hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動脈瘤治療用細径カバードステントの開発：プラズマ技術による表面及び薬剤徐放制御

ステントグラフトは,致死的な結果を招く大動脈瘤に対し瘤内への血液を遮断する役割を果たす,血管内治療には重要な医療器具である.本研究では,この医療器具の課題であるエンドリーク(動脈瘤内への血液の再流入)を抑止する方法として,プラズマ技術により表面形状制御」および薬剤徐放制御を融合し,細胞の接着・増殖を制御できる新規材料の開発を目指した.本研究により,ポリマーナノファイバー表面におけるプラズマ処理により、ナノファイバー表面の形状制御および薬剤徐放制御を実現した.またbFGFを含浸させたポリマーナノファイバー不織布上にa-C:H膜をパターニングすることで血管内皮細胞が増殖することを明らかにした.近年注目されているカバードステントを用いた動脈瘤治療の問題点には,血管壁とカバードステントの隙間からの血液再流入(エンドリーク)による動脈瘤の再発やカバー内腔に付着した血栓による内腔の閉塞,カバードステントの構造的な柔軟性の低さのために留置に困難を伴う点が挙げられる.本研究では,ナノファイバー紡糸技術とプラズマ技術によるカバー表面形状制御及び薬剤除法システムの融合により,上記課題を一挙に解決出来る新規カバードステントを開発することを目的としている.当該年度では下記1,2について明らかにした.1.塩基性細胞増殖因子(bFGF)を含浸させたリン脂質ポリマー(MPC)上にダイヤモンドライクカーボン(DLC)をマイクロパターニングすることで薬剤徐放システムを構築した.このシステムは,bFGF徐放が可能であり,医療用金属(SUS316L)に比べ,血小板付着数を95%以上抑制し優れた抗血栓性を示した.また,bFGF徐放性によりbFGFを徐放しない場合に比べ,培養12時間後から試料の内皮細胞被覆率に有意な差がみられ,培養72時間後には内皮細胞の被覆率に約20%の差があらわれた.このことからbFGFによる内皮細胞の増殖性向上が確かめられた.2.溶液濃度を変えたMPC溶液を用いて,エレクトロスピニング(ES)法により直径の違うMPCナノファイバーを作製し,血小板付着試験により抗血栓性を評価した.その結果,ファイバー径の増大に従って,血小板付着数も増加する結果が得られた.これより,ファイバー径が太くなるほど抗血栓性が低下することが明らかになった.当該年度の計画では,DLCをマイクロパターニングしたリン脂質ポリマーへの,bFGF徐放性付与の影響を評価することが目的であった.研究についてはほぼ計画通りサンプル作製,評価を実施できており,おおむね順調に推移していると言える.近年注目されているカバードステントを用いた動脈瘤治療の問題点には、血管とカバードステントの隙間からの血液再流入(エンドリーク)による動脈瘤の再発やカバー内腔に付着した血栓による内腔の閉塞、カバードステントの構造的な柔軟性の低さのために留置に困難をともなう点が挙げられる。本研究は、ナノファイバー紡糸技術とプラズマ技術によるカバー表面形状制御及び薬剤徐放システムの融合により、上記課題を一挙に解決出来る新規カバードステントを開発することを目的としている。当該年度では、下記について明らかにした。1,塩基性線維芽細胞増殖因子(Basic fibroblast growth factor : bFGF)を含浸させたポリウレタン(PU)をエレクトロスピニング法によってナノファイバー化した。PUはジクロロメタン:エタノール=4:6の溶媒に溶解させ、5 wt%のPU溶液を作製した。そこにbFGF100 μg/mLの水溶液を加え、0.1 wt%のbFGFが含まれたPU溶液とした。その結果、平均直径が数百μmのナノファイバー不織布を得た。本研究結果より、bFGFとナノファイバー不織布の組み合わせは血管内皮細胞増殖足場として有効であると確認された。当該年度の計画では、bFGFを含浸したナノファイバー上における、bFGFの徐放および細胞増殖の促進まで進められる予定であった。計画についてはほぼ予定通りサンプル作製、評価を実施できており、予測される結果を得ることができ、おおむね順調に推移していると言える。近年注目されているカバードステントを用いた動脈瘤治療の問題点には、血管とカバードステントの隙間からの血液再流入(エンドリーク)による動脈瘤の再発やカバー内腔に付着した血栓による内腔の閉塞、カバードステントの構造的な柔軟性の低さのために留置に困難をともなう点が挙げられる。当該年度では、下記について明らかにした.1,MPCナノファイバーの血小板付着試験を実施した結果,血小板が付着しているものの,凝集しないことが示された.2, MPCナノファイバーをエレクトロスピニング法によりステントに直接巻き付けることで,カバードステントを試作した.ファイバーの紡糸量を調整することで,カバーの厚さを調節でき,最小8 ±5.5 μmの厚さのカバーを作製し,既存のカバードステントのカバーより10%以下の厚さのカバーの作製に成功した.3,試作したカバードステントの透水量は,カバーの厚さが72.7±4.7 μmのときに,56.6 mL/min/cm2であり,実用可能ラインとされる250 mL/min/cm2以下であった.これより臨床利用されているカバードステントより薄いカバーでありながら,実用可能な血液遮断性能を有するカバードステントの試作に成功した.

4,MPCナノファイバーに薬剤を含浸させ,DLC薄膜をマイクロパターニングした基板上において血管内皮細胞の生着と増殖が確認された.ステントグラフトは,致死的な結果を招く大動脈瘤に対し瘤内への血液を遮断する役割を果たす,血管内治療には重要な医療器具である.本研究では,この医療器具の課題であるエンドリーク(動脈瘤内への血液の再流入)を抑止する方法として,プラズマ技術により表面形状制御」および薬剤徐放制御を融合し,細胞の接着・増殖を制御できる新規材料の開発を目指した.本研究により,ポリマーナノファイバー表面におけるプラズマ処理により、ナノファイバー表面の形状制御および薬剤徐放制御を実現した.またbFGFを含浸させたポリマーナノファイバー不織布上にa-C:H膜をパターニングすることで血管内皮細胞が増殖することを明らかにした.次年度はbFGF徐放性抗血栓性ナノファイバーへの作製・評価を第一目的として研究を遂行する.抗血栓性ポリマー溶液にbFGF溶液を混合後,ES法によりナノファイバー化を実施する.作製したbFGF徐放性抗血栓性ナノファイバーのbFGF徐放特性や抗血栓性,内皮細胞増殖性を評価していくことで,最終年度の動物実験につなげていく.次年度は、bFGFを含浸したPUナノファイバーを実際のステントに一体成型することを第一目標として研究を遂行する。エレクトロスピニング法によって、ナノファイバー膜を吹付け、作製されたカバードステントは、耐圧試験、拡張性試験を経て、基準をクリアするよう最適化されたのち、動物実験にてその有効性を確認する。構造・機能材料実験計画修正により物品の購入を繰越した為理由は主に2点ある。1点目は、発表予定であった材料系国際学会において、今回は他研究の発表を実施したため、本研究における発表を次年度に延期した。2点目は、分析機器使用量として予定していた額であるが、予定していたサンプルよりも少量のみ実施できたため、現在のところ予定額より少額に収まった。次年度計画に組み込み,物品購入予定上記2点について、予定通り材料系国際学会において発表を予定しており、さらに作製サンプルについて、引き続き予定していたサンプル数を分析するために計上する予定である。
複合要因による損傷を有した鋼・コンクリート接合部の耐荷性能および危険性評価

