hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子標的型インドールアルカロイドの新規合成とそのアポトーシス誘導抗がん機序の解明

一連のβ-カルボリン誘導体の抗腫瘍活性をヒト子宮頸がん由来の細胞HeLaS-3で調べ、その作用機序を明らかにすると共に、担がんマウスによる安全性の検証を行った。この化合物は強いチューブリン重合阻害活性を示し、マウスのがん細胞の増殖を抑制した。また、各種β-カルボリン及びエリプチシン誘導体の配糖体やPEGエステルを多種合成し、水溶性、親油性、抗腫瘍活性間の相互関係を明らかにした。さらに、新規環境調和型有機合成法としてフルオラス固相合成法を提案し、本法が液相法、固相法の長所を活かした新しい方法であることを明らかにした。一方、ピリドピリミジン誘導体の新規合成法の開発も行い、興味ある結果を得た。(i)β-カルボリン誘導体の抗腫瘍活性発現における構造最適化とその作用機構の解明:我々がこれまでに開発した3-(3-phenoxybenzyl)amino-β-carboline (1)の高い抗腫瘍活性を凌駕する高い活性をもつ誘導体の開発のために、昨年度に続き、化合物1の1位置換基の最適化を行った。また、化合物1の水溶性向上のために、9位にPEGエステルやグルコースを導入した。また、8位にカルバミン酸グルコースエステルを導入することにも成功した。また、化合物1の3'-フェノキシ基のエーテル酸素原子が活性に与える影響を明らかにするために、OをNHに置き換えた化合物を合成した。そして、これらの化合物のHeLa S-3に対する細胞毒性を評価した。さらに化合物1のin vivo抗腫瘍活性を明らかにするために、HeLa S-3担がんマウスマウスを用いた動物実験を行った。その結果、化合物1はがん細胞の増殖を抑制する効果を示した。(ii)エリプチシンの5-カルボン酸PEGエステルや9位配糖体の合成とその細胞毒性の評価:11-methyl-6H-pyrido[4,3-b]carbazole-5-carboxylic acid(エリプチシン類縁体)のPEGエステルを種々合成することに成功した。また、エリプチシンの9位にグリコシル基を導入することにも成功した。さらに、これらの化合物の水溶性とHeLa S-3に対する細胞毒性を明らかにした。(iii)エリプチシン(2)の新規全合成法の開発:我々はすでに化合物2の新規全合成を報告した。今回、その改良法としてフェノール誘導体とイソキノリン誘導体を出発原料とする遷移金属触媒カップリング反応を用いる新しい収束型全合成法を開発した。この方法は従来法より短いステップ数で2を合成できるだけでなく、種々の6位置換体を高収率で容易に合成できる画期的な方法である。(i)β-カルボリン誘導体の構造最適化とその作用機構の解明:我々がこれまでに開発した3-(3-phenoxybenzyl)amino-β-carboline (1)の高い抗腫瘍活性を凌駕する高い抗腫瘍活性をもつβ-カルボリン誘導体開発のために、化合物1の1位置換基の最適化を行った。また、化合物1の水溶性向上のために、種々の長さのPEG鎖を化合物1の9位に2個のメチレン鎖を介してエステル結合で導入したところ、高い水溶性が得られた。また、化合物1の作用機構解明のために、細胞免疫染色法により1による処理前後の微小管構造の変化を観察した。その結果、通常、細胞質全体に網目状の重合チューブリンが観察されるのに対し、1はノコダゾールと同様に微小管ネットワークの形成を阻害した。さらに、チューブリン重合阻害活性試験を行った結果、1はノコタゾールの2.5倍も強い重合阻害能を示した。一方、1の安全性を調べるために、HeLa S-3担がんマウスを用いた動物実験を行い、1の投与限界濃度を求めた。投与限界濃度以下での投薬試験の結果、化合物1はHeLa S-3がん細胞の増殖を抑制する効果を示すことが明らかになった。(ii)β-カルボリンおよびエリプチシン配糖体の合成:上記PEG鎖の代わりにグリコシル基を導入した誘導体を合成し、高い水溶性を確認した。そして、これらの化合物の抗腫瘍活性は親化合物のそれより少し低下するものの依然として高い抗腫瘍活性を維持することをはじめて明らかにした。(iii)β-カルボリン類縁体の新規合成:化合物1の合成には8ステップ以上の多段階を必要とする。今回開発した方法は、β-およびδ-カルボリンの合成を可能にするばかりでなく、β-カルボリン類縁体(5H-pyrimido[5,4-b]indole)を選択的に高収率で、しかもわずか2ステップで合成することができる画期的な方法である。

(i)エリプチシン-5-カルボン酸PEGエステルの合成とその活性評価:エリプチシン-5-カルボン酸および相当する9-methoxy置換体のPEGエステル12種類を合成し、その抗腫瘍活性、水溶性、脂溶性(logP)を評価した。PEG鎖の末端はメトキシ基よりもヒドロキシ基の方が抗腫瘍活性も水溶性も高く、PEG鎖長nが長くなるにつれて水溶性は向上したが、抗腫瘍活性は若干低下した。また、各化合物のlogPをHPLC法で求めた。(ii)エリプチシン-6-プロピオン酸PEGエステルの合成とその活性評価:エリプチシン-6-プロピオン酸および相当する9-methoxy置換体のMeO-PEGエステル10種類を合成し、その抗腫瘍活性、水溶性、脂溶性(logP)を評価した。PEG鎖の導入によりそれらの抗腫瘍活性は若干低下したが、PEG鎖長nが大きくなってもあまり変化せず、IC50はおよそ18μMであった。一方、水溶性はnの増加と共に増大したが、logPの値はほぼ一定であった。(iii)ピリドピリミジン類の合成とその生理活性:3,5-dimethylisoxazoleを出発原料とし、810工程で種々のピリドピリミジン誘導体を比較的良い収率で合成することに成功し、これらの化合物がHeLa S-3細胞に対し抗腫瘍活性を示すことを明らかにした。(iv)4-aminopirimidineおよび4-aminoqunazoline誘導体の合成:t-BuOK、18-crown-6存在下、n-BuOH中100°Cでβ-シアノエナミンとイソシアニドを反応させると、種々の新規4-アミノピリミジン誘導体が比較的高い収率で得られた。また、β-シアノエナミンの代わりに2-アミノベンゾニトリルを用い、同様の条件下イソシアニドと反応させると、種々の新規4-アミノキナゾリン誘導体が中程度の収率で得られた。医歯薬学研究実績の概要で述べたとおり、β-カルボリンおよびエリプチシンの配糖体やPEGエステルの合成に成功した。これらの化合物の水溶性は親化合物のそれよりも大きく向上し、予想通りPEG鎖やグリコシル基の導入は水溶性の向上に有効であった。また、HeLa S-3に対するこれらの化合物の抗腫瘍活性は分子量の増大とともに大きく減少することはなく、一定の満足できる値を示した。さらに、HeLa S-3担がんマウスを用いた動物実験の結果、化合物1はがん細胞の増殖を抑える効果をもつことがわかった。そして、エリプチシンの効率的新規全合成法の開発にも成功し、その一般性を確認することができた。以上より、本プロジェクトはおおむね順調に進展していると判断できる。これまでにあまり合成例のない1-置換β-カルボリン誘導体の抗腫瘍活性における構造活性相関研究のために、その新規液相合成法の開発を種々検討し、数種類の1位置換体を合成することに成功した。また、β-カルボリン誘導体の水溶性向上のために9位にリンカーを介して種々の長さのPEG鎖を導入し、期待通り高い水溶性を得ることができた。一方、β-カルボリン誘導体の抗腫瘍活性発現機構を明らかにするために、細胞免疫染色法およびチューブリン重合阻害実験を行ったところ、本薬剤はチューブリンの重合を強く阻害していることがわかり、その強さはノコタゾールの約2.5倍であった。また、担がんマウスを使った動物実験により本薬剤はHeLa S-3細胞に対して増殖抑制効果をもつことがわかった。
小アラル海地域での災害適応・復興と持続可能な人間・環境関係の構築

