タンパク質などを見出した。DNA-PK、新規タンパク質リン酸化酵素によるリン酸化部位探索およびリン酸化の意義の検討のため、網羅的にリン酸化部位置換変異体を作成した。また、他の修飾の可能性が考えられる部位についても変異体を作成した。更に、XRCC4のクロマチンDNAへの結合機構の解析を行うとともに、クロマチン結合状態にあるXRCC4を含む複合体を単離し、その成分分析を行った。Ku86、Ku70については、これまでに、ヒトとマウスで発現量や安定性が著しく異なることを明らかにしているので、この原因を探るために、それぞれの培養細胞からcDNAを調製した。XLF、DNA ligase IVについては、ヒト細胞からcDNAを調製し、翻訳後修飾やタンパク質間相互作用に関わることが予想された部位について変異体を作製した。本研究は、DNA二重鎖切断修復の非相同末端結合修復経路(NHEJ)で中心的な役割を演ずるタンパク質(DNA-PKcs、Ku86、Ku70、XRCC4、DNA ligase IV、XLF(別名Cernunnnos))に注目し、これらの分子が作られてから分解されるまでの一生(ライフサイクル)および変性などによる機能不全状態から回復あるいは防御する機構(ホメオスタシス)を探ることを目的としている。2年目にあたる本年は、翻訳後修飾による調節の解析を中心に行った。XRCC4については、これまでに5カ所のリン酸化状態特異的抗体を作製している。これを用いたウェスタン・プロッティングの結果、4カ所は放射線照射によってリン酸化が亢進するものの、1カ所は放射線照射による変化が認められなかった。欠損細胞や阻害剤を用いた検討の結果、リン酸化にはDNA-PKとATMが相補的に関わっていることが示された。また、XRCC4のクロマチン結合状態を解析した結果、ヒト細胞では放射線非照射時においても20Gyのγ線照射後と同等の結合が見られた。これらのことから、XRCC4は平常時(放射線非照射時)においても複製や転写に伴うDNA損傷に応答してDNA-PK、ATMによる調節を受けている可能性が考えられた。その他のリン酸化酵素、あるいはユビキチン化、SUMO化酵素などによる調節の可能性を探るため、変異体を系統的に作製した。また、上記分子のホメオスタシスを探るために、温熱、低酸素の影響や低線量率放射線に対する応答を解析した。本研究は、DNA二重鎖切断の非相同末端結合(NHEJ)修復経路で中心的な役割を演ずるタンパク質群に注目し、これらの分子が作られてから分解されるまでの一生(ライフサイクル)および変性などによる機能不全状態から回復あるいは防御する機構(ホメオスタシス)を探るとともに得られた知見を放射線感受性予測と制御の新しい技術開発に繋げることを目的としている。23年度は、XRCC4、XLFの翻訳後修飾やタンパク質間相互作用による機能調節と放射線感受性との関連を検討した。

この過程で、DNA ligase IV(以下LIG4)において、その安定性およびクロマチン結合に関わる部位が明らかになったため、研究計画を一部変更、研究期間を延長し、24年度にその放射線感受性における意義を検討した。その結果、NHEJの最終段階でDNA鎖同士を繋げる反応を司るXRCC4、XLF、LIG4の制御機構について多くの知見が得られた。主なものとして、(1) LIG4においてクロマチン結合に必要とされる領域、安定性に関わる新たな領域がそれぞれ明らかになった。これらの領域に変異を導入すると放射線感受性が上昇したことから、DNA二重鎖切断修復において重要であることが示唆された。(2) XRCC4のクロマチン結合に関与する分子とその結合領域が明らかになった。また、この領域が動物種間において極めて保存性が高いことが明らかになった。(3) XRCC4、XLFについて種間保存性を考慮しつつ系統的に作製された変異体の機能解析を行った。XRCC4については、リン酸化部位以外で放射線感受性が上昇する変異体が数種類見つかり、リン酸化以外の翻訳後修飾あるいはタンパク質間相互作用の役割が示唆された。以上の知見の活用により、XRCC4、XLF、LIG4の協調を標的とした癌細胞の放射線増感の新たな手法がもたらされることが期待される。24年度が最終年度であるため、記入しない。
