hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
金属酸化物－ハロゲン化合物間の化学反応を利用した新規ナノ表面制御技術開発

「新規ナノ表面制御技術開発」のために本年度は、(8)必要な時に必要な場所で酸化皮膜を除去できる金属ナノペースト開発および展開研究である、(C)電極材料-基板間の様な導通を担保すべき部位での新規酸化皮膜除去法への応用を検討した。1.Cuナノペースト開発Cuナノ粒子に対して本表面制御法を応用し、ペースト化、基板塗布後に加熱炉で焼結実験を行った結果、本表面処理を行っていないCu粒子と比較して、低温で焼結反応が進行し、また体積抵抗値も表面処理前のペーストと比較して1/10以下に低下することが明らかとなった。この効果は、種々の分析(XPS、SEM、TEM)から、本表面制御によりCuナノ粒子の表面酸化物が除去され、かつBrによって耐酸化性を有することに起因していることを明らかにしている。従って、(8)の開発に成功した。2.展開研究本研究成果を総括し、本表面制御技術の展開研究を行った。本表面処理技術を用いれば、異種金属間での金属結合を導くことがであり、(6)電極材料-基板間の様な導通を担保すべき部位での新規酸化皮膜除去法への応用できると考えた。まず、本表面処理技術をニッケル、コバルトのナノ粒子に展開した結果、Cuの場合と比較すると酸化物減少量は少ないものの、ニッケルでは酸化物の低減が確認され、コバルトでは処理前後で酸化物量に変化はなかった。つまり、本表面制御法を展開・応用できない金属が存在することが明らかとなった。これは、詳細な反応解析の結果、溶媒であるアルコールが金属表面へ吸着し、アルコキシド化するかどうかに起因すると考えられる。従って、本反応の(C)電極材料-基板間の様な導通を担保すべき部位での新規酸化皮膜除去法への応用は、金属種によって限定されるが、本表面処理反応作動可能金属である場合には応用は可能であるとことが明らかとなった。「新規ナノ表面制御技術開発」のために、平成23年度は1.はんだペースト酸化皮膜除去の反応機構解析、2.粒子表面での元素の状態分析をキーワードとする要素技術開発を行い、反応機構を明らかにし、金属ナノ粒子へ本技術を応用することで、3.本表面処理技術の省資源型金属ナノ粒子ペースト調整法の開発を計画し、また達成した。1.はんだペースト酸化皮膜除去の反応機構解析金属酸化物電極、種々の溶媒及びハロゲン活性剤を用いて、電気化学分析及び電極の表面分析を行った。その結果、溶媒の特性に応じた温度より、酸化物は活性剤によってハロゲン化合物へ変化し、ハロゲン化合物が溶媒中に溶解することで酸化物が除去され、金属表面は単分子層程度がハロゲン化されていることが明らかとなった。2.粒子表面での元素の状態分析初期検討としてミクロンサイズの銅粒子の表面酸化膜除去及びハロゲン化を検討した。その結果、粒子表面が有する数十nmの酸化膜除去及びハロゲン化に成功した。また表面ハロゲン化により、粒子の耐酸化性の向上が示唆されている。以上の1.及び2.の結果から、新しい概念の表面処理技術体系化に成功した。3.表面処理技術の省資源型金属ナノ粒子ペースト調整法への展開実際に銅ナノ粒子を用いて表面酸化膜除去及びハロゲン化の検討を行った。銅ナノ粒子は、計算化学を用いて水溶液中の金属錯体状態を算出し、錯化剤により金属錯体を制御することで、今までにほとんど報告例のない、環境に低負荷な条件(室温かつ水溶液中)での粒子合成に成功した。1.及び2.の技術を合成された粒子表面制御へ展開・応用した結果、金属ナノ粒子の酸化膜除去及びハロゲン化に成功し、酸化皮膜抑制ではなく形成された酸化皮膜を除去するという「必要な時に必要な場所で酸化皮膜を除去できる金属ナノペースト」の開発に成功した。

従って、本反応の(C)電極材料-基板間の様な導通を担保すべき部位での新規酸化皮膜除去法への応用は、金属種によって限定されるが、本表面処理反応作動可能金属である場合には応用は可能であるとことが明らかとなった。研究の目的達成のために、平成23年度に計画した検討事項はすでに全て終了しており、今年度に達成するとしていた本研究における酸化膜除去の反応機構の解析およびその反応機構を金属ナノ粒子へ応用・展開にも成功している。そして、すでに次年度の検討事項に取り組んでいることから、当初の計画以上に進展しているとした。現在まで研究計画の変更あるいは研究を遂行する上での問題点もなく、当初計画していた以上に研究が進展していることから、今後も計画に沿って研究を行う。また、現在今年度の達成事項に関する論文を3報執筆中であり、論文提出に伴う各共著者及び査読からの客観的な指摘、コメントを今後の研究に生かし、研究を推進する。
デイサービスでの世代間交流プログラム実施の効果