平成30年度は、前年度に引きつづきアラル海救済策・災害被害緩和策について文献・聞き取り調査を進展させ、小アラル海地域の社会・経済状況について漁業・魚肉加工業と牧畜業双方の側面からフォローアップ調査を行った。また、今後の小アラル海地域での持続可能な環境・社会・経済のあり方についても、現地関係者との議論を開始している。5月、日本沙漠学会第29回学術大会にて、小アラル海地域が「災害復興」と言い得るフェーズはすでに通過し、「持続可能性」フェーズへと移行していることを趣旨とする研究報告を行った(ニコライ・アラディン、タルガルバイ・コヌスバエフとの共著)。同月、『現代中央アジア』(日本評論社刊)所収のアラル海救済策を含む中央アジア諸国の環境政策に関する論考が刊行された。6月、『生態人類学会ニューズレター』に、アラル海災害前後での小アラル海住民の生業の変化と災害状況への住民の適応について、地域での漁業と牧畜業との関係性を踏まえた論考を投稿し、12月に刊行された。8-9月、カザフ=ドイツ大学と合同で、シルダリヤ川及びアムダリヤ川流域での社会・経済状況や国際支援の現状について、中央アジア4カ国(カザフスタン、キルギス、タジキスタン、ウズベキスタン)の巡検調査を実施した(別財源)。それに引きつづき、小アラル海地域での牧畜業を中心とする社会・経済状況についてフォローアップ調査を実施した(別財源)。そして、現地調査と並行しつつ『地理・地図資料』誌にアラル海地域の環境・社会・経済について一般向け論考を執筆し、11月に刊行された。3月、他財源支弁で、小アラル海地域での漁業の復興と今後の課題について現地調査を行い、小アラル海地域の持続可能な環境・社会・経済のあり方について現地関係者と意見交換を行った(別財源)。これ以外にも、複数の関連する学会・研究会報告を行い、一次・二次文献の収集・分析を行っている。申請時に研究計画調書に記載した、「アラル海救済策・災害被害緩和策の整理」については順調に調査が進んでいる。「アラル海災害への地域社会の適応と災害復興の通時的検討」についても、牧畜業を中心に、小アラル海地域住民による災害状況への生業的な適応についてかなり明らかになり、災害緩和策とも関連づけることができている。そして、「小アラル海地域の持続可能な環境・社会・経済のあり方の模索」についても現地関係者と議論を始めており、この点では当初の計画以上の成果が出つつあると判断できる。ただし、「我が国によるアラル海災害に対するコミットメントの総括」について、調査内容が文献収集・分析に留まっており、聞き取り調査が必要である。以上から、個別的な課題を抱えつつも、全体的には「おおむね順調に進展している」と自己評価することができる。平成31年/令和元年度は、本研究課題も最終年度であり、研究成果公表と論文の執筆を重点的に行うと共に、やや遅れている「我が国によるアラル海災害に対するコミットメントの総括」について文献調査と国内での聞き取り調査を重点的に実施したい。まず、6月にアラル海災害とそこからの復興について通時的にまとめる論文の執筆を行う。また、同月、イギリス・エクセターで開催される、欧州中央アジア学会第14回大会にて、小アラル海地域の災害復興とレジリエンスの観点からの研究報告を行う。そして、夏期には国内出張を数回行い、これまでアラル海災害問題にかかわってきた国内の研究者から聞き取りを行う。秋には、共同研究者であるタルガルバイ・コヌスバエフを日本に招聘し、合同で研究セミナーを組織し、研究成果の社会への還元を行う。そして、「我が国によるアラル海災害に対するコミットメントの総括」については別途、研究ノートの執筆を行う。これまでの本研究の成果に基づいて、その内容をさらに発展させる形で秋には新たな科研費課題の申請を行う予定である。平成29年度は、小アラル海周辺地域の社会・経済状況について概ね分析を完了した。また、環境変遷やアラル海救済策・災害被害緩和策についても文献調査を進め、その読解・分析を進めている。4-5月、国内外の研究協力者との連絡体制を構築し、研究体制の立ち上げを行った。4月、京都(サロン中央アジア)と札幌(北海道大学スラブ・ユーラシア研究センター;北大財源支弁)で報告を行い、研究代表者によるこれまでのアラル海地域研究の総括を行った。5月、ロシア・サンクトペテルブルグに出張し、第8回ネフスキー国際環境会議に参加して報告を行い、諸外国の研究者や実務者とアラル海周辺地域の社会・経済状況と環境変遷との関連について意見交換を行った。7月、タイ・チェンマイに出張し、第10回国際アジア学者会議での中央アジア地域研究の展望と課題に関するラウンドテーブルに参加した。8-9月、カザフスタンに出張し、ニコライ・アラディン(ロシア科学アカデミー動物学研究所)、タルガルバイ・コヌスバエフ(カザフ国立大学)と共に国際共同研究(フィールド調査)を実施した。小アラル海周辺地域を巡検し、アラル海災害後の復興状況と漁業・牧畜を中心とする社会・経済の変化について聞き取りを行った。調査の成果は、カザフ国立大学で開かれた公開セミナーで報告した。11月、2月、研究協力者である渡邊三津子(千葉大学)と打ち合わせを行い、1960年代(CORONA利用)と2000年以降(Google Earth利用)の衛星画像による景観変遷について共同で分析した(別財源)。