昭和前期における日本仏教と東南アジアの関係史についての基礎的研究

本研究は、第二次世界大戦期において東南アジア地域に関与した日本の仏教者・仏教学者、ならびに仏教教団の動向について、その実態を明らかにすることを目的とする。フランス領インドシナ、イギリス領ビルマ、イギリス領マラヤ、タイ王国など仏教徒が多い地域における「大東亜共栄圏」建設を目的とした日本仏教の南方関与について取り上げたが、特には、現地仏教徒に対する文化工作、現地仏教事情の調査研究ならびに当該成果の統治政策への応用、以上の二点を基軸に研究を進めた。本研究の意義は、従来まで明らかではなかった当該時期における日本仏教の南進に、焦点を当てた点である。朝鮮・台湾・満洲・中国など東アジア地域における日本仏教の対外進出は、海外布教研究の文脈から、既に多数の成果が蓄積されてきた。しかし東南アジアについては、研究が進展してこなかった。その理由として、東南アジアに関与した時期と規模が、東アジアに比して小さかったことも背景にあるが、戦時期の日本仏教の南進は、仏教教団の布教というよりは、日本仏教を日本文化の一翼に位置づけて、政府や軍と連携した文化進出が行われていた。そのため、従来まで教団を中心とする縦割りの研究視座からは、大きく欠落していたのであった。本科研において発表した論文は、限られた時間ではあったため、課題が多く残されたままではあるが、いずれの成果も近代日本仏教と第二次世界大戦をめぐる歴史の空白を埋めたものと自負する。本研究では、国内外における公文書館、大学図書館等での資料調査を実施したほか、遺族や関係者を探し出し、貴重な一次資料の発掘を積極的に行った。その収集した成果は、発表した論文において充分に活用した。なお本科研による研究は、平成20年度から開始したが、研究代表者が文化庁文化部宗務課専門職へ異動したことにより、期間途中の平成21年9月をもって終了した。本研究の目的は、第二次世界大戦期において東南アジア地域に関与した日本の仏教者・仏教研究者、ならびに仏教教団・団体の動向について、その実態を明らかにすることである。具体的には、フランス領インドシナ、イギリス領ビルマ、イギリス領マラヤ、タイ王国など仏教徒が多い地域で展開した、「大東亜共栄圏」建設を目的とする日本仏教の南方関与を分析する。現地仏教徒に対する文化工作、現地仏教事情の調査研究ならびに当該成果の統治政策への応用、以上の二点を基軸に研究を進める。朝鮮・台湾・満洲・中国など東アジア地域における日本仏教の対外進出は、海外布教の文脈から、既に多数の成果が蓄積されてきた。その理由として、東南アジアに関与した時期と規模が、東アジアに比して小さかったことも背景にあるが、戦時期の日本仏教の南進は、教団の布教というよりは、日本仏教を日本文化の一翼として位置づけて、政府・軍と連携した文化進出が行われていたからである。そのため、従来までの教団を中心とする縦割りの研究視座からは、大きく欠落していたのであった。実施計画としては、主に日本国内に残存する資料を収集して研究を行う。対象となる機関は、各仏教教団、各仏教系大学の図書館、ならびに国立公文書館、外交史料館、防衛研究所、その他である。同時に遺族から聞取り調査も行い、故人による記録物の確認を行う。必要に応じて国外での史料調査を行うが、まずは国内での資料を網羅的に分析した基礎的研究を実施する。
国際医療協力を通じた戦後の日本・東アジア関係史（1945年から1970年代）

本研究の目的は、戦後の日本が、独自の寄生虫症対策を成立させ、それを活用した国際協力を通じて、東アジア地域との関係を再構築したという歴史像を提示することである。今日の国際協力の従事者に、過去の国際協力の事例から得られた知見も提供する。具体的な研究対象は次の3点である。(1)戦後日本の独自の寄生虫症対策。(2)米軍政下の沖縄で行われた寄生虫症対策。(3)日本と中華民国(台湾)の間で行われた医療協力。
マルチメディア方式による聴覚障害の疑似体験教材の開発