本研究では,目視できない鋼・コンクリート接合部や定着部を対象に,力学的要因(動的荷重)と環境的要因(鋼材の腐食やコンクリートの乾燥収縮)による損傷度を統一的かつ定量的に評価可能な解析手法の開発を目指す。具体的には,力学的要因と環境的要因による影響を実験から把握すると同時に,それらの要因を統一的な損傷度として評価可能な力学モデルを構築する。さらに,損傷度を変えた接合部の非破壊検査による出力値と残存耐荷性能(実験・解析)の関係性を明らかにし,接合部の余寿命予測手法を提案するとともに,内部損傷に対する補修工法の一種である断面修復注入工法の有用性について検討する。
ホンコン肺がんおよび鼻咽頭がん患者の嫌気性菌に関する研究

ホンコンでは、わが国と比べ鼻咽頭がんの罹患率が高く、EBウィルスと関係、あるいは塩魚との関係が注目されてきた。しかし、一般集団のEBウィルスへの感染率は日本、ホンコンとも極めて高く、EBウィルスのみでは、日本とホンコンとの差、あるいは発病すめ者としない者の差を説明しきれない。つまり、別の因子の介在している可能性が充分に考えられる。今回、気道内の細菌のプロモ-ション活性に注目して、研究を実施した。ホンコン・バプティスト病院へ通院中の鼻咽頭がん患者5名(男子4名、女子1名、年齢40ー68歳)の鼻咽頭部から粘液を採取、直ちにGAM寒天培地を用い、好気・嫌気両方の条件で37°C、48時間培養を行った。また、コントロ-ルとして、同病院で働く職員を5名(男子3名、女子2名、年齢36ー64歳)選び、鼻咽頭部粘液を同様に培養した。それぞれの培養菌体を一旦凍結乾燥したのち、その溶解物を用い、プロテインキナ-ゼC、^<32>PーATP、Ca、フォスファチジルセリンの存在下で、ヒストンに取り込まれる^<32>Pの量を測定することにより、プロテインキナ-ゼCの活性を観察した。プロテインキナ-ゼCの活性(mU/10μg)は次の通りであった(平均値と標準偏差):鼻咽頭がん患者からの検体の好気培養...20.0 ±11.0鼻咽頭がん患者からの検体の嫌気培養...13.2 ±11.0対照者からの好気培養.........5.18 ±6.16対照者からの嫌気培養.........10.4 ±17.16つまり、好気培養・嫌気培養の結果とも、鼻咽頭がん患者からの菌体の方で高い活性値が認められ、特に好気培養でその傾向が顕著であった。また、ホンコンにおいては、女性の喫煙率が低いにもかかわらず、女性肺がんが高率であり、一般集団での慢性の咳・痰も日本の約10倍と推定されている。そこで慢性痰を有する女性3名の喀痰を37°C、好気および嫌気条件下で48時間培養後、一旦凍結乾燥し、以下の燥作を行い、nonーTPAタイププロモ-タ-であるオカダ酸クラスが示す、プロテインキナ-ゼの活性作用を検討した。すなわち、凍結乾燥菌体を酵素で消化、凍結乾燥後、メタノ-ルで抽出し、その抽出液をジクロロメタン/イソプロパノ-ルに溶解する分画Iと、その沈渣である分画II、さらにメタノ-ル抽出の沈渣をジクロロメタン/イソプロパノ-ルに溶解した分画IIIに分け、酵素活性への影響を観察した。好気培養で発育した菌は、どの分画においてもプロテインキナ-ゼの活性作用であるオカダ酸様作用を示さなかった。しかし、2名から得た嫌気培養発育菌は比較的強い活性(特に分画Iにおいて)を示した。分離同定の結果、その菌はStreptococcus sanguisであることが判明した。以上、鼻咽頭患者の腫瘍部あるいはその近辺から採取した細菌の菌体(あるいはその分泌物)に何らかのプロモ-ション活性を示すものが存在する可能性を示唆する結果を得た。しかし、診断後時間経過の短い患者を選んだが、既にがんが発生した後の鼻咽頭部からの菌の分折であり、がん発生以前の状況は不明のままである。また、ホンコンの肺がん患者10例から喀痰を採取し、凍結乾燥を終えているので、慢性の咳・痰を有する患者の成績と比較すべく、分折を継続中である。プロテインキナ-ゼCの活性(mU/10μg)は次の通りであった(平均値と標準偏差):鼻咽頭がん患者からの検体の好気培養...20.0 ±11.0鼻咽頭がん患者からの検体の嫌気培養...13.2 ±11.0対照者からの好気培養

.........5.18 ±6.16対照者からの嫌気培養.........10.4 ±17.16つまり、好気培養・嫌気培養の結果とも、鼻咽頭がん患者からの菌体の方で高い活性値が認められ、特に好気培養でその傾向が顕著であった。また、ホンコンにおいては、女性の喫煙率が低いにもかかわらず、女性肺がんが高率であり、一般集団での慢性の咳・痰も日本の約10倍と推定されている。そこで慢性痰を有する女性3名の喀痰を37°C、好気および嫌気条件下で48時間培養後、一旦凍結乾燥し、以下の燥作を行い、nonーTPAタイププロモ-タ-であるオカダ酸クラスが示す、プロテインキナ-ゼの活性作用を検討した。すなわち、凍結乾燥菌体を酵素で消化、凍結乾燥後、メタノ-ルで抽出し、その抽出液をジクロロメタン/イソプロパノ-ルに溶解する分画Iと、その沈渣である分画II、さらにメタノ-ル抽出の沈渣をジクロロメタン/イソプロパノ-ルに溶解した分画IIIに分け、酵素活性への影響を観察した。好気培養で発育した菌は、どの分画においてもプロテインキナ-ゼの活性作用であるオカダ酸様作用を示さなかった。しかし、2名から得た嫌気培養発育菌は比較的強い活性(特に分画Iにおいて)を示した。分離同定の結果、その菌はStreptococcus sanguisであることが判明した。以上、鼻咽頭患者の腫瘍部あるいはその近辺から採取した細菌の菌体(あるいはその分泌物)に何らかのプロモ-ション活性を示すものが存在する可能性を示唆する結果を得た。しかし、診断後時間経過の短い患者を選んだが、既にがんが発生した後の鼻咽頭部からの菌の分折であり、がん発生以前の状況は不明のままである。また、ホンコンの肺がん患者10例から喀痰を採取し、凍結乾燥を終えているので、慢性の咳・痰を有する患者の成績と比較すべく、分折を継続中である。
NK細胞のリステリア感染における役割と2本鎖RNAによる感染抵抗性増強機構の解明