デイサービスでの高齢者と未就学児との世代間交流プログラムにおいて、高齢者側に緊張・不安感の軽減、活気の上昇などの変化がみられ、子どもとの心理的距離が短くなることが明らかになった。また、世代間交流プログラムの交流パターンでは、子ども主体型の交流よりも、双方型の交流のほうが高齢者が自分の役割を見出しやすいことが明らかになった。今後は世代間交流プログラムの内容や回数などについて、さらに研究を進めていく必要がある。本研究では、世代間交流の有効性を、実践からの感覚的な評価だけではなく、数値データとして示せるように、尺度等を用いて世代間交流実施前後での高齢者および子ども達の健康状態および気持ちの変化を比較することを目的としている。本年度は、まず世代間交流プログラムの有効性について国内外の文献から知見を整理した。海外文献はMEDLINE,CINAHL、国内文献は医学中央雑誌、CiNiiをデーターベースとして過去10年間(2001年2010年)の文献検討を行った。世代間交流の評価は質的方法と量的調査を組み合わせているものが多く、高齢者の評価内容は主観的な健康評価や握力、歩行能力、社会的サポート等、子どもの評価内容はイメージや態度、絵の分析、幼児の保護者の意識調査等であった。また、世代間交流の実施状況について、東京都23区の通所介護施設全体の1331件のうち、事業報告等にて小学校との世代間交流を実施していると記載があった114施設に電話調査を行った。その結果、66か所の施設が実際に1年以内に小学生との交流が実施されており、交流頻度は年1回が29か所(43.9%)で最も多く、年2回が26か所(39.4%)、年4回が8か所(12.1%)、月1回が3か所(4.5%)であった。交流内容(複数回答)としては、「踊りや歌などの発表」が40か所(60.6%)、「折り紙やゲームなどの遊び」が26か所(39.4%)などであり、子どもが主体となったプログラムを実施しているところが59か所(89.4%)とほとんどを占めていた。デイサービス利用者には認知症の方も多く、世代間交流の評価方法については工夫が必要である。また、年1回程度のイベント的な交流になってしまっていることも課題である。次年度以降、プログラム内容を考案することも考慮しながら、実際に世代間交流を行っている施設において調査を進めていく予定である。本研究では、世代間交流の効果について、評価方法を開発し、どのような内容の世代間交流プログラムがより有効なのかを検討することを目的としている。本年度は、認知症がある高齢者の世代間交流の効果について、ビデオによる行動観察およびスタッフに対してフォーカスグループインタビューを実施した。利用者の行動を積極的参加/受身的参加/自己中心的参加/自己活動/非活動の5パターンに分類し、行動パターンおよび交流中の発語の有無について比較した。子ども主体型交流時にくらべ、双方型交流時に積極的参加の割合、発語が多くなった。また、利用者は自分の名前を呼ばれ注目されることや子どもと一対一の直接的な触れ合いにより、俳徊行動等が一時的に消失した。一方、快刺激となっていた子どもが急に去ることで不安感や帰宅願望が出現し行動症状の契機となる可能性が考えられた。スタッフに対して実施したフォーカスグループインタビューの結果、【正の側面の影響】【負の側面の影響】【世代間交流プログラム継続の意義】【世代間交流プログラム継続の課題】の4つのカテゴリーに分類された。【正の側面の影響】では利用者は《行動・心理症状(BPSD)》《情緒面》《身体的健康面》、子どもは《情緒面》が抽出され、【負の側面の影響】では利用者は《身体的健康面》《情緒面》、子どもは《情緒面》が抽出された。【世代間交流プログラム継続の意義】では、《介護家族へ喜びの波及》《子供と接する機会の場》《利用者の社会的孤立予防》が抽出され、【世代間交流プログラム継続の課題】では、《職員のジレンマ》《コーディネータ役割の必要性》《現状維持を温存したプログラムの続行》が抽出された。来年度は認知症のない高齢者および子どもに対し、世代間交流プログラムの実施前後でアンケートを実施し、効果を検証していく予定である。デイサービスに通う高齢者等が未就学児との交流プログラム(以下IGPとする)の前後で、気分および子どもとの心理的距離にどのような変化があるのかを明らかにすることを目的に、デイサービスに通う高齢者49名および未就学児63名を対象に調査を行った。IGPの前後に各1回、気分を評価する質問紙法である日本語版POMS短縮版(以下POMSと記す)および心理的距離テストを実施した。IGPは未就学児がデイサービスセンターを訪問し、歌を披露したり、高齢者とかるたやあやとり、ゲーム等をして交流をする約20分の内容であった。POMSについては、下位尺度をT得点に換算し分析した。