2月、ウズベキスタンに出張し、カラカルパクスタンでの牧畜の状況や災害被害緩和策について文献の調査を実施し、小アラル海周辺地域との比較の視座を得た(別財源)。3月、生態人類学会第23回研究大会にて、アラル海災害前後での小アラル海住民の生業の変化について報告をした(別財源)。申請時に研究計画調書に記載した「アラル海災害への地域社会の適応と災害復興の通時的検討」については、現地でのフィールド調査を通じて順調に研究が進展している。「アラル海救済策・災害被害緩和策の整理」については、他科研費プロジェクトとの関連で、ロシアでの資料収集はできなかったが、国内及びウズベキスタン出張時の文献収集によりそれを補うことができた。「小アラル海地域の持続可能な環境・社会・経済のあり方の模索」については、国際会議や現地調査時の聞き取りにより議論をすでに始めている。以上から、本研究は当初計画通り「おおむね順調に進展している」と評価できる。平成30年度は、前年度に引きつづきアラル海救済策・災害被害緩和策について文献・聞き取り調査を進展させ、小アラル海地域の社会・経済状況について漁業・魚肉加工業と牧畜業双方の側面からフォローアップ調査を行った。また、今後の小アラル海地域での持続可能な環境・社会・経済のあり方についても、現地関係者との議論を開始している。5月、日本沙漠学会第29回学術大会にて、小アラル海地域が「災害復興」と言い得るフェーズはすでに通過し、「持続可能性」フェーズへと移行していることを趣旨とする研究報告を行った(ニコライ・アラディン、タルガルバイ・コヌスバエフとの共著)。同月、『現代中央アジア』(日本評論社刊)所収のアラル海救済策を含む中央アジア諸国の環境政策に関する論考が刊行された。6月、『生態人類学会ニューズレター』に、アラル海災害前後での小アラル海住民の生業の変化と災害状況への住民の適応について、地域での漁業と牧畜業との関係性を踏まえた論考を投稿し、12月に刊行された。8-9月、カザフ=ドイツ大学と合同で、シルダリヤ川及びアムダリヤ川流域での社会・経済状況や国際支援の現状について、中央アジア4カ国(カザフスタン、キルギス、タジキスタン、ウズベキスタン)の巡検調査を実施した(別財源)。それに引きつづき、小アラル海地域での牧畜業を中心とする社会・経済状況についてフォローアップ調査を実施した(別財源)。そして、現地調査と並行しつつ『地理・地図資料』誌にアラル海地域の環境・社会・経済について一般向け論考を執筆し、11月に刊行された。3月、他財源支弁で、小アラル海地域での漁業の復興と今後の課題について現地調査を行い、小アラル海地域の持続可能な環境・社会・経済のあり方について現地関係者と意見交換を行った(別財源)。これ以外にも、複数の関連する学会・研究会報告を行い、一次・二次文献の収集・分析を行っている。申請時に研究計画調書に記載した、「アラル海救済策・災害被害緩和策の整理」については順調に調査が進んでいる。「アラル海災害への地域社会の適応と災害復興の通時的検討」についても、牧畜業を中心に、小アラル海地域住民による災害状況への生業的な適応についてかなり明らかになり、災害緩和策とも関連づけることができている。そして、「小アラル海地域の持続可能な環境・社会・経済のあり方の模索」についても現地関係者と議論を始めており、この点では当初の計画以上の成果が出つつあると判断できる。
上皮間葉連関を焦点とした肺発生での上皮Ptenの機能解析

肺上皮細胞特異的Pten欠損マウスを用い、肺発生でのPtenの役割を解析した。PtenKOマウスでClub細胞、神経内分泌細胞、杯細胞、I型肺胞上皮細胞の増加、II型肺胞上皮細胞と線毛上皮細胞の減少を認めた。PtenKOマウス肺上皮では、Notchの発現の亢進、E18.5以降の細胞増殖停止、細胞老化の亢進、p53経路が活性化していた。以上より、肺上皮Ptenは肺発生時におけるNotchシグナルとp53経路を介し、上皮細胞分化方向と肺形態形成を制御し、正常な肺発生を調節するために重要である。人類を脅かす疾患の中で最も多数を占める疾患である原発性肺癌は、日本人の癌死の1位であり、その発症機序の解明は喫緊の課題である。原発性肺癌の約9割は気管支・細気管支・肺胞上皮に由来するとされ、発症機序は気管・気管支上皮細胞の分化機構と密接に関与していると考えられる。PI3K/Akt経路を負に制御する癌抑制遺伝子であるPTEN(Phosphatase and Tensin homolog Deleted on chromosome Ten)はp53と同様に現在世界的に注目されている癌抑制遺伝子である。肺発生におけるPtenの役割に関して、肺上皮Pten欠損マウスでの組織学的、形態学的報告はほとんどなく、肺発生におけるPtenの恒常性維持を解析することで様々な肺疾患の病態解明と治療薬開発に繋がる臨床応用への研究展開も期待できる。本研究は、上皮Ptenの役割を解明し、肺胞上皮細胞(alveolar epithelial cells; AECs)分化制御・AECsバリアー保持・AECsバリアー再構築を焦点とする、肺発生における上皮・間葉系細胞の分化・増殖に関与する遺伝子群と上皮Pten発現との連関を明らかにすることを目的とする。AEC特異的Pten欠損マウス(SOPten△/△マウス)と野生型マウスの胎生肺組織を用いたDNA microarray解析により、神経内分泌細胞において発現するCalcaや、Clara細胞のScgb1a1、杯細胞のAgr2の発現上昇、II型肺胞上皮細胞において発現するSftpaの発現減少を見いだした。さらに、上皮分画のmRNA発現は、II型肺胞上皮細胞Sftpa1の発現減少、分化マーカーであるHes1の発現上昇を確認した。以上の結果から、Pten欠損マウスに分化は細気管支前駆体側へシフトしており、肺胞上皮の分化異常が重篤であることが示唆された。本研究は、細気管支肺胞上皮特異的Pten欠損マウスを用い、分子生物学、細胞生理学の手法にて肺発生におけるPtenの制御機構をシステミックに解明することにある。細気管支肺胞上皮(AEC)特異的Pten欠損マウス(SOPten△/△マウス)と野生型マウスの胎生肺組織を用いたDNA microarray解析により、神経内分泌細胞(Calca)、Club細胞(Scgb1a1)、杯細胞(Agr2)の発現上昇、AECII(Sftpa)の発現減少を確認した。これらの結果はmRNA及びタンパク質発現レベルで同様の結果を得た。これに加えて、AECI(Aqp5, T1α)の発現増加を確認した。さらに、透過型電子顕微鏡による超微細構造分析を行ったところ、野生型マウスの肺では、偏平形のAECIと立方形のAECIIを確認できたが、これとは対照的に、Pten KOマウスの肺は、未分化の両能性前駆細胞数を多く含んでいました。さらに、PtenKOマウスの血液空気関門は、野生型に比べてはるかに厚くなり、細気管支では、クララと杯細胞の著しい過形成を示した。まとめると、これらのデータは、上皮Pten欠損が肺の発達中にClub細胞、杯細胞、神経内分泌細胞とAECIの増加、AECIIの減少につながることを示している。続いて、上皮細胞分化にNotchシグナルが関与することが報告されていることから、肺上皮細胞の分化に関与する細胞運命決定因子について解析を行った。PtenKOマウスにおける免疫染色及びwestern blotにて、Notch1,2,3、Hes1、Mash1、Sox2の発現上昇を確認した。よって、上皮PTENは肺発達において、Notchシグナル、Mash1シグナルおよびSox2シグナル経路を調節し、多能性上皮前駆細胞の分化方向をはじめとする細胞運命決定を制御し、正常な肺発生を遂行する上で重要な役割を有することが示唆された。これまで、SOPten△/△マウスと野生型マウス胎児のE18.5を用いて、研究を進めてきたが、E12.5及びE14.5を解析することにより、より詳細な分化メカニズムを解明できると考えられる。そして、SPC-Creマウスを用いてこれまで研究してきたが、さらに、Shh-Creマウスを用いて再検証実験を行う予定である。発生における肺上皮細胞運命決定と肺形成過程の分子機構を理解することは、正常肺修復機構および肺リモデリング疾患の病態機構解明に貢献する。癌抑制遺伝子Ptenの肺発生における役割は明らかにされていない。我々は肺上皮細胞特異的Pten欠損(SP-CrtTA/(tetO)7-Cre/Ptenflox/flox ; PtenKO)マウスを用い、肺発生でのPtenの役割を解析した。PtenKOマウスは出生直後に低酸素血症で死亡した。組織学的に細気管支上皮過形成とterminal sac stage(E18.5)以降の肺胞形成不全がみられた。