これまでNK細胞は感染後Interferon-γを多量に産生することから、細胞内寄生細菌(リステリア)に対して防御的に働いていると考えられていたが、実際は増悪的に働くこと、また逆にPolyI:Cを投与するとリステリアに対する感染抵抗性が増大するだけでなく、そこにNK細胞が深く関与していることが明らかとなった。このように、本研究はこれまでの既成概念を打ち破るだけでなく、細胞内寄生細菌感染におけるNK細胞の新たな役割を明らかにしたという点において、細菌学、更には免疫学の発展に寄与するところが極めて大である。これまでの研究において、ナチュラルキラー(NK)細胞(細胞表面にNK1.1分子を発現する)は感染後速やかにインターフェロン-γを産生することから、リステリア感染に対する防御に必須であると考えられていた。しかし、NK1.1を発現する細胞には、NK細胞だけでなく、NKT細胞も存在することから、どちらの細胞あるいは両細胞がリステリア感染に対して防御的に働くのかについては明らかではなかった。本研究では、NK細胞のリステリア感染症における真の役割を明らかにするため、各種遺伝子欠損マウスおよび/または各種抗体を用いてNK細胞を消失させたマウスにリステリアを感染し、感染抵抗性を比較検討すると共に、その機構を細胞・分子・タンパクレベルで明らかにした。即ち、(1)iNKT細胞欠損(Jα18-/-・β2m-/-・RAG-1-/-)マウス、NK細胞・invariant NKT細胞欠損(IL-15-/-)マウス、高濃度の抗アシアロGM1抗体によりNK細胞を消失させた(Jα18-/-・C57BL/6)マウス、抗NK1.1抗体によりNK1.1+細胞を消失させた(J・α18-/-・β2m-/-・RAG-/-・IL-15-/-・C57BL/6)マウス、並びにコントロール(C57BL/6)マウスにListeria monocytogenes(EGD株)を感染し、感染抵抗性(生存率・臓器内菌数)、標的臓器の病理学的変化、標的臓器に存在・集積する各種細胞の動態を測定した。その結果、予想に反し、NK細胞非存在下において、リステリアに対する感染抵抗性の増大すること、並びに臓器障害が亢進することが明らかとなった。このことは、これまでの既成概念が間違っていること、即ちNK細胞はリステリア感染に対して増悪的に作用していることを示唆している。昨年度は、各種遺伝子欠損マウスおよび/または各種抗体を用いてNK細胞を消失させたマウスにListeria monocytogenes (EGD株)を感染し、感染抵抗性並びに標的臓器における肉眼的並びに病理学的解析を行った。そこで本年度は、NK細胞のリステリア感染症における真の役割を明らかにするため、各種遺伝子欠損マウスおよび/または各種抗体を用いてNK細胞を消失させたマウスにListeria monocytogenes (EGD株)を感染し、血液中並びに標的臓器のサイトカイン産生量、および標的臓器に存在または集積する細胞の動態を解析した。その結果、NK細胞が存在している状態と比べて、NK細胞の存在しない状態では、予想通り血液中のインターフェロン-γのレベル並びに標的臓器におけるインターフェロン-γ産生細胞数が著しく減少することが明らかとなった。また、リステリア感染前後における標的臓器内に存在あるいは集積してくる炎症性細胞数を比較したところ、NK細胞の存在しない状態のほうが、NK細胞の存在する状態よりも炎症性細胞の数が有意に減少していること、並びにNK細胞の存在しない状態では、樹状細胞と思われる非常にユニークな細胞の出現してくることが明らかとなった。これらのことは、これまでNK細胞が多量にインターフェロン-γを産生することにより、細胞内寄生細菌感染症に対する防御に重要な働きをしているという既成概念を覆すだけでなく、NK細胞から産生されるインターフェロン-γは細胞内寄生細菌感染に対しては重要な役割をしていないことを強く示唆している。以上のことから、本研究は、細菌学、更には免疫学の発展に寄与するところが極めて大である。昨年度は、各種遺伝子欠損マウスおよび/または各種抗体を用いてNK細胞を消失させたマウスにListeria monocytogenes (EGD株)を感染し、感染抵抗性並びに標的臓器の肉眼的並びに病理学的変化を比較検討すると共に、その機構を細胞・タンパクレベルで明らかにした。また、NK細胞の活性化剤として知られているPolyI:Cをマウスに投与すると、逆にリステリアに対する感染抵抗性の増強することも明らかにした。そのため、本年度は、NK細胞を活性化するPolyI:Cを投与することにより認められるリステリア感染抵抗性増強機構を、各種遺伝子欠損マウスおよび/または各種抗体を用いてNK細胞を消失させたマウスを用いて細胞・タンパクレベルで検討した。

即ち、PolyI:C投与後の標的臓器における各種細胞の動態を解析すると共に、L. monocytogenes (EGD株)を感染し、感染抵抗性(臓器内菌数)、標的臓器の肉眼的変化、標的臓器に存在・集積する各種細胞の動態を解析した。また、PolyI:Cによるリステリア感染抵抗性の増大に関与する細胞を、NK細胞および/またはインバリアントNKT細胞を欠損あるいは消失させたマウスのリステリアに対する感染抵抗性を比較することにより明らかにした。その結果、これまでNK細胞は感染後Interferon-γを多量に産生することから、細胞内寄生細菌に対して防御的に働いていると考えられていたが、実際は増悪的に働くこと、また逆にPolyI:Cを投与するとリステリアに対する感染抵抗性が増大するだけでなく、そこにNK細胞が深く関与していることが明らかとなった。このように、本研究はこれまでの既成概念を打ち破るだけでなく、細胞内寄生細菌感染における新たな役割を明らかにしたという点において、細菌学、更には免疫学の発展に寄与するところが極めて大である。腰椎変性側弯症と診断され手術を受けたが、術後の回復が思った以上に悪く、療養に時間を要したため。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、NK細胞の強力な活性化剤であるPolyI:Cを投与することにより、感染抵抗性がどのようになるか、また標的臓器における炎症はどのようになるかを、細胞並びにタンパクレベルで解析する予定である。
学生の個性に応じた安全教育を可能にするICT教材の開発