「緊張-不安」の平均値がIGP前40.0、IGP後37.7、「活気」の平均値がIGP前42.3、IGP後46.1、「疲労」の平均値がIGP前40.5、IGP後39.7であった。IGPの前後でWilcoxsonの符号付き順位検定を行い、「緊張-不安」(p<0.01)、「活気」(p<0.05)の2項目で有意差が見られた。心理的距離テストでは、高齢者においてIGP前が3.3±2.4cm、IGP後が2.7±2.3cmであった。IGPの前後でWilcoxsonの符号付き順位検定を行い、IGP後に有意に心理的距離が短くなっていた(p<0.01)。一方、未就学児ではIGP前後で有意な差はみられなかった。デイサービスで行われているIGPにおいて、20分程度という短い時間ではあるが、高齢の利用者にとって緊張・不安感の軽減、活気の増加といった気持ちの変化がみられた。また、高齢者ではIGP後に心理的距離が短くなることが示唆された。一方で未就学児では有意差が見られなかったが、今後は1回の交流だけではなく長期的な交流の効果を調べていく必要があると考える。フィールドの都合で、子どもに対するアンケート調査が来年度にずれ込むことになったが、それ以外についてはおおむね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。来年度は、世代間交流の実施前後におけるアンケート調査を本年度に引き続き実施する。計画当初、小学生との交流を想定していたが、定期的に小学生との交流を実施しているデイサービスで研究可能な施設が見つからず、未就学児との交流を行っている施設での調査に変更した。それに応じて、子どもへのアンケート調査は未就学児でも回答可能な内容にし、併せて保護者にもアンケート調査を実施することとした。
超高齢社会の医療介護における地域格差の構造と資源制約下の持続可能なシステム最適化

超高齢化進展、財政逼迫、有限資源の中、質高く効率的で格差の無い持続可能な医療介護提供システム構築に資するべく以下を行った。〔1〕医療介護のパフォーマンス(質、効率、アクセス)の格差を把握し、その要因構造を解明する:医療の質の各側面の格差を可視化し、高齢者にて増加する手術において年齢、体重の影響を評価し、資源との関わりにおいては、配備の弱い夜間休日入院や非ICU治療の影響、資源を要す透析のより早い導入の影響を評価した。介護の質については、介護と医療のデータを連結し、ケアの質、要介護度悪化や費用の要因構造の解析を進めている。さらに認知症発症を健診と定型調査票から予測するモデルを開発し、地域システムの持続可能なあり方に資するために認知症ケアに係る社会的コストを居住形態別に明らかにした。健康寿命(平均自立期間)について、全国二次医療圏で計測し要因構造を解析し、地域の社会経済・資源因子により男性で約5割、女性で2割強が説明された。また健康上重要な幸福感の社会的要因を明らかにした。〔2〕医療介護の地域システムについて、資源配備を把握し体系的評価と最適化設計の方法を開発する:二次医療圏ごとの医療の質を急性心筋梗塞、脳梗塞等で指標化し、評価体系の構築を進めた。これらの指標の要因の解析を進め、医療資源の集中投入を要す領域では、医療の質と資源量との関係がみられる中、地域システムの最適化設計に向けて、資源制約のもとでの拠点化と連携強化の重要性が示唆された。そして医療システムへの政策の影響については多剤耐性菌対策に焦点をあてて日本と英国とを系統的に比較解析した。また、地域毎の医療資源配備の傾向の解析を発展させ、現在に至る地域格差・診療科間格差の拡大傾向を需要調整も取り入れて定量化し、さらに将来予測を行い偏在傾向の特徴を示し、医師数構成要素の動向を地域システム評価の重要軸と位置付けた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。超高齢社会進展、財政逼迫、有限資源の中、質高く効率的で格差の無い医療介護提供体制を将来にわたり維持することは最重要社会的課題である。そこで資源等諸々の制約下に医療介護システム再構築に資するために、以下を行ってきた。1医療介護のパフォーマンス(質、効率、アクセス)を各施設・地域レベルで疾患群・機能別に指標化し関連因子を把握し、地域システムのパフォーマンスの要因構造を解明する:医療の質については、全国レベルで在院日数を短縮しても低下していなかった事例を示し(Kunisawa, Imanaka et al.2017)、医療の質と費用それぞれの決定要因が異なり、ケースミックス分類構築の鍵となることを示した(Sasaki, Imanaka et al.2017)。さらに、人工知能AIを活用し集中治療患者の死亡予測モデルを進化させた(Nori, Imanaka et al. AAAI 2017)。介護の質については、リスク調整要介護度悪化率の洗練化を進めるべく、介護と医療のデータを連結させ、疾患発症イベントによる要介護度の悪化も考慮に入れることができるようになり、要介護度悪化の要因構造を明らかにするとともに、施設レベルや特に地域レベルの介護パフォーマンスの指標化を進めている(Lin, Imanaka et al.)2医療介護の地域システムについて、将来のニーズ変遷も踏まえ、資源配備を把握し、体系的評価と最適化設計の方法を開発する:医療資源配備は、医師数解析を先行させ、二次医療圏毎の人口当たり医師数は全国的に増えているものの地域格差の明確な拡大傾向を示した。医療需要量で調整すると、都会の医療資源が多い地域においても医師数は減少傾向にあり、非都会では大きな減少を認め、今後の対需要の供給量のさらなる不足の進行が予測された(Hara, Imanaka et al.2017)。(1)健康医療介護のパフォーマンス要素(質、アクセス、効率・費用)の可視化と要因構造の解明が進んでいる。