本研究は、聴覚障害児が在籍する通常の小学校及び中学校の児童生徒を対象とした聴覚障害への正しい理解を深める疑似体験教材を開発することを目的としている。そこで、補聴器の理解に関するビデオ教材の開発を行った。そこで以下のように研究を進めた。○補聴器理解のためのビデオ教材について、「補聴器って知ってる?」という題名で小学校低学年向けに作成した。○これには、補聴器とは、補聴器の使い方、補聴器を通したきこえ、補聴器についてお願いの項目が含まれており、小学校の低学年児童でも理解できるような内容に構成された。また、補聴器を通したきこえについては補聴器を装用している児童それぞれが異なること考慮し、ビデオ教材の中の説明に含めた。さらに、補聴器を通してもそのきこえは健聴児童のきこえと同じではなく、周囲の状況によってききづらいこともあることについても解説した。○このビデオ教材について、通常の小学校の低学年において実践的評価を行い、研究分担者および研究協力者間で研究協議を行った。○あわせて、聴覚障害理解の授業に関する調査を行い、聴覚障害理解のための教材開発における基礎資料を整理した。○実践的評価を受け、このビデオ教材利用におけるガイドラインを作成し、通級指導教室および難聴学級にビデオ教材とともに供給するシステムを構築した。本研究は、聴覚障害児が在籍する通常の小学校及び中学校の児童・生徒を対象とした聴覚障害への正しい理解を深める疑似体験教材を開発することを目的としている。そこで、本年度は補聴器及び補聴機器に関する理解の問題についての資料を収集し、小学校高学年、児童・生徒を対象とした補聴器の理解に関するビデオテープ教材を作成した(特に、補聴器を通した音声の聴取体験を含む)。さらにこのビデオテープについて、通常の小学校及び中学校にて聴覚障害理解のための授業を行うことによって、実践的評価を行った。その結果、以下のことが得られた。○補聴器は、静かなところでははっきりと音を大きくして聞こえやすくしてくれるが、周囲がうるさいところではうるさいだけで役に立たないことが理解できた。○補聴器を活用している聴覚障害児に対しては、聞き易い場合と聞き難い場合があることが理解できた。○補聴器の基本的な知識が理解できた。○この教材は、通常の学校にいる健聴の児童及び生徒に対して、補聴器に関する理解を促進させたばかりでなく、実際に補聴器を活用している聴覚障害児についても自身の補聴器の基本的な知識・情報が提供され、理解に役立てられた。○課題としては、補聴器及び聴覚障害に関する用語が難解であるので、簡略化すること。補聴器を通したシミュレーションでは場面が限定されていたので、その場面を増やし、さらにわかりやすいものにすることなどが出された。次年度は、ここで得られた結果をもとに、教材の改良を重ねていく。そこで、本年度は、補聴器の理解に関するビデオテープの試作及び実践的評価を受け、教材の改良を行うための検討を行った。併せて、聴覚障害児が自分自身のきこえを表現することを目的とした教材を検討するための文献研究を行った。○補聴器理解のためのビデオをテープについて、用語の簡略化、動画を多く取り入れることの改良について検討を行った。○それに伴い、疑似体験教材を開発する上での検討項目の整理を行う。○さらに、ビデオテープの作成における絵コンテを作成し、これについて研究分担者間で協議を行った。○きこえの表現については、きこえの自己評価についての文献研究を行った。その結果、従来行われてきたきこえの自己評価は、補聴器の装用効果に関するもの、自分自身のきこえが影響するものの2つに大別され、そのほとんどが高齢者・中途失聴者に関連するものであり、学齢期における聴覚障害児向けのものはほとんど無いことが明らかとされた。そこで、自己評価における文章の表現などの改良を行い、学齢期における聴覚障害児向けのきこえの自己評価を開発することが急務とされた。次年度は、実践的評価を重ね、教材の完成を目指す。また、教材を使用して授業を行うためのプログラムの構築を行う。