大学や高専で行われている実験・実習などの実技教育において、安全は最優先のキーワードである。本研究では、機械工作実習での安全教育に焦点を当て、学生の個性に応じた指導を行うことを目的に「動画教材」と「危険予知教材」という2種類のICT教材を開発し、授業での実践を行った。具体的な題材としては、機械工作実習で学生が使い方を学習する様々な工作機械の中から、基本的な工作機械で学生の使用頻度が高い"ボール盤"を題材として取り上げた。開発した「動画教材」は動画や音声等で構成され、視覚・聴覚といった五感に訴える情報から、安全な作業方法を学習できる。さらに、インターネット経由で、個々の学生が、習熟度や必要に応じ、授業の予習復習などにいつでも利用できるようにした。もうひとつの教材が「危険予知教材」である。大学や高専で、力学や機械工作理論を学習した学生は、講義で学習した理論や法則を、実習作業に当てはめて考察することで、作業に潜む危険性を明確に予測できるはずである。しかし、このような点に着目した指導計画や危険予知訓練手法は確立されていない。そこで、ボール盤作業における安全上の留意点として最も重要な"ドリルの巻き込み"を題材として、講義で学習した知識を使って、作業の危険性を具体的に考察し予測する、危険予知教材を開発した。この教材は随時、問題に対する学生の回答から、学生一人ひとりの理解度を判定し、その結果に応じた補足説明をフィードバックすることで、学生の個性や能力に応じた指導を行う構成とした。開発した以上2つの教材を授業に導入し、アンケートや小テストなどから効果を検証した結果、学生は教材による指導を好意的に受け止め、安全作業に対する理解や意識を高めていることがわかった。
色素含有高分子・金属複合超薄膜への閉込め光と光電子移動反応制御による分子情報処理

我々はイオン対問の光誘起電子移動反応と逆電子移動反応によって可視光通信波長域に大きなかつ超高速の吸収変化を示す高分子などを開発と異相界面を用いる反射型光デバイスへの展開をしてきた。本年度は、高いガラス転移温度をもつ新しいフォトエレクトロクロミック高分子の合成、光通信波長域で高感度な超高速並列光情報処理デバイスの構築、エバネッセント光による高分子薄膜表面あるいは固体基板界面での分子運動特性評価などの成果をあげた。成果の一つとして、バナジルオキソフタロシアニン(VOPc)をトリシクロデカン高分子Artonに分散し、低屈折率高分子とで形成した複合薄膜の結果を述べる。このような系の900-1600nm領域での導波モード形成による光閉込めの状況をフェムト秒白色光の反射率変化として調べた。光通信波長領域で反射光強度が入射角に依存して特定の波長で著しぐ低下していることが示され、導波モード形成が確認できた。次にこのような系を800nmのフェムト秒レーザーで励起すると、直後に入射角に依存して光通信波長域で異なる反射率変化が観測された。これはVOPcの励起状態生成によって吸収スペクトルが変化し、それに伴ってArton膜の複素屈折率変化が生じ、反射強度が入射角に依存して大きく変化したためである。同じ成膜条件で通常の単純透過法によっては、プローブ光の強度変化は測定できない。これらの結果は光機能界面に基づく本導波モードデバイスが非常に高感度な超高速光変調・光スイッチとして有望であることを示している。光と分子の相互作用を適当な構造のデバイスと組み合わせることにより、高度な情報処理を行うための分子フォトニクスの研究を進めている。本研究では広い波長域で光誘起電子移動により大きな吸収・屈折率・蛍光変化を示す材料の開発、それらやDNAを含む有機・金属複合超薄膜あるいは低屈折率高分子と光応答高分子複合膜への閉込め光と分子との相互作用による超高速光情報処理デバイスや高性能センサの実現をめざした。光誘起電子移動反応と逆反応で可視光通信波長域に大きなかつ超高速の吸収変化を示す高分子などを開発してきた。本年度は主にそのデバイス応用について検討した。以前に提案した有機・金属複合薄膜型導波モードデバイスの光耐久性をあげ、変調感度をあげるために、低屈折率高分子と光応答高分子複合膜を用いて、光を閉込め、別の光でそれを制御する新しいデバイスを提案した。このデバイスでは、全反射角度よりもかなり大きな入射角で光応答薄膜の消衰係数kがゼロでない時にのみ非常にシャープな導波モードが形成され、反射率はk値が増加すると最初は低下し、ある値(K_c)でほとんどゼロになりそれ以上では再び増加した。そのようなk依存性は近赤外に吸収をしめすフタロシアニン誘導体を高分子膜に種々の濃度で分散させて確認した。このデバイスは低屈折率層を有する導波モードの光による条件変化に依存するので、単純透過型に比べて非常に感度が高い。本研究で開発した光誘起電子移動と逆反応により光通信波長で超高速応答を示す高分子を用いたところ、異なる3つの入射角で励起前には見られなかった反射率減少のピークが励起直後に異なる波長に見られ、同じ膜の単純透過法による過渡吸収スペクトルに比べて大きな変化を示すことを確認した。これらの結果は光機能界面に基づく導波モードデバイスによる超高速光変調・光スイッチとして有望であることを示している。
食用油摂取による脳卒中ラット寿命短縮での18：１脂肪酸の役割