保健・医療・介護の質と費用を含むパフォーマンスを、各施設・地域で可視化し、資源の量や配置を含む要因構造の分析を進めてきた。全国の多施設、広域地域(自治体・保険者)、国(ナショナルデータベース)由来のミクロデータからなる大規模なデータベースを活用し、アクセス、指針への遵守としてのプロセス、リスク調整アウトカムを計測してきた。即ち、構築した大規模データベースを基盤に医療介護の質・アクセス・効率と費用について、その要因構造や医療介護資源配備・社会経済因子との関係性を、明らかにしてきた。五疾病五事業、在宅、介護、連携などを主な対象とする。地域システムのパフォーマンスでは、施設のパフォーマンスや資源を考慮し、資源配備については、拠点化・集中化と連携強化を基軸に、さらに解析を進める。また、機械学習など人工知能AI(Artificial Intelligence)の活用を進めてきた。以上の点で十分な進捗が得られている。(2)健康医療介護の地域システムの体系的評価と最適化設計の研究が進んでいる。上記のごとく各要素の研究を推進するとともに、健康医療介護における地域システムのパフォーマンスの体系的評価方法の研究開発を行ってきた。さらに、医療介護ニーズの変遷と将来予測も踏まえ、ケア領域に応じた拠点化と分散、連携強化を基軸に、資源配備の把握方法とシミュレーションの開発を進め、地域システムのパフォーマンスの最適化設計方法の開発研究を進める。その際に、医療と介護との連結データベースを構築して解析を進めてきた。

また、さらに、健診データとの突合を行い、健康状態や健康リスクが将来の健康や医療費に及ぼす影響を解析してきた。以上の点で十分な進捗が得られている。資源・財源等諸々の制約下に医療介護システム再構築に資するべく学術的知見を生むために、以下を行ってきた。1.医療介護のパフォーマンス(質、効率、アクセス)を各施設・地域レベルで疾患群・機能別に指標化し関連因子を把握し、地域システムのパフォーマンスの要因構造を解明する:施設レベルでの医療の質については、人工知能AI活用に加え、循環器、呼吸器、消化器の領域を中心に、質の関連要因の分析を行った(Mizuno-; Umegaki-; Uematsu-; Okumura- 2017)。さらに地域レベルの健康医療介護の質指標の算出とその関連要因分析を進めている。全国の二次医療圏レベルで医療の質指標と要介護度を用いた健康寿命の算出を進めている。また、医療と介護のデータを連結して要介護度悪化のさらに精密な予測モデルを構築し、地域の介護評価指標の基盤を作った(Lin-2017)。これらはわが国で新規の取組であるが、さらに、それらの関連要因を明らかにするべくデータベース構築を継続的に発展させている。2.医療介護の地域システムについて、将来のニーズ変遷も踏まえ、資源配備を把握し、体系的評価と最適化設計の方法を開発する:医療資源配備は、医師数解析を先行させ、二次医療圏毎の人口当たり医師数を医療需要で調整して供給量不足と格差拡大傾向を地域類型別に示した上に、科別に分析し著しい不足傾向を呈す診療科の存在を示した(Hara-2018)。また、地域システムの維持に必要な社会保険と人々の負担のバランスを認知症の人の居住形態別に明らかにした(Nakabe-2018)。健診データと基本チェックリストのみを用いCox比例ハザードモデルから認知症発症のリスクスコアモデル(C統計量0.79)を生成し、認知症予防の地域の取組みの成果指標算出の基盤を作った(Lin-2018)。(1)健康医療介護のパフォーマンス要素(質、アクセス、効率・費用)の可視化と要因構造の解明が進んでいる。保健・医療・介護の質と費用を含むパフォーマンスを、各施設・地域で可視化するにあたり、全国二次医療圏で、医療の質指標を複数疾患での算出を進め、さらに、全国介護データに基づく指標算出が可能となり、各種介護サービスの分析に加え、要介護度を用いた健康寿命の測定が新規に進んでいるのも計画以上の進展である。全国の多施設、広域地域(自治体・保険者の協力の拡充)、国由来のミクロデータからなる大規模なデータベースを活用し、アクセス、指針への遵守としてのプロセス、リスク調整アウトカムの計測、資源・社会経済関連指標を含む要因構造の解明を進めてきた。また、機械学習など人工知能AIも活用し新規手法も用いるようになった。(2)健康医療介護の地域システムの体系的評価と最適化設計の研究が進んでいる。上述の如く、医療に加え、介護、健康に関する指標も全国規模で得られることとなり、広域地域の新たなデータ協力も加わり、体系的評価方法の確立に向けて、全国各地域の多軸的な指標化の試行が計画以上に進んでいる。
物理的刺激が骨芽細胞と破骨細胞に及ぼす影響-細胞内情報伝達経路に対する検討-