そこで、本年度は、昨年度までの教材改良のための検討結果を元に、補聴器の理解に関するビデオ教材の開発を行ったそこで以下のように研究を進めた。○補聴器理解のためのビデオ教材について、「補聴器って知ってる?」という題名で小学校低学年向けに作成した。○これには、補聴器とは、補聴器の使い方、補聴器を通したきこえ、補聴器についてお願いの項目が含まれており、小学校の低学年児童でも理解できるような内容に構成された。また、補聴器を通したきこえについては補聴器を装用している児童それぞれが異なること考慮し、ビデオ教材の中の説明に含めた。さらに、補聴器を通してもそのきこえは健聴児童のきこえと同じではなく、周囲の状況によってききづらいこともあることについても解説した。○このビデオ教材について、通常の小学校の低学年において実践的評価を行い、研究分担者および研究協力者間で研究協議を行った。○あわせて、聴覚障害理解の授業に関する調査を行い、聴覚障害理解のための教材開発における基礎資料を整理した。○実践的評価を受け、このビデオ教材利用におけるガイドラインを作成し、通級指導教室および難聴学級にビデオ教材とともに供給するシステムを構築した。○本年度が最終年度にあたるため、これまでの研究成果を研究報告書にまとめた。
留学生による目標言語を介した親和空間の構築に関する研究

英語力の向上を目指し英語圏に留学する人々は依然として多いが、留学しても目標言語使用機会が自動的に得られるわけではないことが過去の多くの研究で明らかにされている。そこで私は、留学生たちが、実際どのように目標言語使用機会を獲得することができているのかを2010年度から調査している。本研究は、1回目の科研費(平成22-25年)を頂いてから本格的にスタートさせ、その後、特別研究員(平成24-25年)としてハワイ大学でエスノグラフィー・質的研究技法を学びつつ、これら新たな研究アプローチも取り入れながら、データ収集を続けた。平成29年には、大学から研究費を受け、そして、平成30年度からは科研費を再度、支給頂けることとなり、本研究を続けていくことにした。平成30年度の研究活動においては、データ収集よりも、これまでに収集した膨大なデータの分析、そして、論文執筆に焦点を当てた。データ分析に関しては、これまでに9名から収集した質的データの分析を行った。現在、分析は完了はしていないものの、最終的な整理段階に入りつつある。これらのデータ分析結果は、現在取り組んでいる博士論文研究用のものであるため、31年度中に分析を完了させる決意である。論文執筆に関しては、この度、Peter Langからの出版される書籍のブックチャプターとして一本の論文を出版し、また、これまでに出版してきた3本の論文を改訂し、また、新たな文章そして自身のbiographyを追加して、書籍に仕上げることができた。この書籍は、Springerから2019年5月に出版される予定である(出版に際して発生する印税は一切、放棄している)。現在までの研究進捗状況は、概ね順調に進展しているとした。理由は、一本のブックチャプター論文を出版しただけでなく、本研究テーマでSpringerから一冊の書籍を出版することができたからである。2010年度から本研究を開始し、この度、こうして初めて書籍を出版できることになったのは大きな成果と言える。しかし、一方で、データ分析については、予定よりも進行が遅れていると言える。データ分析は、実質、2017年度から続けているも、収集した質的データの分量が膨大であるため、いまだ完全に作業を終えることができていない。そのため、2019年度は、博士論文として使用するデータの分析は完全に終わらせ、そして、30パーセントの博士論文原稿執筆を完了すると強く決意している。2019年度は、いまだ学科主任としての任務に就いているため(2019年度で最終年度)、海外の学会発表出張はあまりできない状況にある。その為、本年度は、データ分析の完了、そして、博士論文原稿の執筆に重点を置き、研究活動を続けて行きたいと考えている。そして、2020年度からは、博士論文原稿の執筆を毎日行いながら、海外での学会発表も積極的に行って行きたいと考えている。

その為、本年度は、データ分析の完了、そして、博士論文原稿の執筆に重点を置き、研究活動を続けて行きたいと考えている。そして、2020年度からは、博士論文原稿の執筆を毎日行いながら、海外での学会発表も積極的に行って行きたいと考えている。2018年度は、データ分析と論文・書籍執筆に重点をおいた為、また、学科主任の任務に就いていた為、海外の学会発表することができませんでした。こうした理由で、次年度使用額が発生しました。
コットンギャップを埋める再生セルロースの構造設計と制御