特定の食用油摂取による脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(SHRSP)寿命短縮における18:1脂肪酸の寄与を検討するために、我々はSHRSPに菜種油由来で18:1含量が異なる様々な油脂を摂取させて、その病態の変化を観察した。その結果、18:1脂肪酸のcis-体であるオレイン酸の増加に伴い、血圧上昇、腎障害促進などと共に、寿命が有意に短縮されたのに対し、18:1脂肪酸をほとんど含まない完全水添処理菜種油(FHCO)ではSHRSPの病態が回復し、実験中に死亡個体は観察されなかった。これらの結果より摂取油脂中の18:1脂肪酸含量はSHRSPの病態を促進させることが明らかとなった。菜種油をはじめとした特定の油脂を脳卒中易発症性高血圧ラット(SHRSP)に摂取させると、その寿命が著しく短縮する。本研究ではいくつかの食用油でSHRSPの寿命短縮を示す原因について、18:1脂肪酸が関与する可能性を検討した。当該年度では以下の2点について検討を行った。1.菜種油を完全水添処理することにより、18:1オレイン酸をほとんど含まない完全水添菜種油(FHCO)を作成し、これをSHRSPに摂取させて1%食塩水負荷の条件で寿命を測定したところ、実験期間中に致死性の脳卒中で死亡した個体は観察されなかった。FHCOを摂取したSHRSPは致死性脳卒中の原因となる高血圧に対して低下作用が認められた。また、菜種油摂取で観察される血中脂質含量の増加が抑制されることも観察されており、FHCOの摂取は高血圧を含めたSHRSPの一連の病態を改善できる可能性が示唆された。2.18:1オレイン酸を多く含む高オレイン酸菜種油を用意し、これをSHRSPに摂取させ0.5%食塩水負荷で寿命を測定した結果、菜種油を摂取したSHRSPと比べて寿命をさらに10%短縮させた。これらの結果から、同じ菜種油を起源とする油脂で18:1脂肪酸の増減させることにより、SHRSPの寿命もそれに対応して変化することが明らかとなり、原因物質の一つとして考えられることが明らかとなった。また、1の結果からは菜種油の完全水添処理により、血圧減少や血中脂質含量低下作用を含む脳卒中予防効果が生じることが明らかとなった。脳卒中易発症性高血圧ラット(SHRSP)に菜種油をはじめとした特定の油脂を摂取させると、ラットの寿命が著しく短縮する。本研究では、SHRSPの寿命短縮を示す原因として、油脂中の18:1脂肪酸含量に着目し、動物実験を中心に検討を行っている。当該年度では、以下の点について調べた。1.菜種油による寿命短縮の原因を探索するために、各種臓器の遺伝子発現並びに酵素活性を調べた。菜種油を含む実験飼料を7週間摂取したSHRSPは、寿命短縮を示さないコントロールである大豆油を摂取した群に比べて、肝臓において脂質代謝並びにエネルギー代謝に関連する酵素の発現、活性に大きな変化が見られた。しかし、これらの変化はSHRSPの病態改善作用を示す完全水添菜種油(FHCO)においても同様の変化が認められたことから、寿命短縮とは独立した変化と推測された。2.各臓器における組織学的変化を検討した結果、菜種油を摂取した群では脳における出血の他に、腎障害の進行、脾臓における髄外造血などの特徴が観察された。これらの変化はFHCO摂取群では観察されなかったことから、腎障害を原因とする高血圧の亢進とともに、造血組織における変化もSHRSPの病態進行に大きくかかわる可能性が示唆された。以上の結果より、菜種油の摂取によるSHRSPへの影響は腎障害と造血障害の両方に影響を及ぼす可能性が示唆された。一方で、7週間摂取の条件では脂質・エネルギー代謝に関連する酵素は病態進行と相関して変化しないことから、油脂摂取による病態の進行には脂質代謝は大きくは影響を及ぼさないのかもしれない。菜種油をはじめとするいくつかの食用油は脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(SHRSP)の寿命を著しく短縮させる。本研究では、その原因物質が18:1脂肪酸であるという作業仮説の元に、動物実験を中心として様々な実験を実施した。当該年度では以下の点について検討を行った。(1)血清、肝臓及び腎臓における脂肪酸含量とステロール含量について検討を行った。3つの臓器において、寿命短縮を示す菜種油は総脂質含量、18:1脂肪酸含量並びに植物ステロール含量が、短縮を示さない大豆油に対して有意に多かったのに対し、病態改善作用を示す完全水添菜種油(FHCO)では、逆にこれらの成分が大きく減少していた。そのため、これらの脂質成分は、SHRSP臓器において病態の進行に大きな影響を与える因子であることを示唆する。(2)FHCOでは組織中DHA含量が有意に増加していた。また、18:1脂肪酸の吸収・排泄を確認するために、C-14で標識した18:1脂肪酸を用意し、これをSHRSPに投与して、トレーサー実験を行った。その結果、遊離型18:1脂肪酸では、トリアシルグリセロールの形状と比べて、ラットの体内に残留する時間が短かった。このことはリパーゼやアルカリで処理した食用油ではSHRSPに対する寿命短縮活性が確消失する結果を反映しており、この現象における18:1脂肪酸の関与を裏付ける結果であった。今までの結果を含めて総括すると、食用油摂取によるSHRSPの寿命短縮には、食用油中の18:1含量が大きく関与することが明らかとなり、植物ステロールなどと共に腎臓、脾臓等に障害を与え、高血圧に伴う脳卒中の誘発を促進すると推測された。

本結果は病態動物における特殊な例かもしれないが、さらに組織障害のメカニズムを検討することにより、脂質栄養による健康増進に寄与してゆきたいと考えている。特定の食用油摂取による脳卒中易発症性高血圧自然発症ラット(SHRSP)寿命短縮における18:1脂肪酸の寄与を検討するために、我々はSHRSPに菜種油由来で18:1含量が異なる様々な油脂を摂取させて、その病態の変化を観察した。その結果、18:1脂肪酸のcis-体であるオレイン酸の増加に伴い、血圧上昇、腎障害促進などと共に、寿命が有意に短縮されたのに対し、18:1脂肪酸をほとんど含まない完全水添処理菜種油(FHCO)ではSHRSPの病態が回復し、実験中に死亡個体は観察されなかった。これらの結果より摂取油脂中の18:1脂肪酸含量はSHRSPの病態を促進させることが明らかとなった。本研究では以下の3点の内容を明らかとすべく、検討を行っている。1.油脂によるSHRSPラット寿命短縮要因として、18:1脂肪酸の関与を検討する。2. SHRSPラットの病態(寿命短縮)進行における18:1脂肪酸の役割を解析する。3. 18:1脂肪酸と植物ステロールの過剰摂取による他の有害作用の可能性を検討する。このうち、平成25年度において、1.の内容に関しては明らかな相関性を確認しており、平成26年度では2.について検討を進める予定であった。しかし、菜種油独自の変化だと思われていた遺伝子発現や酵素活性のいくつかは、病態改善作用を持つ完全水添菜種油(FHCO)でも確認されたことから、検討の方針を大きく変換する必要が生じた。また、3.についての検討も、2.の結果を踏まえて実験条件を整えたいと考えているため、現在のところ手を付けられていない。脂質栄養学今後は引き続き以下の3点について検討を行う。1. 18:1脂肪酸がSHRSPの寿命短縮においてどのような役割を示すかを明らかにするために、寿命測定と同じ条件における脂質蓄積量、遺伝子発現量を解析し、今まで明らかとしてきた他のデータと共に、どのようなメカニズムで寿命短縮が起こるのかを推察できるようにする。2.油脂によるSHRSPの寿命短縮はリパーゼやアルカリ処理で消失することから、18:1脂肪酸の分子系が吸収代謝に影響を及ぼす可能性がある。これを検討するためにC-14標識をしたオレイン酸又はエライジン酸を用意し、これを遊離型またはトリアシルグリセロールの型にして、臓器への蓄積性、排泄速度等を調べ、リパーゼ処理による活性消失を分子の動態で説明できるかを検討する。3.今までSHRSPで認められた有害作用が種や系統を超えて別の形で確認できるのかを検討するため、正常型のマウスを用いて、18:1脂肪酸と植物ステロールを過剰摂取させ、これらの動物が血圧上昇や腎障害などを示すかを観察する。これらの結果を総合的に判断し、食用油の安全性について新たなる情報を提供していきたいと考えている。当該研究では以下の三つの内容を明らかとするために検討を行った。1.油脂によるSHRSP寿命短縮要因として、18:1脂肪酸の関与を検討する。2.SHRSPの病態(寿命短縮)進行における18:1脂肪酸の役割を解析する。3.18:1脂肪酸と植物ステロールの過剰摂取による他の有害作用の可能性を検討する。
ヒトiPS細胞を利用した心臓領域特異的心筋細胞および心内膜細胞の誘導法開発