1)骨芽細胞ならびに破骨細胞の分離・培養:骨芽細胞はヒト正常皮質骨より初代培養法にて採取した。破骨細胞は、1,25(OH)_2D_3を添加してマウス由来骨髄細胞を培養し、形成させた。2)力学的刺激ならびに電気的刺激の負荷:力学的刺激として、500から1500回転の遠心力を12時間ごとに20分間、また、電気的刺激として、パルス電磁場発生装置を用いて、0から7ガウスのパルス電磁場刺激を連続的に負荷した。3)細胞内情報伝達経路の検討:各種細胞内情報伝達経路の特異的阻害剤を添加し、物理的刺激に対する反応性の変化を検討した。4)物理的刺激が骨芽細胞・破骨細胞に及ぼす影響の評価・骨芽細胞の評価:ALPase活性、BGP産生能を測定し、分化過程を評価した。さらにVon Kossa染色を施し、画像解析装置を用いて石灰化量を定量化した。・破骨細胞の評価:TRACP染色を行いその形成数を測定し形成能を評価した。さらに破骨細胞をdentine slice上で培養してその吸収窩を染色し、画像解析装置を用いて吸収面積を定量化した。5)結果ならびに考察:遠心力負荷により、骨芽細胞のALPase活性、BGP産生能は負荷量依存的に上昇したが、石灰化能に顕著な変化は認められなかった。また、破骨細胞形成能と吸収能にも変化は認められなかった。パルス電磁場刺激により、骨芽細胞のALPase活性は刺激強度依存的に上昇したが、BGP産生能は抑制された。骨芽細胞の石灰化能ならびに破骨細胞の形成能と吸収能は、わずかに上昇する傾向が認められた。細胞内情報伝達経路の検討のため、骨芽細胞培養系にindomethacinを添加すると、添加濃度依存的に物理的刺激に対する反応性は減少した。また、Calphostin Cを添加してもその反応性の変化は認められなかった。以上の結果から、物理的刺激は、骨芽細胞の分化を促進すること、この反応にprostaglandin産生が関与しており、protein kinase Cは関与していないことが示唆された。破骨細胞培養系に顕著な変化は認められなかったが、prostaglandin産生が関与していたことから、骨芽細胞を介して反応している可能性が示唆された。また、両刺激により骨芽細胞が異る反応性を示したことから、反応経路が異る可能性も示唆された。今後、両刺激に対する反応経路の違いについてさらに詳細な検討を加えて行く予定である。
ZEH化改修のための省エネルギー効果を検証するMRツールの開発と適用

本研究グループでは、可視化の技術に注目し、建物自動生成、建築の形態制限と省エネルギー効果等の可視化ツールの研究を独自に行ってきた。情報技術を用いた建物の省エネルギー性能の効果を可視化するには、居住者の生活行為に基づくエネルギー消費、ZEH化改修による省エネルギー効果とゼロエネルギーの達成度を示すことである。今回は、ZEH化改修の事前評価の可能性を検討するには、新しい可視化技術であるミックスドリアリティ(MR)環境で居住者のエネルギーの消費量、建物パフォーマンスの評価とゼロエネルギーの目標達成度を示すMRツールを開発することである。
集団間葛藤状況における被社会的影響性に関する実証研究

2017年度に引き続き、ダブルジレンマ実験を実施した。前年度からのデータとあわせて132名の実験参加者が得られ、十分なNに達したため、分析を行い、Human Behavior and Evolution Society (HBES)の年次大会(アムステルダム)で発表を行った。ダブルジレンマ実験は他者の行動が参照できるSocial条件、参照できないAntisocial条件、通常の社会的ジレンマゲームを1グループのみで行うControl条件の3条件であり、50試行行った。実験では毎回15円の元手が与えられ、その資源をグループに提供するかどうかの意思決定を行った。グループサイズは3名、グループ数は2であった(Control条件のみ1グループで実施)。GLMMにより分析したところ、文化的群淘汰説を支持してSocial条件でのみ協力率が高くなるという結果が得られた。さらに、協力率と実験参加報酬との相関はControl条件でのみ負の相関関係が得られており、集団間葛藤の存在する他の条件では協力率が高いほど報酬額が少なくなるわけではないことが明らかになった。これは集団間葛藤の操作が十分に行われていたことを示すデータである。一方、通常の社会的ジレンマゲームを行ったControl条件でも協力率が50%程度から低下しないといったデータも得られており(一般的なデータよりも協力率が高い)、これが本研究室の実験参加者プールの特徴なのか、あるいは匿名性の教示が十分に浸透していなかったのか、といった点については今後より詳細な検討が必要である。当初予定していた社会情報を統制した社会的ジレンマ実験についてはマテリアルの作成、倫理申請まではできたものの、2018年度は十分な実験参加者プールがなかったため、次年度に行うこととした。初年度より実験参加者プールが不十分であり、予定した通りの実験参加者が集まっていない。今年度予定している社会情報を統制した実験については2名ずつ行うことができるため、予定したとおりに行うことができると思われる。今年度は社会的情報を統制した実験を行い、他者の行動情報と協力行動との関係についてよりミクロな観点から分析する予定である。必要なNから考えて、不足しがちな本研究室の実験参加者プールでも十分間に合うと考えられる。また、集団間葛藤事態において他者の行動を人がどの程度気にするかをより身近な場面を想定したインターネット調査を行うことによって明らかにする予定である。