単離肺上皮細胞を用いたマイクロアレイ解析、qPCR、western blottingならびに肺組織免疫染色の結果、PtenKOマウスでClub細胞、神経内分泌細胞、杯細胞、I型肺胞上皮細胞(AECI)の増加とII型肺胞上皮細胞(AECII)、線毛上皮細胞の減少がみられた。電子顕微鏡解析において、PtenKOマウスでAECIIがみられず、未分化の肺胞前駆細胞、Club細胞、杯細胞の増加と線毛上皮細胞の減少がみられた。分化制御因子について、PtenKOマウス肺上皮でNotch受容体, Hes1, Mash1, Sox2の発現が亢進していた。肺形態形成について、PtenKOマウスでE18.5以降の肺胞領域でのKi67陽性細胞が著減し、細胞老化マーカーであるSA-β-Gal陽性細胞が増加していた。PtenKOマウス肺上皮ではp53経路の下流分子であるp21, p16の発現が増加していた。ヒト肺上皮細胞を用いたPten siRNA遺伝子導入によるPtenノックダウン解析でも同様の結果であった。以上より、上皮Ptenは肺発生におけるNotch経路とp53経路を制御し、上皮細胞の細胞運命決定と細胞老化プログラムを制御することで、正常な肺発生に重要であることが示された。肺上皮細胞特異的Pten欠損マウスを用い、肺発生でのPtenの役割を解析した。PtenKOマウスでClub細胞、神経内分泌細胞、杯細胞、I型肺胞上皮細胞の増加、II型肺胞上皮細胞と線毛上皮細胞の減少を認めた。PtenKOマウス肺上皮では、Notchの発現の亢進、E18.5以降の細胞増殖停止、細胞老化の亢進、p53経路が活性化していた。以上より、肺上皮Ptenは肺発生時におけるNotchシグナルとp53経路を介し、上皮細胞分化方向と肺形態形成を制御し、正常な肺発生を調節するために重要である。AEC特異的Pten欠損マウス(SOPten△/△マウス)と野生型マウスの胎生肺組織(E18.5)を用いたDNAmicroarray解析により、神経内分泌細胞において発現するCalcaや、Clara細胞のScgb1a1、杯細胞のAgr2の発現上昇、II型肺胞上皮細胞のSftpaの発現減少を確認した。E18.5マウスの肺をAutoMaxにより上皮に分画し、予備実験にて得られたこれらの上皮分化に関与する遺伝子の発現を定量PCRにより解析した。さらに、肺上皮分化を誘導する因子(Wnt/β-catenin、Hes1、Mash1、Notch、shh)の発現の解析を進めている。また、II型肺胞上皮(Sftpc)、I型肺胞上皮(T1α)、神経内分泌細胞(CGRP)、Clara細胞(CC10)、線毛上皮細胞(Foxj1)、杯細胞(Muc5AC)の発現レベルを免疫染色により解析した。これらの解析により、Pten欠損マウス肺の肺胞上皮の分化異常(II型肺胞上皮の減少、Sftpc/Ki67二重陽性細胞の減少、I型肺胞上皮の増加)と神経内分泌細胞、Clara細胞、杯細胞の増加を確認した。以上の結果から、Pten欠損マウスに分化は細気管支前駆体側へシフトしており、肺胞上皮の分化異常が重篤であることが示唆された。(1)Pten KOマウス(SOPten△/△またはShhPten△/△)
日本の台湾植民地支配と開発事業