平成30年度は初年度の計画に引き続き、レポーターiPS細胞株の樹立を目指した。NKX2.5遺伝子を利用した全心臓前駆細胞の選別に加え、二次心臓領域由来前駆細胞に特異的に発現する転写因子ISL1の開始コドン直前にP2A配列を挟んでCre組み換え酵素を、またヒトにおける遺伝子発現のsafety siteであるPPP1R12C遺伝子のイントロン内に、EF1aプロモーター下にCre依存性にEGFPを発現するトランスジーンを挿入するための遺伝子組み換え用ドナーベクターを新たに構築した。前モデルでは、蛍光タンパクと転写因子間をIRES配列を用いて接続したが、転写因子の発現低下につながる可能性が疑われたため、P2A配列を用いた。しかし、前年度に構築したNKX2.5遺伝子の直前にP2A配列を挟んでturboRFPを導入したiPS細胞が、心筋分化過程で心臓前駆細胞に分化する途中一過性のみに赤色蛍光を発現し、その発現が安定しない問題が生じた。P2A配列がうまく作用していない可能性を疑い、再度IRES配列を用いたトランスジーンに計画を変更した。さらにEF1aプロモーターにLoxP配列で挟まれたNeo耐性遺伝子およびEGFP遺伝子を連結したトランスジーンは、HeLa細胞にCre強制発現遺伝子とともに共発現させると、EGFPをCre依存性に発現することが確認されたが、iPS細胞にゲノム編集して導入した後に、Cre強制発現ベクターをトランスフェクションしてもEGFPの発現が認められなかった。原因として、Creタンパクの核内移行の問題、トランスフェクション効率の問題、iPS細胞内でのEF1aプロモーターのサイレンシングなどが疑われており、現在確認中である。心内膜細胞ソートシステムについては、ゲノム編集に必要なドナーベクターおよびCRISPR/Cas9ベクターを構築し、現在ゲノム編集効率を解析中である。本来、半永続的に発現すると思われたRFP-P2A-NKX2.5トランスジーンが、短い期間の一過性発現に終わってしまっている問題、およびEF1a-loxP-Neo-loxP-EGFPトランスジーンが細胞内でCre依存性にEGFPを発現できることの確認が、HeLa細胞の強制発現系では確認されているにもかかわらず、ゲノム編集後のiPS細胞で確認できていない点が研究の進捗を遅らせる原因となっている。最終年度にあたり、レポーター細胞株の樹立および有用性の確認をめざす。克服すべき課題として、心筋前駆細胞のラベルのための半永続的蛍光タンパク発現が挙げられ、IRES配列の活用およびCre発現効率の改善により、トランスジーンの機能を確認する。技術的にはトランスジーンを3重でゲノム編集することは可能となっており、早期のトリプルトランスジェニックiPS細胞を樹立し、心臓前駆細胞の単離を実現する。心内膜細胞ソートシステムについても、ベクターは構築済みであり、この2年間で確立したゲノム編集プロトコルを用いて、早急にラインを確立する。平成29年度は初年度の計画に基づき、代表的な心筋細胞の起源である、第一および第二心臓領域由来心臓前駆細胞を単離するためのCRISPR/Cas9およびPiggyBacを用いたゲノム編集によるシステム構築を行ってきた。検討過程において、全心臓前駆細胞に発現する転写因子NKX2.5および一次心臓領域に発現する転写因子TBX5をマーカーとして各前駆細胞を選別する方法では、二次心臓領域由来心臓前駆細胞(NKX2.5+TBX5-)の占める割合が5%前後と非常に低率であったため、二次心臓領域由来心臓前駆細胞に発現する新たなマーカーを用いてソートする系を再構築する必要が認められた。そこで我々は、NKX2.5遺伝子を利用した全心臓前駆細胞の選別に加え、二次心臓領域由来前駆細胞に特異的に発現する転写因子ISL1の開始コドン直前にP2A配列を挟んでCre組み換え酵素を、またヒトにおける遺伝子発現のsafety siteであるPPP1R12C遺伝子のイントロン内に、EF1aプロモーター下にCre依存性にEGFPを発現するトランスジーンを挿入するための遺伝子組み換え用ドナーベクターを新たに構築した。また、従来のiPS細胞にプラスミドを導入するためのエレクトロポレーション法は、細胞死を惹起する率が高く、3種類のドナーベクターを導入し、薬剤選択するためにより細胞生存率の高いプロトコルを確立する必要が生じた。Lipofectamin3000を用いたリポフェクション法で条件検討を行った結果、エレクトロポレーション法に比して高率な細胞生存と50%以上のプラスミド導入効率を得ることが可能となった。本法を用いて、各1種類ずつのドナーベクターは問題なくゲノム編集可能であることを確認した。また、NKX2.5遺伝子の直前にP2A配列を挟んでturboRFPを導入したiPS細胞は、心筋分化過程で心臓前駆細胞に分化すると赤色蛍光を発現し、ゲノム編集によるトランスジーンの発現が問題なく起こることを確認した。目的としている2種の心臓前駆細胞の内で、二次心臓領域由来心臓前駆細胞のソート効率が、TBX5遺伝子をマーカーとしてネガティブセレクションする場合、非常に低くなってしまい、新たな心臓領域特異的マーカー遺伝子としてISL1を用いて、異なる系の作製が必要となったため。NKX2.5遺伝子を利用した全心臓前駆細胞の選別に加え、二次心臓領域由来前駆細胞に特異的に発現する転写因子ISL1の開始コドン直前にP2A配列を挟んでCre組み換え酵素を、またヒトにおける遺伝子発現のsafety siteであるPPP1R12C