当初の研究課題は、近い将来予想される莫大なコットン不足を再生セルロースで埋めるため,再生セルロースの基本構造である「親水性分子シートの構造的評価」を行い,再生セルロースの「親・疎水性の制御」を行うことである。このうち「親水性分子シートの構造的評価」はほぼ終わり、現在は「親・疎水性の制御」について検討を行っているところである。昨年度の検討により、常温で水分率を変化させて再生セルロース繊維のtanδ(貯蔵弾性率と損失弾性率の比)を測定すると、水分率50-80%の時tanδのピークが出現することを見出した。本年度は以下の事実を見出し、このピークがセルロース分子主鎖のミクロブラウン運動に基づくことと結論付けた。(1)再生セルロースは乾燥状態では250°C付近にガラス転移に基づくtanδのピークが観察される。様々な再生セルロースの熱によるtanδのピーク温度と高さの関係が、水によるものと完全に一致した。(2)水によるtanδのピーク近傍の貯蔵弾性率(Er)の低下幅が、熱によるガラス転移によるものとほぼ一致するとともに、再生セルロース種による傾向(低下幅)も水によるものと熱によるものとで一致した。このように、再生セルロースは水中ではゴム状態となっており、家庭での洗濯は、ゴム状態の再生セルロースを激しく揉みほぐし、その状態で乾燥させガラス状態に戻す操作といえる。再生セルロースからなる布は、水洗いは不可で、基本的にドライクリーニングしなければならない。以上のような家庭洗濯のメカニズムを考えると、再生セルロース製の布が洗濯により著しいしわになるのは当然である。本研究課題の最終目的はコットンのように水洗いできる再生セルロースなので、ガラス転移を抑制するという分子の持つ本質的性質を制御しなければならない、ハードルの高い課題であることが改めて明確化された。当初の研究課題は「親水性分子シートの構造的評価」と「親・疎水性の制御」の二つを挙げており,このうち親水性分子シートの構造的評価はおおむね完了することができた。「親・疎水性の制御」については,これまで、セルロースと水を含む溶媒分子との界面エネルギーを見積もり、親・疎水性制御の科学的基盤を構築してきた。加えて、再生セルロースの溶媒による長周期構造の発現を見出し、本研究課題の達成の新たな課題を見出した。一方、昨年度再生セルロース繊維の動的粘弾性の水分率依存性を検討してゆく過程で、特定水分率においてtanδの極大が発現することを見出した。加えてこの極大がいわゆるガラス転移に起因することを科学的に証明した。そして、長周期構造の発現もこの転移に関連していることを提案した。ここで、再生セルロースの問題点を再確認するが、水に極めて悪影響を受け易いということである。すなわち今までの検討により、本研究課題の最終的な目的である、コットンギャップを埋める再生セルロースの創るのに最も重要なこと(開発のターゲット)は、水による分子運動を抑制すること、と絞り込むことができた。これらの成果は、2019年10月の多糖国際会議(EPNOE (European Polysaccharide Network of Excellence) International Conference, (Portugal))でplenary lectureとして公表される。とはいえ,ガラス転移という分子に固有の特性を制御しなければならないとなると,その解決には,たとえなポリエステルのガラス転移温度を低下させるくらいの,相当高いハードルが待ち受けていることが明らかになった。これも,満点ではなく,おおむね順調に進展していると自己評価した理由である。本研究課題の達成の最重要項目が再生セルロースの水による分子運動の制御ということが判ったので、これに絞って本年度は検討を進める。水では特定水分率においてtanδの極大が生じいわゆるガラス転移水分率が観察され、加えて予備的検討ではあるが、極性溶媒でもガラス転移は起きた。しかし、ガラス転移含有率の決定に課題があり(揮発しやすいため)、再現実験の他、新たな実験方法も模索する。その後、極性溶媒や非極性溶媒などを、その誘電率や分子量などを系統的に変化させて定量的に検討する。ここで再生セルロースはドライクリーニングではシワや縮もなく洗濯できる。