本年度は、昨年度に台湾の中央研究院及び国立台湾図書館で収集した資料へ分析を加え、その成果をアメリカ技術史学会の年会で発表することができた(審査有り)。さらに、そこで得たコメントをもとに論文を執筆し、East Asian Sicence, Technology and Society誌に投稿した。現在審査中で、平成28年度中のアクセプトを目指している。さらに、昨年度に引続き、断続的に台湾の彰化県二林郡でフィールドワークを行い、二林蔗農事件に関する聞き取り調査を進めた。この調査研究の成果は、The Third Conference of East Asian Environmental History(審査有り)と台灣二林蔗農事件90週年紀念國際學術研討會(招待講演)で発表した。発表の際に得たコメントをもとに論文を執筆・投稿することは、平成28年度の課題として残された。他に、『アジア・太平洋戦争辞典』(吉川弘文館、2015年10月)の「皇民化運動」・「蔡培火」・「林献堂」の三項目について執筆を担当した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は予定通り修士論文の論文化に主に努めた。台湾電力資料(東京大学経済学部資料室)、旧植民地関係資料(京都大学農学部図書室)等を調査・収集することにより、修士論文の内容をより精緻にし、史学研究会の学会誌『史林』に論文を投稿した。既に査読を通過しており、近日掲載されることが確定している。さらに、日本統治期台湾における糖業の再検討に着手した。2013年6月に台湾の台湾大学図書館・国立台湾図書館等で史料を収集したのをはじめ、国内の図書館・組織等でも史料調査を行った。更に、それらの史料を整理・分析し、その成果の一部として、2013年10月に台湾の台湾大学にて開催された第四屆日本研究年會(「國際日本研究之可能性ー人文・社會・國際關係ー」國際學術研討會)にて報告を行った。来年度中に学会誌へ投稿する予定である。他に、台湾で長く植民地官僚を務めた内海忠司の日記翻刻作業を進めるとともに、霧社事件と台湾空襲に関するコラムをそれぞれ執筆した。後者は平成26年度中に出版される予定である。本年度は、研究実施計画の通り、世界各地の糖業史の先行研究を消化するとともに、学会発表、国内・台湾での史料調査及びフィールドワークを行った。前年度の史料調査の成果をもとに日本農業史学会研究報告会で「植民地期台湾の製糖会社による甘蔗栽培技術改良」と題して報告を行った。同報告では、製糖会社による農民への技術普及がサトウキビ生産のみならず生活領域へ及ぼした影響について検討することにより、既に分厚い蓄積のある台湾糖業史研究を環境史・技術史の視角から更に深化させる構想を提示した。また、日本植民地研究会全国大会でも関連する報告を「台湾における甘蔗作の改良と管理される土壌」というテーマで行った。報告内容を踏まえた論文を、近日、学術雑誌に投稿する予定である。また、台湾彰化県でのフィールドワークの成果及び国内外での史料調査を踏まえた中間報告を、「林本源製糖のサトウキビ作経営と二林蔗農事件」と題して環境史研究会で報告した。同報告は台湾史最大の農民反乱の発生原因を、技術改良の普及や農業機械の導入に着目して世界の砂糖市場飽和と台湾の一農村の環境変化を連関させることにより、グローバル/ローカルの双極から再解釈する試みであった。本内容を補足するために、その後、現地で再び史料調査を行った。翌年度においてさらに追加史料の収集を行う予定で、第3回東アジア環境史学会国際大会(EAEH2015)にて報告することが確定している。おおむね研究計画にしたがって史料調査やフィールドワークを行っており、研究の進展にしたがって学会報告も着実に重ねることができている。本年度に予定していた欧州での史料調査は、翌年度七月にパリでの報告(14th ICHSEA)が確定したため延期したが、その間に国内・台湾で史料調査を進めるだけでなく、欧米(及びその植民地)における砂糖生産・甘蔗栽培の技術発展に関する先行研究および資料収集を順調に遂行できた。今後は、台湾の若手研究者と連携を深めながら研究を推進していきたいと考えている。

代表者の研究領域では定評のあるジャーナルへの投稿を確定できたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。日本植民地統治下の台湾糖業に関して国内及び台湾での史料調査を実施した上で、収集した史料に分析を加え、学会報告・学会誌投稿を目指す。また、台湾糖業の展開を世界的な砂糖生産の動向の脈絡に位置づけ、生産技術上の影響関係を明らかにすることも次の課題である。そのための史料調査を実施する。
新たな反応機構に基づくアルケンのカルボホウ素化反応の開発

本研究では,新たな反応機構に基づくアルケンのカルボホウ素化反応の開発を目的としている。具体的には,1脂肪族アルケンのアリールホウ素化反応,2アルケンの第2級および3級アルキルホウ素化反応,3beta-ホウ素脱離を利用するアルケニルホウ素化合物によるアルケンの直截カルボホウ素化反応の開発を行う予定である。本年度は,1に関する研究を行なった。申請者が予備的に見出していたパラジウム/銅協働触媒系に基づき反応条件の最適化を行い,良好な収率で脂肪族アルケンのアリールホウ素化体が得られる協働触媒系を見出した。最適触媒系において脂肪族アルケンと臭化アリールの基質適用範囲を調査したところ,アルケンに関しては一置換アルケンが適用可能であり,臭化アリールに関しては電子豊富なものおよび電子不足なものいずれも良好に反応した。また,ピリジン環やチオフェン環も導入可能であった。本条件における官能基許容性は高く,シリルエーテル,エステル,ニトリルなどの官能基が存在しても問題なく反応が進行した。本反応の反応機構を調査したところ,その位置選択性がbeta-ボリルアルキルパラジウムからのbeta-ホウ素脱離によって決定されていることが分かった。これまでに申請者らが開発したパラジウム/銅協働触媒によるスチレン類のアリールホウ素化反応では,beta-ボリルアルキルパラジウムからのbeta-ホウ素脱離ではなく,ボリル銅のスチレンへの付加により位置選択性が決定していたことから,本結果は予想外の興味深い結果である。本年度は研究計画に予定していた脂肪族アルケンのアリールホウ素化反応の反応条件の最適化を行い,基質適用範囲の調査を完了したため。また,本反応の位置選択性がbeta-ボリルアルキルパラジウムからのbeta-ホウ素脱離という珍しい素反応によって決定されることを明らかにしたため。来年度は,パラジウム/銅協働触媒による脂肪族アルケンのアリールホウ素化に関しては,論文投稿を完了させる。また,アルケンの第2級および3級アルキルホウ素化反応に関しては,予備的に見出しているニッケル触媒系を基礎として反応条件の最適化を行う。予想外に得られたbeta-ホウ素脱離による反応機構解析を来年度にも行うため次年度使用額が生じた。2019年度分として計上している助成金は,予定通りにアルケンの第2級および3級アルキルホウ素化の開発に使用する予定である。
微小領域硬度測定法による構造材料の強度評価

核融合炉の工学的成立には、構造材料の中性子照射下における強度特性劣化ならびに形状不安定性の克服が不可欠である。強度特性劣化のうち、低中温度域における照射によって生じるマトリクスの硬化に伴う延性劣化・喪失は極めて深刻な問題である。本研究では、先進低放射化材料における照射誘起延性劣化のキャラクタリゼーションと機構解明を最終的な目標とし、イオンビーム照射と微小領域動的硬度測定法の組み合わせによる照射誘起強度特性劣化の評価手法を開発・実証、及びその適用により種々の核融合炉構造候補材料について強度特性に対する照射の影響を評価を実施した。イオン照射は東京大学原子力研究総合センター重照射研究設備(茨城県那珂郡東海村)において実施した。イオンビームのエネルギーを26MeVの間で変化させ、深さプロファイルの異なる損傷を試験片に導入した。照射温度は300°Cを標準とし、照射量は最大1dpa、損傷速度は10^<-4>dpa/sとした。イオン照射後の試料について、核融合科学研究所において微小領域動的硬度測定を行い、表面損傷層の真の硬度を解析する手法を開発・実証するとともに、種々の材料について照射による強度特性変化を評価した。核融合炉材料等の照射研究においては、中性子照射に多額の費用と長い時間を要し且つ照射試料の取扱いが放射化により制約されることが、研究推進の大きな障害となっている。重イオンビームによる模擬照射は、これらの問題を回避する実験手法として有効であるが、導入される損傷が試料表面近傍に限られるため、強度特性変化の評価には適さないとされてきた。本研究の実施により、1μm程度以下の領域における固体の強度特性の評価法がほぼ確立され、重イオンビームを用いた模擬照射によって、材料の照射による強度特性劣化の評価が部分的に可能となった。
レ-ザ-干渉計重力波アンテナの開発