遺伝子のイントロン内に、EF1aプロモーター下にCre依存性にEGFPを発現するトランスジーンを挿入するための遺伝子組み換え用ドナーベクターを新たに構築した。前モデルでは、蛍光タンパクと転写因子間をIRES配列を用いて接続したが、転写因子の発現低下につながる可能性が疑われたため、P2A配列を用いた。しかし、前年度に構築したNKX2.5遺伝子の直前にP2A配列を挟んでturboRFPを導入したiPS細胞が、心筋分化過程で心臓前駆細胞に分化する途中一過性のみに赤色蛍光を発現し、その発現が安定しない問題が生じた。P2A配列がうまく作用していない可能性を疑い、再度IRES配列を用いたトランスジーンに計画を変更した。さらにEF1aプロモーターにLoxP配列で挟まれたNeo耐性遺伝子およびEGFP遺伝子を連結したトランスジーンは、HeLa細胞にCre強制発現遺伝子とともに共発現させると、EGFPをCre依存性に発現することが確認されたが、iPS細胞にゲノム編集して導入した後に、Cre強制発現ベクターをトランスフェクションしてもEGFPの発現が認められなかった。原因として、Creタンパクの核内移行の問題、トランスフェクション効率の問題、iPS細胞内でのEF1aプロモーターのサイレンシングなどが疑われており、現在確認中である。心内膜細胞ソートシステムについては、ゲノム編集に必要なドナーベクターおよびCRISPR/Cas9ベクターを構築し、現在ゲノム編集効率を解析中である。本来、半永続的に発現すると思われたRFP-P2A-NKX2.5トランスジーンが、短い期間の一過性発現に終わってしまっている問題、およびEF1a-loxP-Neo-loxP-EGFPトランスジーンが細胞内でCre依存性にEGFPを発現できることの確認が、HeLa細胞の強制発現系では確認されているにもかかわらず、ゲノム編集後のiPS細胞で確認できていない点が研究の進捗を遅らせる原因となっている。本年度はさらに、3種のドナーベクターを同時にゲノム編集し、二次心臓領域由来心臓幹細胞を効率的にソートするレポーターiPS細胞を樹立後、各心臓領域特異的心臓前駆細胞および心筋細胞の表現型解析を進める。また本年度より、心内膜細胞マーカーとなるNFATC1およびPECAM遺伝子発現に従い、蛍光蛋白を発現する、ヒト心内膜細胞選別用iPS細胞の作製を同時に進めていく予定である。最終年度にあたり、レポーター細胞株の樹立および有用性の確認をめざす。克服すべき課題として、心筋前駆細胞のラベルのための半永続的蛍光タンパク発現が挙げられ、IRES配列の活用およびCre発現効率の改善により、トランスジーンの機能を確認する。技術的にはトランスジーンを3重でゲノム編集することは可能となっており、早期のトリプルトランスジェニックiPS細胞を樹立し、心臓前駆細胞の単離を実現する。心内膜細胞ソートシステムについても、ベクターは構築済みであり、この2年間で確立したゲノム編集プロトコルを用いて、早急にラインを確立する。高額のiPS細胞培養関連製品を購入不可能な1万円未満の少額の残金が発生したが、次年度の消耗品代として使用予定である。
細胞死に対する生体応答の変容に基づくNASH・肝細胞癌発症機構の解明

慢性炎症では組織障害や死細胞に対するストレス応答が遷延化し、正常な修復機転を障害することで組織線維化に至ること、さらに修復機転の遷延化は発癌に繋がることが指摘されている。NASHは肝臓における過剰な脂質蓄積を背景に、細胞死の増加と炎症性変化を特徴とし、肝硬変・肝癌の原因疾患としても注目されている。本研究では申請者らが独自に開発したNASHマウスモデルを用いて、代謝性ストレスによる肝細胞死がもたらす間質細胞の機能的変化が組織修復過程を障害し、NASH・肝細胞癌の発症に結びつく分子機構を検討する。
植物の鉄栄養制御

オオムギから細胞質型とプラスチド型の2種のグルタチオン還元酵素遺伝子を単離した。グルタチオン還元酵素は、酸化型グルタチオンを還元して還元型グルタチオンに変換することにより、細胞内のレドックス制御に深く関与している酵素である。興味深いことに、我々が単離した2種のグルタチオン還元酵素遺伝子は、いずれも酸化ストレスを生じる鉄過剰ではなく、鉄欠乏に応答してその発現が誘導された。さらに、我々はイネから鉄欠乏によって強く発現が誘導されるグルタチオントランスポーター遺伝子、OsIGT1を単離した。アフリカツメガエル卵母細胞の系を用いて、このトランスポーターが酸化型グルタチオンを輸送することを明らかにした。プロモーターGUS解析により、この遺伝子は鉄欠乏の根の先端部、葉に発現していることが明らかとなった。T-DNA挿入により、OsIGT1の機能を欠失したイネ種子を韓国より入手した。鉄を除いた水耕栽培により、その表現型を解析したところ、鉄欠乏に感受性であることが確認された。グルタチオン還元酵素遺伝子や、グルタチオントランスポーター遺伝子の発現が鉄欠乏によって上昇する事実は、鉄濃度を感知する鉄センサーから遺伝子発現制御までの鉄栄養シグナル伝達経路と、グルタチオンを介したレドックス制御機構の間にクロストークが存在する可能性を示唆している。植物は、細胞内の鉄の過不足を感知するメカニズムを備えて鉄の吸収と代謝を厳密に制御し、生体内の鉄のホメオスタシスを維持している。しかしながら、細胞内の鉄の過不足を感知するセンサー、あるいはそのシグナルを伝達して遺伝子発現を制御する情報伝達のメカニズムについては、これまで全く明らかになっていない。本研究では、細胞内レドックス制御と細胞内鉄ホメオスタシスの維持との間の関係を明らかにし、細胞内の鉄の過不足を感知するセンサー、あるいはそのシグナルを伝達して遺伝子発現を制御する情報伝達のメカニズムの解明に迫ることを目的とした。オオムギから細胞質型とプラスチド型の2種のグルタチオン還元酵素遺伝子を単離し、さらにこれらの遺伝子について解析を進め、植物の鉄栄養制御におけるグルタチオンの関与という新たな分野を開拓した。イネから鉄欠乏によって強く発現が誘導されるグルタチオントランスポーター遺伝子、OsIGT1を単離した。今後は、グルタチオンを介したレドックス制御と鉄欠乏応答との関係を明らかにする。
金属窒化物結晶の照射損傷の特徴:構造空位と選択的はじき出し損傷効果の検証