アルカンが主成分の石油系ドライクリーニング溶剤を含めて、アルカンについても系統的に検討を重ねる。シワや縮がガラス転移にともなう主鎖のミクロブラウン運動が原因ならば、ドライクリーニング溶剤やそれを構成するアルカンでは、ガラス転移は観察されないはずである。ガラス転移により熱の出入りがあるので、DSCでもこの現象は観察されるはずであるが,セルロースで報告された例はない。これはたぶんガラス転移に関連したエネルギー変化が極めて小さいためと推測される。これは例えば再生セルロースの,水が誘起するガラス転移にともなう弾性率変化(貯蔵弾性率)が一般的な熱可塑性高分子の変化に比べて極めて小さいことからも予想できる。最近は極めて感度の高いDSCが存在するのでこれを使って,系統的に検討してゆく。水分率を変化させての動的粘弾性の測定は技術を要し、水分率の精度的にも課題があるので、DSC法を確立してより詳細な検討を行う。最後に綿や麻などの天然セルロースにも水によるガラス転移はあるのか確認したい。これらは家庭での洗濯は可能であるが、やはり相当なしわや収縮が確認できるので、ある程度の転移現象はあるかもしれない。どの程度の転移ならば許容できるのか、その科学的な境界も見出したい。本研究の最終ゴールは,将来の莫大なコットンギャップを,再生セルロースで埋めることである。しかし今の再生セルロースでは極めて水に影響を受けやすく無理である。

これは構造形成初期に表面が親水性の分子シートが形成するためである。親水性のものが集まれば,親水性のものが出来てしまう。本研究の目的はこの親水性の分子シートの構造的評価を行い,その形成要因を洗いだし,再生セルロースの親・疎水性を任意にコントロールする方法論を見出すことである。平成27年度の研究課題の一つは「親水性分子シートの構造的評価」である,そこで分子シートが構造形成の初期に形成され,それが積層して3次元構造を構築することを,次に示す実験事実1,2により確認した。1.広角領域の高輝度放射光による検討:セルロース/水酸化ナトリウム水溶液の凝固過程(構造形成過程)を高輝度放射光で追跡した。もし分子シートが構造形成初期に形成されるとしたら,分子シート内のセルロース分子鎖の周期が観察されるはずである。測定では,凝固直後にq=14 nm-1に回折ピークが現れた,これは0.45 nmの周期に相当し,初期構造として分子シートが形成したことを示唆するものである。2.小角領域の高輝度放射光による検討:次に分子シートが積層し3次元構造が形成されるはずである。上記の構造形成過程を小角領域で観察し,厚さのギニエ解析を行った。厚さのギニエプロットにより平板状構造の厚さを見積もることができる。厚さのギニエプロットの直線部分の傾きから,平板状構造の厚さが時間とともに厚くなることが観察され,最終的には分子シート34層分の厚みになることが示された。これは分子シートの積層過程か観察されたことを示すものである。以上の結果から,本研究課題を達成する重要な基盤が構築できた。それにともなって,査読付き論文5報を掲載することができた。当初の研究計画調書では課題として「親水性分子シートの構造的評価」と「再生セルロースの親・疎水性の制御」の二つを挙げている。このうちH27年度に実施する課題は前記のものである。前述の研究実績の概要で述べたように,親水性分子シートが構造形成の初期に形成され,それが積層して3次元構造を構築することを,実験的に確認し,「親水性分子シートの構造的評価」を実施するうえでの科学的基盤を作ることができた。加えて,予備的検討ではあるが,分子動力学的検討として,分子シートを種々の極性の異なる溶媒中に配置し,その媒体中での分子シートの構造的評価を行うことができた。そこでの評価項目は,主鎖・側鎖のコンフォメーションや分子内・分子間水素結合である。極性が低くなるほど,主鎖・副鎖のコンフォメーションに分布ができ,分子内水素結合が開裂し,逆に分子間水素結合の発達が観察され,疎水的要素が増すことが示唆された。このように,基準となる評価法を確立することができた。しかし,当初予定していた,周辺媒体との相互作用(回転・並進拡散係数,近傍溶媒の自由エネルギー,近傍溶媒の動径分布など)の解析はまだ行っていない。