将来の本格的な重力波アンテナを照準におき、宇宙科学研究所10mレ-ザ-干渉計(TENKOー10)を用いてレ-ザ-干渉計の重力波アンテナ開発の基礎的な研究を行った。1。高反射率ミラ-の製作と試験従来の99.5%の反射率を99.9%以上の反射率をもったミラ-を製作しそれを試験した。ミラ-単体では、一応仕様を満たすものを製作することはできたが、実際に10m干渉計に取り付けて試験したところ比較的短時間に実効的な反射率が相当低下することを見出した。すなわち、99.9%以上の反射率を維持するためには、その環境を確保する必要がある。総合的には、干渉計内のレ-ザ-の強度を50%以上増加させることができた。2。リサイクリング実験30cmのTableーtopでのリサイクリングの実験のさらに進めて、実験精度の向上を試みるとともに、10mアンテナに適用した場合の問題点の検討を行った。3。100mアンテナ建設の準備作業平成3年度から、重点領域(重力波天文学)が発足するのともない、TENKOー10を100mにupーgradeするための準備研究に主たる努力が行われた。1。2。3。
生体系における中間分子媒介、協奏的、電子、励起およびプロトン移動過程の研究

中間分子媒介による協奏的過程の速度定数に関する一般表式の理論を構築し、その過程における種々相を実現する人工系での実験事実を統一的に説明した。その一般表式に立脚して、緑色植物と藻類の光合成初期過程において重要な次の三過程が中間分子媒介による協奏的過程になっていることを明らかにすると共に、それらの速度定数を計算し、観測データを説明した。それらは、光化学系IIにおいてアンテナ系より捕獲した励起エネルギーを反応中心における電荷分離状態形成により固定する過程、その状態からときたま電荷再結合してスピン三重項状態ができる過程、およびその三重項状態は活性酸素を発生させ有害なので、その状態を速やかに除去する過程である。生体機能においてしばしば見出される中間分子による協奏的(concerted)励起エネルギー、電子およびプロトン移動過程の理論的記述、および生体機能におけるその役割の理論的解明を目的とする。具体的対象として光合成初期過程を取り上げるが、中間分子媒介過程を実現するための人工系も理論自身の発展のために取り上げる。生体エネルギー共役過程は生物が生理活動を行う際における最も重要な反応過程である。そこでは、放熱反応で放出されたエネルギーが、周りに散逸してしまう前に、(単独では起こらない)吸熱反応を駆動するために使われる。放熱反応と吸熱反応の間のエネルギー仲介は蛋白質によって行われる。仲介時間はミリ秒程度である。ところが、エネルギー仲介蛋白質が無い場合には、放熱反応で放出されたエネルギーが散逸する時間はピコ秒程度であるため、そのエネルギーをミリ秒程度の時間に渡って散逸しないように保持しておく機構がエネルギー仲介蛋白質に備わっていなければならない。ピコ秒とミリ秒の間には10の9乗倍もの違いがあり、その間エネルギーを保持しておく機構が何か?解明することが、生体エネルギー共役過程を解明する際にまず最初に行わなけれはならない。光合成は地球上の全生命にとってのエネルギー源であり、それを構成する諸過程においては生体エネルギー共役過程が随所に使われている。光合成初期過程においては、まず、太陽光エネルギーの捕獲、その伝達、およびその初期固定が行われる。それらは全て物理学および化学でよく知られた割合単純な物理過程の組み合わせにより構成されている。その後にそのエネルギーが(単独では起こらない)吸熱反応を駆動するために使われる。従って、光合成初期過程は、生体エネルギー共役過程におけるエネルギー保持機構を解明するために格好な例となる。本研究においては、このエネルギー保持機講の具体例として以下の三つの場合についてミクロな機構を明らかにした。1)緑色植物および藻類の光合成光化学系IIにおいて、コアアンテナにおける色素励起として溜まったエネルギーを反応中心が捕獲するミクロな経路の解明(第一発表論文)。2)上記のように捕獲されたエネルギーは電荷分離状態を誘起することにより初期固定されるが、その電荷分離状態がスピン三重項状態を誘起して消滅するミクロな経路の解明(第二発表論文)。3)電荷分離により得られた電子を受け取って、次にそれを受け取る器官にまで運ぶ電子の運び屋として電子伝達蛋白質があり、そこにおける電子受け渡し機構のミクロな経路の解明(第三発表論文)。★緑色植物の光化学系IIにおける三重項励起状態形成に関わる協奏的電子移動過程の理論的解明どの光合成反応中心においても励起エネルギー固定として電荷分離状態が形成されるが、緑色植物の光化学系IIにおいては、それはまず中心クロロフィル対(P)から隣接するクロロフィル単量体(B)への電子移動となっている。その後、電子はBに隣接するフィオフィチン(H)に移され、更に隣接するキノンに移される。しかし観測によると、このような一連の電子伝達の途中においてP^+とH-対の状態からある確率で電荷の再結合が起こり、両者の中間に位置するB上にクロロフィル単量体のスピン三重項励起状態が形成される。この三重項状態は光合成にとって鬼っ子であり、光合成で発生する気体酸素分子(基底状態でスピン三重項)と相互作用してそれを一重項(即ち、活性)酸素分子に励起する。活性酸素分子は光合成組織を急速に酸化し、破壊する。そのため、Bの三重項状態形成を押さえることは光合成の効率を高めようとする農業的要請にとって重要であり、種々の研究が行われて来ている。しかしそのためには、Bの三重項状態形成の機構を知ることが肝要であるのに、分かっていなかった。P^+からBへの正孔移動とH-からBへの電子移動が協奏することにより電荷分離状態P^+H-からBの三重項状態が一足飛びに出来ることを初めて明らかにした。前年度においては、紅色細菌の光合成光化学系における三重項状態形成機構を明らかにしたが、それとは、緑色植物の光化学系IIにおけるものは基本的に異なっている。前者では、P^+B-状態を量子力学における虚の中間状態とする仲介により、電荷分離状態P^+H-が(B上ではなく)P上の三重項状態に一足飛びに変化する。