集団間葛藤のある社会的ジレンマ実験(ダブルジレンマ実験)を行なった。各3名の2グループ6名が参加するダブルジレンマ実験で、相手のチームに負けると報酬が没収される(没収された報酬は勝利したチームに平等に分配される)状況を実験室に作った。2017年度中は90名を対象に実験を行ったが、当初予定されていたパタンは再現されているものの、予定のN数まで足りないため、2018年度も引き続き実験を行う予定である。主要な条件は同じチームの他2名の前回の行動を参照できるか否かであり、参照できる(される)状況の方が内集団への協力率が高い傾向が得られている。この結果は先立って行われた進化シミュレーションおよび場面想定法実験の結果(横田・中西, 2012;中西・横田, 2016; Yokota & Nakanishi, 2017)を再現している。しかしながら、中西・横田(2016)では少数派同調傾向をモデルに組み込んだ場合に参照可能条件で協力率が低下するパタンが得られている。実際に参加者が少数派同調を行うかどうかについては社会的情報を統制した実験で確認する必要がある。また、囚人のジレンマゲームを用いて自集団に協力する傾向を測定する実験室実験を行った。この実験では他者の行動は全く参照することはできなかった。実験に用いたグループはプロ野球ファンであり、自分と同じチームを応援している他者に対して協力傾向が高くなることが確認できた。広島と神戸で実験を行い、いずれも同様の内集団協力傾向が得られた。実験参加者プールの不足から、2017年度中に完了する予定の実験が完全には完了しなかった。

当初予定していた社会情報を統制した社会的ジレンマ実験についてはマテリアルの作成、倫理申請まではできたものの、2018年度は十分な実験参加者プールがなかったため、次年度に行うこととした。初年度より実験参加者プールが不十分であり、予定した通りの実験参加者が集まっていない。今年度予定している社会情報を統制した実験については2名ずつ行うことができるため、予定したとおりに行うことができると思われる。2017年度中に行う予定だった実験を完了した上で、社会的情報を統制したダブルジレンマ実験を行う予定である。若干予定が遅れているが、実験プログラムの改修はほぼ完了している。今年度は社会的情報を統制した実験を行い、他者の行動情報と協力行動との関係についてよりミクロな観点から分析する予定である。必要なNから考えて、不足しがちな本研究室の実験参加者プールでも十分間に合うと考えられる。また、集団間葛藤事態において他者の行動を人がどの程度気にするかをより身近な場面を想定したインターネット調査を行うことによって明らかにする予定である。計画が一部予定通りに進んでいないために次年度使用額が生じた。次年度使用額については、2018年度中に行う実験で使用する予定である。予定通りに行なうことができなかった実験があったため。
大腸癌の予後因子miR124-5pが染色体形成因子SMC4に及ぼす分子機序の解明

SMC4の機能を明らかにするため、遺伝子編集により形質転換した細胞を作成することを計画した。gRNAを挿入したCRISPR/Cas9ベクターあるいはCRISPR/Cas9ノックアウトプラスミドをトランスフェクションしたが、形質転換は認められなかった。そこでレンチウイルスベクターによる遺伝子導入を行い、Puromycinによる細胞選別を行ったところ、耐性細胞を効果的に選別できたが、Cas9の発現が得られなかった。これらの結果からSMC4 gRNAを含むCRISPR/Cas9の導入は困難と判断し、siRNAを導入する実験を行い、SMC4を効果的に抑制できることを確認した。目的:染色体の形成、構造を維持する分子であるコンデンシンを構成する分子の1つ、SMC4が大腸がんにおいて発現が低い場合には予後不良であることを我々は報告した。本研究ではSMC4の機能を明らかにするため、CRISPR/Cas9ベクターを利用した遺伝子編集によりノックアウト細胞および発現亢進細胞の作製と、SMC4に関与するマイクロRNAの機能解析を行った。方法及び結果:ヒト大腸がん細胞COLO201、WiDr細胞にCRISPR-Cas9ノックアウトプラスミドおよびHDRプラスミド(サンタクルズバイオテクノロジー社)を、また、Activationプラスミドをリポフェクション法によりトランスフェクションした。抗生物質により選別後、限界希釈法により100個程度の単一コロニーを作成した。GFP、RFPの発現を蛍光顕微鏡、ウエスタンブロッテイング法で確認したが、導入細胞は得られなかった。導入効率が極めて低いと考えられたため、HeLa、HEK293、A549細胞でも同様の実験を行ったが、遺伝子編集の効果は認められなかった。SMC4の発現を抑制するmiR-124-5pの機能について、LRP1Bの発現に及ぼす影響について調べた。LRP1Bは癌の悪性度などに関与していることが報告されている。miR-124-5pを導入したとき、WiDr細胞において0.28倍に有意に抑制されることを見出し、報告した。CRISPR/Cas9ベクターの培養細胞に対する、プラスミドのリポフェクション法では導入効率が極めて低いことがいくつか報告されている。