窒化ジルコニウム(ZrN)は、次世代原子炉燃料および核変換処理用の材料として期待されているが、放射線照射に伴う微細組織変化に関する知見は殆ど得られていない。本研究では、原子炉環境を模擬した電子ならびに各種イオン照射を施したZrNの照射に伴う微細組織変化を透過電子顕微鏡法で調べ、その特徴を整理することを試みた。ZrNでは蛍石型酸化物に見られる陰イオンの選択的はじき出し損傷に起因する照射欠陥集合体の形成は見られないことや、核分裂によって発生する高速重イオンによるイオントラック形成が起こり難いこと、高密度電子励起の重畳によりナノサイズの結晶粒が形成されることなどが明らかになった。本研究は、原子炉燃料および核変換処理母相の候補材料である窒化ジルコニウム(ZrN)の照射損傷過程の特徴を整理することを目的としており、電子顕微鏡を用いて各種放射線照射により形成された照射欠陥集合体の微細構造観察を行なった。この際、ZrN結晶の照射損傷過程に関する知見がほとんど得られていないという現状を踏まえ、まず(1)単純な形態のフレンケル対を導入する超高圧電子顕微鏡による「その場」法により、ZrN中の照射欠陥集合体の形成・成長過程を調べ、次いで、(2)核分裂片の照射効果を模擬する高速重イオン照射による高密度電子励起に伴うイオントラックの形成について調べた。以下に、得られた成果の概要を記す。(1)300K990Kの温度範囲で、1000keV電子を3x10^23e/m^2sの照射線束密度で照射しながら、微細構造変化の「その場」観察を行なった。370Kまでの照射温度では、0.7dpa(N原子換算)まで照射しても照射欠陥は観察されなかった。650K以上の温度でドット状コントラストが形成され、温度と共に照射欠陥のサイズは増加した。(2)ZrN結晶では構成元素の質量差が大きいため、電子照射下では軽元素の窒素副格子に優先的なはじき出し損傷が生じると考えられる。しかしながら、ZrO_2やCeO_2に形成された陰イオン格子間原子集合体と考えられる照射欠陥は形成されず、顕著な選択的はじき出し損傷の効果は現れなかった。(3)210MeV高速重イオンを照射した試料中にはイオントラックが観察されたが、その分布は極めて不均一であった。この結果については、試料中の不純物の効果も含めてH21年度に研究を継続する。窒化ジルコニウムは,原子炉燃料および核変換処理母相の候補材料に挙げられているが,放射線照射により形成される照射欠陥の性状,形成・成長過程などに関する情報は不十分である.本研究では,電子励起ならびにはじき出し損傷を付与する放射線を照射したZrN結晶の照射欠陥集合体の形成・成長過程、ならびに安定性を透過電子顕微鏡法により調べ、照射誘起微細構造の特長を明らかにすることを目的としている.平成21年度に得られた主な結果を以下のとおりである.(1)不純物濃度ならびに不定比性(N/Zr原子比)の異なるZrN原料粉末から,HIP法により焼結体を作製した.ZrN粉末にはC, Oなどの不純物が含まれており,ZrO2相が存在していた.焼結体を整形、研磨して作製した試料に210MeV Xeイオンあるいは2.4MeV Cuイオンを室温にて照射した.210 MeV Xeイオンの照射量は1.0×10^<16>1.0×10^<19>ions/m^2であり,2.4MeV Cuイオンの照射量は1.0×10^<19>ions/m2とした.これらの試料から透過電子顕微鏡用薄膜試料を作製し,電顕観察に供した.(2) 210MeV Xeイオン照射により,31 keV/nmの高密度電子励起を付与した試料には,過不足焦点条件にてコントラストが反転するイオントラックに特有なコントラストを有する照射欠陥が観察された.しかしながらイオントラックの分布は極めて不均一であり,大部分の領域には形成されていなかった.EDXによる元素マッピングにより,ZrおよびN原子は試料に均一に分布していたのに対し,O原子はイオントラックが形成された領域にのみ偏って分布していた.すなわち,イオントラックはZrO_2相にのみ形成され,ZrNには形成されていない可能性が高いと考えている.以上の結果は,MgAl_2O_4, Al_2O_3, ZrO_2, CeO_2等の酸化物結晶とは大きく異なっている.不純物濃度の異なる試料を用いて研究を継続する予定である.(3) 2.4McV銅イオン照射により約1 dpaのはじき出し損傷を付与した試料には,試料全面にわたって5nm程度の転位ループと考えられるドット状のコントラストが高密度に形成された.本研究は、プルトニウムや長寿命核種の削減

・消滅処理のための母相材料として期待されている窒化ジルコニウム(ZrN)の原子炉照射環境下における微細構造安定性を明らかにすることを目的とし、210MeV Xeイオンならびに2.4MeV Cuイオンを照射したZrN焼結体の微細構造観察・分析を透過電子顕微鏡法により行った。210MeVXeイオンおよび2.4MeV Cuイオンは、それぞれ、主として高密度電子励起および弾性的はじき出し損傷を誘起する。焼結体試料は、不純物濃度の異なる3種類の原料粉末から作製したものを用い、照射欠陥形成の差異を比較した。本研究により、以下のことが明らかになった。(1)比較的高濃度のCおよびO原子を不純物として含む焼結体には、イオントラックと考えられる照射欠陥が極めて不均一にフレネルコントラストとして観察された。これらの欠陥は、ジルコニア等の析出物相や窒素濃度の低い領域にのみ形成された。(2)ZrN母相には、210MeVのXeイオンを1×10^<18>ions/m^2の照射量まで照射してもイオントラックは形成されず、さらに転位ループ等の照射欠陥も形成されなかった。すなわち、ZrN母相は高密度電子励起に対してこの照射量までは強い耐性を示すことが分かった。(3)不純物濃度の低い試料に、210MeVのXeイオンを1×10^<19>ions/m^2の照射量まで照射すると、イオントラックは形成されないものの、転位等の照射欠陥及びボイドが高密度で形成され、一部の領域の結晶粒が微細化していることが分かった。これは、高密度電子励起の重畳に伴って蓄積された点欠陥の離合集散によって生じたものと考えられる。(4)2.4MeVのCuイオンを高照射量施した試料では、2nmのドット上の転位ループが形成され、照射量の増加に伴い、成長、合体していくことが観察された。