ここに、水を酸化することにより電子を得て光合成を行う画期的に新しい形が緑色植物において初めて実現出来たことの反映を見て取れる。★中間分子媒介電子移動過程の機構は中間分子における電子・フォノン系のダイナミックスにより決まることが、既存の実験により検証出来ていることを、理論により明らかにした。中間分子媒介電子および励起移動過程の速度の理論は、2001年に住と垣谷により打ち立てられた。しかし、その理論の正しさと適用範囲の広さにも拘らず、その理論は研究者の間に十分に浸透していたとは言い難かった。2005年、Paulson,Miller,GanとClossにより、中間分子媒介過程の枢要を突く実験が発表された。ところが、この論文の著者たちはこのことに気付くことなく、反対に、彼らの実験データは中間分子媒介過程の理論が出る前の簡便的な取り扱いで理解出来ると主張した。住らは、彼らの実験こそ中間分子媒介過程の速度の理論を検証する実験であり、従来の簡便的な取り扱いでは理解出来ず、反対に、その取り扱いの基礎が幻想であることを明らかにする実験であることを理論により示すことに成功した。中間分子媒介過程の理論はこの科学研究費補助金による研究の基盤を構成する理論なので、この過程の枢要を突く実験によってこの理論が検証されることになったことのみならず、その検証がこの科学研究費補助金の研究により行われたことは、当研究にとって非常に有意義なことであった。本研究の最終目的は、生体系においてしばしば見出される中間分子媒介による協奏的電子、励起およびプロトン移動過程の理論的記述、および生体系におけるその役割の理論的解明である。そのためにはまず、協奏的過程の速度定数を与える理論式が確立していなければならないが、その式は2001年に提出したSumi-Kakitani理論(J.Phys.Chem.B 105, 2001, 9603)により与えられると考えていた。ところが、2005年にMillerらは、化学的に合成した中間分子媒介電子移動系の速度定数がSumi-Kakitani理論の与える中間分子エネルギー依存性から大きくはずれると結論する論文を出版した。そこで、私たちは彼らの解析の不備を指摘し、この不備を直せば、彼らの実験結果はSumi-Kakitani理論により記述出来、この理論の良い検証例であることを示した。協奏的反応では、始状態から中間状態への遷移の後に両状態間の量子力学コヒーレンスが失われない内に中間状態から終状態への遷移が起こる。このような状況において、中間状態が終状態への遷移または始状態への逆戻り遷移により中間状態が有限の寿命を持つことがSumi-Kakitani理論において必須である。しかるに、この寿命に関係する項はSumi-Kakitani理論では天下り的に与えられていた。この項が理論的に導出できることを証明し、Sumi-Kakitani理論を完全なものにした。上記二つの仕事を優先せざるを得なかったため当初の今年度計画が滞ったが、仕方ないことだった。
定量的行動試験をもとにした顕微鏡解析による発達神経毒性の分子標的の同定

化学物質の曝露影響のなかでも、母体にはなんら影響が顕われない極めて低用量の曝露が脳発達に及ぼす影響をターゲットとして、定量的行動試験をもとにした顕微鏡解析により、毒性の有無と分子標的の同定を目指した。ダイオキシン等の環境化学物質の胎仔期低用量曝露が皮質-皮質下機能アンバランスを引き起こし、認知学習から社会性行動、問題行動に至る行動異常を表出することを明らかにし、その分子標的候補を同定した。母体では悪影響が観察されない用量の化学物質への胎児期曝露が次世代の脳の発達に影響が顕れることを示す疫学的・実験的証拠が発表されている。子どもの「こころ」の健全な発達は万人の願いであり、化学物質曝露との因果関係の解明、影響の程度の科学的評価が要求されている。本研究では、定量性・再現性の極めて高い独自の行動試験を出発点として、新たな顕微鏡解析により行動-組織-分子レベルのイベントのリンクさせることで(1)個体レベルの影響に直結した「影響の質と程度を示す」分子マーカーを見出し、(2)発達時系列をおって化学物質暴露と「こころ」の問題の因果関係を明らかにし、「ネズミの行動変化がヒトの場合、どのような意味を持つのか」を科学的に説明することを目的とする。分子レベルの物理的変動と個体レベルの行動変化を一致させるために、定量性・再現性の高い行動試験法の存在が不可欠である。そこで独自の行動試験バッテリーを用いて行動試験を行い、試験直後の脳サンプルを回収した。c-fos,zif286,arc等の神経活動依存的に発現増強する分子の免疫組織化学を行った。対連合学習に関わる前頭葉領域の同定をすすめており、その成果は、北米神経科学学会において、海外研究協力者であるR.Morris教授のPresidential Special Lectureの中でBrain Systems of Learning and Memoryの最新知見として紹介された。スキーマ依存性学習機能がダイオキシン曝露により影響を受けることから、スキーマ依存性学習に着目したc-fos,zif286,arc等の神経活動依存的に発現増強する分子の免疫組織化学を行った。その結果、スキーマ依存性学習における前頭葉の役割を明らかにした(論文投稿中)。また、ダイオキシンやビスフェノールAの胎仔期曝露により、発達期の脳で発現変動する遺伝子を見出し、その脳内局在性や発達変化等について検討を進めている。有害化学物質が引き起こす健康影響の中でも発達神経毒性は、母体が影響を受けない低用量曝露によって次世代に影響が顕れることが報告されてきた重要な課題である。本研究では、定量性・再現性の極めて高い独自の行動試験を出発点として、新たな顕微鏡解析により行動-組織-分子レベルのイベントのリンクさせることで(1)個体レベルの影響に直結した「影響の質と程度を示す」分子マーカーを見出し、(2)発達時系列をおって化学物質暴露と「こころ」の問題の因果関係を明らかにし「ネズミの行動変化がヒトの場合、どのような意味を持つのか」を科学的に説明することを目的とする。本年度は、(1)ラットにおけるスキーマ依存性学習について検討を行い、c-fos,zif286,Arcなど最初期遺伝子・蛋白の発現を組織化学的に調べ、それが前頭前野依存性学習であることを証明し論文報告した。ダイオキシン曝露により同学習機能に障害があることを明らかにし、LMD法を用いた遺伝子発現解析を開始した。(2)マウスにおいて、ダイオキシン曝露の影響は、大脳皮質-皮質下機能アンバランスにあり、これにより社会性行動異常と高次認知機能に異常を示すことを見出し論文を投稿した。(3)皮質-皮質下機能アンバランスを引き起こすダイオキシン曝露量は、既報LOAELよりもはるかに低い曝露量で認められ、化学物質影響科学として重要な課題である。そこで同曝露条件にて、前頭葉、扁桃体、海馬を中心として、LMD法等による顕微鏡解析による分子標的の同定を進めている。これまでに見出した分子のいくつかについては、ヒト遺伝子多型と行動表現型との相関解析も開始し、有意な結果を得ている。