トランスフェクション条件、複数の細胞を用いて検討を行ったが、我々の結果でも遺伝子改変を導入出来なかった。遺伝子編集だけでなく、siRNAを用いた評価系の作成も行っており、0.3倍に発現が低下することを認めている。ゲノム編集を行うためのガイドRNAはDNA2.0およびCRISPRdirectを利用して設計し、CRISPR-Cas9ベクターに組み込んだものを2つ(CATTGATGAAAAATACGACGTGGとGTCCCCCTAATAATGAAGAGGTT)作成した。それぞれのベクターはシークエンスで組み込まれたことを確認し、DH5コンピテントセルで増殖させ、トランスフェクション用プラスミドを作成した。これをHeLa、HEK293細胞等に説明書に従い、種々の条件でトランスフェクションさせ、Puromycinによる選別を行ったが、トランスフェクションされた細胞は得られなかった。プラスミドトランスフェクションでは改変細胞が得られなかったので、レンチウイルスベクターによる細胞株の作成を行った。SIGMA社から供給されているレンチウイルスベクターをPolybrene存在下、HeLa、HEK293に感染させ、Puromycinによる細胞選別を行った。この方法ではPuromycinによる効果的な選別が行われ、CRISPR-Cas9が組み込まれた細胞を得ることが出来た。得られた細胞の増殖速度は、未改変の細胞の約0.7倍に抑制され、染色体形成の異常により、細胞増殖が影響されていることが示唆された。また、SMC4の機能解析のため、マイクロRNA101-5pを導入実験を行った。陽性コントロールとしてsiRNAを導入すると全ての細胞でSMC4 mRNAは低下した。一方、マイクロRNA101-5pではHeLa、A549ではSMC4 mRNAの発現が抑制されたが、HEK293では約1.5倍に有意に増加したため、細胞によりマイクロRNAの機能が異なる興味ある結果も得られた。昨年の時点ではプラスミドベクターを用いた遺伝子改変を行ったが、有効な結果は得られなかった。遺伝子導入法をレンチウイルスベクターに変更することで、CRISPR-Cas9ベクターを組み込んだ細胞を作成した。方法及び結果: CRISPR/Cas9ベクター(System Biosciences)に、DNA2.0およびCRISPRdirectを利用して設計したgRNAを挿入し、リポフェクション法によりトランスフェクションしたが、形質転換は認められなかった。そこでCRISPR-Cas9ノックアウトプラスミドおよびHDRプラスミド(サンタクルズバイオテクノロジー)を、また、Activationプラスミドをリポフェクション法によりトランスフェクションした。Puromycinにより選別後、限界希釈法により100個程度の単一コロニーを作成したが、Cas9、GFPのマーカーは蛍光顕微鏡、ウエスタンブロッテイング法で確認できなかった。さらにレンチウイルスベクター(SIGMA)をPolybrene存在下、HeLa、HEK293に感染させ、Puromycinによる細胞選別を行った。この方法ではPuromycinによる効果的な選別が行われ、ベクターが導入されたと考えられた。

しかしながら、ゲノム編集によるDNAへの変異導入によるミスマッチが確認できず、GFPの発現も確認できなかった。そこで導入されたマーカー遺伝子をPCRで確認したところ、Puromycin耐性遺伝子は導入されていたが、cas9、GFP遺伝子は導入されておらず、レンチウイルスベクターのPuromycin耐性遺伝子のみが導入されていた。これらの結果からSMC4 gRNAを含むCRISPR/Cas9の導入は困難と判断し、siRNAを導入する実験ではSMC4のmRNA発現は0.03±0.01、0.12±0.02(平均値±標準誤差、それぞれHeLa、HEK293細胞)まで低下することを確認できた。SMC4の機能を明らかにするため、遺伝子編集により形質転換した細胞を作成することを計画した。gRNAを挿入したCRISPR/Cas9ベクターあるいはCRISPR/Cas9ノックアウトプラスミドをトランスフェクションしたが、形質転換は認められなかった。そこでレンチウイルスベクターによる遺伝子導入を行い、Puromycinによる細胞選別を行ったところ、耐性細胞を効果的に選別できたが、Cas9の発現が得られなかった。これらの結果からSMC4 gRNAを含むCRISPR/Cas9の導入は困難と判断し、siRNAを導入する実験を行い、SMC4を効果的に抑制できることを確認した。リポフェクション法では遺伝子導入が極めて困難であるため、レンチウイルスベクター(シグマアルドリッチ社)を用いたCRISPR/Cas9の導入を目指す。同時にsiRNAでの機能解析を進める。レンチウイルスベクターを利用してCRISPR-Cas9ベクターを組み込んだ細胞を作成することができた。細胞増殖や薬剤抵抗性に関する機能解析を最終年度に行う。臨床薬剤学初年度はリポフェクション法により遺伝子編集が可能か、いくつかの実験条件、複数種類の培養細胞で研究を2月まで行ったが、遺伝子導入効果は認められなかった。そのため、ウイルスベクター法による遺伝子編集の手法を2月末に計画し、28年度は本方法で研究を進める計画を立てた。本実験に用いる試薬等は3月上旬に発注したため、次年度使用額が発生した。発注した試薬類は3月中に納入済みである。研究が行える状況であり、4月以降に開始する予定である。