有害化学物質が引き起こす健康影響の中でも発達神経毒性は、母体が影響を受けない低用量曝露によって次世代に影響が顕れることが報告されてきた重要な課題である。本研究では、定量性・再現性の極めて高い独自の行動試験を出発点として、新たな顕微鏡解析により行動ー組織一ー分子レベルのイベントのリンクさせることで、「ネズミの行動変化がヒトの場合、どのような意味を持つのか」を科学的に説明し、その発達神経毒性の分子標的の同定を目指した。そして昨年度までに、本研究のゴールとして提示すべき新たな毒性概念として、「皮質ー皮質下機能アンバランス」を設定することができた。最終年度は、それらを手掛かりとして標的分子の探索検証作業を行った。まず、ニューロン初代培養細胞系の解析から、ダイオキシン受容体ahr mRNAやその関連遺伝子は、ダイオキシンだけでなく、作用メカニズムが全く異なるはずのメチル水銀でも発現変動している知見を得た。ダイオキシン曝露によるそれらの発現変動部位から、ahrやその関連遺伝子は、社会行動制御そのものに関わる可能性が考えられた。また、マイクロアレイ・データのパスウェイ解析の結果、海馬において、グルココルチコイド代謝系遺伝子の変動が著しいという知見を得た。そこで曝露動物のコルチコステロン系を精査したところ、ダイオキシン曝露マウスではコルチコステロンの恒常的血液中濃度が低下していること、海馬亜領域におけるグルココルチコイド受容体関連遺伝子の発現変動を定量的に確認した。さらに成熟マウスではストレス負荷行動試験における反応性に異常があることも確認した。以上のように、発達神経毒性の分子標的を、げっ歯類のレベルで複数同定した。またその一部については、ヒトにおいての検証を実現した。本研究では、定量性・再現性の極めて高い独自の行動試験を出発点として、新たな顕微鏡解析により行動ー組織ー分子レベルのイベントのリンクさせることで(1)個体レベルの影響に直結した「影響の質と程度を示す」分子マーカーを見出し、(2)発達時系列をおって化学物質暴露と「こころ」の問題の因果関係を明らかにし、「ネズミの行動変化がヒトの場合、どのような意味を持つのか」を科学的に説明することを目的とした。これまでに、複数の化学物質に対して前頭皮質、海馬、扁桃体の感受性が高いこと、すなわち、毒性メカニズムが異なっていても影響が顕れやすいことを見出している。そこで本年度、本研究のゴールとして提示すべき新たな毒性概念として、「皮質ー皮質下機能アンバランス」を設定することとした。そしてダイオキシン曝露による皮質ー皮質下機能アンバランスに関して、論文発表を行った。大脳発生過程における影響解析も進め、ダイオキシン受容体関連遺伝子の操作により大脳発生過程に異常があらわれる知見を得て、検証を進めている。同候補分子のヒトにおける遺伝子多型を調べ、ヒトにおける解析・検証も進めた。妊娠中の母体血中のPCB濃度と子どものコミュニケーション成績に相関があることを見出し、その一部は論文発表を行った。
メカノケミカルキャビテーションによる表面・界面制御技術の開発

メカノケミカルキャビテーション(MC)による機械的処理と化学的処理を同時に行い、両者の相乗効果による信頼性の高い表面・界面制御技術を開発した。炭素鋼の高湿度試験や水浸漬試験おいて、MC処理により腐食ピット数が減少し、最も赤錆の発生を抑制できることが明らかになった。超高真空部材の低放出ガス化技術の開発では、炭素鋼のMC処理によって、水素や水、二酸化炭素等の脱離ピークが小さくなり、最も放出ガスの低減効果があることが分かった。液晶パネルのレアアース回収技術の開発では、MC処理(王水)は、インジウムを主成分とするITO膜が塗布された液晶パネルからITO膜を剥離させる効果が高いことを明らかにした。従来の表面不活性化処理としては、機械的処理、化学薬品による化学的処理、加熱などの熱的処理等があるが、一長一短あり決定的な技術にはなっていない。このような技術では、表面・界面の制御により信頼性を向上するとともに、プロセスの短縮化を求められている。メカノケミカルキャビテーション噴流は、上記目的に適合する技術になると期待される。H25年度の研究では、炭素鋼にメカノケミカルキャビテーション(MC)を噴射することにより真空中のガスが付着しづらく、水素等のガスが材料内部から拡散放出しにくい不活性な表面の作製技術を開発し、最も工業的に使用されている炭素鋼の高機能化を目的として研究を推進した。次亜塩素酸ナトリウムを僅かに含んだ水をエジェクタノズルの副流から吸引し、35MPaの高圧水と混合し、MCを発生させた。MCを炭素鋼表面に噴射し、表面改質させ、低放出化のための試料を作製した。その他の試料として、受入材、M処理材(ウォータージェットキャビテーション噴射のみ)、C処理材(次亜塩素酸ナトリウムへの浸漬)、及びM+C処理材(M処理後C処理を実施)を比較した。超高真空の放出ガス測定容器および試料を4端子法(通電加熱+熱電対)による昇温機構から成る昇温脱離装置を開発した。本装置を用いて、上記各種処理を施した試験片を昇温脱離し、発生するH2やO2、H2O、CO2を四重極質量分析計で測定した。全ての試料において、35°C付近にH2の吸着ピークが認められた。H2の発生量が最も少ないのは、MC処理材であることが明らかになった。表面粗さ測定や電子顕微鏡観察により、MC処理材が最も滑らかであることも分かった。また、MC処理によって、H2OやCO2、O2等のH2以外のガスの脱離ピークも小さくなり、放出ガスが抑制されることも明らかになった。従来の表面不活性化処理としては、機械的処理を付与するか、化学薬品による化学的処理、加熱などの熱的処理を付与する方法がとられてきたが、一長一短あり決定的な技術にはなっていない。ウォータージェット噴流、特にメカノケミカルキャビテーション噴流は、上記目的に適合する可能性の高い技術になると期待される。従来の技術では、キャビテーションの崩壊圧力に伴う機械的処理のみにより表面改質を行っていた。一方、本研究では、薬品を含有したメカノケミカルキャビテーション(MC)による機械的処理と化学的処理を同時に行い、両者の相乗効果により、信頼性の高い表面・界面制御技術を開発する。高圧水に副流を取り込むことが可能なエゼクタノズルの副流に極低濃度の薬品を含有させて、メカノケミカルキャビテーションを発生させた。腐食試験では、工業的に幅広く活用されている炭素鋼を腐食試験材料とし、薬品は次亜塩素酸ナトリウムを用い、MC処理の耐食性向上について検討した。未処理材、化学薬品への浸漬(C)、ウォータジェット噴射のみ(M)及びウォータジェット噴射後化学薬品への浸漬(M+C)処理と比較した結果、次のことが明らかになった。(1)高湿度試験では、MC処理を行うと、粗さの変化が少なく、最も局部腐食を抑制する効果がある。(2)水浸漬後に生成した赤錆のミクロ組織観察では、MC処理を行うと、表面の酸素/鉄比の比率や、赤錆と下地金属間の酸化膜における酸素/鉄比が低くなる。(3)水浸漬試験において、MC処理材やM+C処理材は未処理材に比べて腐食ピットの数および直径が小さくなる。(4)水浸漬試験において、MC処理やM+C処理を行うことにより、赤錆の発生が抑制される。(5)MC処理による耐食性向上の効果には、薬品濃度の閾値が存在する。従来の技術では、ウォータジェットキャビテーションの崩壊圧力に伴う機械的処理のみにより表面改質を行っていた。