ソフトな人工関節の創製を目指したハイドロゲルの低摩擦化

ハイドロゲルは柔らかく、水を多量に含む、といった特徴から生体代替組織への応用が期待される物質である。本研究では、ハイドロゲルの滑り摩擦と表面形状の関係を明らかにし、人工関節軟骨などへの生体代替組織に向けた低摩擦化手法を開発することを目的にしている。水蒸気をガラス基板にあて、その形状を写し取ることで、サイズの異なる半球形状をもつ鋳型を作製し、これを用いて表面に半球状凹みをもたせたゲルを合成した。凹みのサイズは直径80600μm、深さ20300μm程度であることを確認し、ハイドロゲルとガラス基板間の滑り摩擦を回転型レオメータを用いて評価した。凹み形状をもたせたハイドロゲルは、平坦な表面のハイドロゲルに比べて幅広い速度領域(10^-410^-1m/s)にわたり低摩擦であることが示された。また、サイズの大きいパターンほど摩擦低減の効果が大きいことが示された。凹みのパターンによる表面積減少で摩擦が低減されることは容易に想像されるが、特に10^-2m/s以上の高速度領域においては表面積減少分を超えて摩擦が大きく低減した。これについて考察を深めるために、高速度カメラでハイドロゲルの滑り摩擦界面を観察したところ、凹みから摩擦界面に水が滲出し、潤滑を促進する様子を捉えることができた。これをもって、なぜ表面形状によって摩擦が低減するか、という本研究考案時に設定した問いの一つに答えることができたといえる。現在は表面凝着力や滑り運動に伴う摩耗についても評価を進めている。ハイドロゲルに表面形状を付与した際の摩擦低減効果を再現性良く見出すことができていること、また摩擦低減効果がなぜ生じるかについて、ある程度の答えを導くことができたため、このように評価した。計画で予定されている摩耗の評価についても、新しく吸光度計を使用した手法を考案し、確認することができており、目立った遅れはないと考えた。より高度に制御されたパターン形状をハイドロゲルに付与する方策についても検討を進める。現在既に検討を始めている手法として、リソグラフィや3Dプリント鋳型を用いた手法があり、これらを試行する。また、ポリビニルアルコールゲルを加熱、乾燥した後に溶媒で再度膨潤させるdry anneal法(Vlassak, 2014)により得られる高強度ゲルについても、表面形状付与による摩擦低減の効果が生じるかを確かめる予定であり、そのためのパターニング手法から検討を進める。申請時にはフォトリソグラフィに使用するスピンコータや試薬類を購入する予定であったが、フォトリソグラフィは連携研究による実施や、学内学外の設備を使用する方が効果的であると判断し、購入を見送ったため、残金が生じた。次年度にはパターニング鋳型の加工費として使用する予定である。
惑星探査機/衛星搭載用合成開口レーダにおけるリアルタイム機上画像生成処理の研究

惑星探査機上処理に適したSAR画像生成アルゴリズムの追及,及びこれを実現するための搭載計算機の検討を行った.具体的には,既設ターゲットに依存しないフィードバック処理的な自動合焦手法,及び搭載計算機の構成検討(演算量の見積もり,処理フローのブロック化/並列化に基づく機能配分の検討,入出力のデータレートやバッファリングすべき演算の中間結果のサイズなどを勘案した搭載メモリ量の推定)などの研究を実施した.惑星探査機上処理に適したSAR画像生成アルゴリズムの追及,及びこれを実現するための搭載計算機の検討を行った.具体的には,既設ターゲットに依存しないフィードバック処理的な自動合焦手法,及び搭載計算機の構成検討(演算量の見積もり,処理フローのブロック化/並列化に基づく機能配分の検討,入出力のデータレートやバッファリングすべき演算の中間結果のサイズなどを勘案した搭載メモリ量の推定)などの研究を実施した.合成開口レーダ(SAR)を光学観測に不向きな大気を有する天体や惑星の永久日陰表面の観測など,将来の各種惑星探査ミッションに適用するため,広帯域通信を前提として地上で画像合成を行う従来の地球観測用システムとは一線を画したブレークスルーとして,探査機上におけるリアルタイムSAR画像生成処理の研究を行っており,探査機上処理に適したSAR画像生成アルゴリズム,及びこれを実現するための搭載計算機の構成を検討している。今年度は,実システムの試作に入る前段階として,探査機搭載計算機のリソースを鑑みたアルゴリズムの簡略化,あるいは並列化について検討作業を行い,試作に必要な環境を本経費により整備した。また,合成開口処理において受信信号との相関をとるアジマス方向の参照関数は探査機の軌道情報により導出されるが,探査機上における各種センサによって推定される軌道データの誤差の影響を吸収しつつ,かつ既設ターゲットに依存しないフィードバック処理的な自動合焦手法の研究に着手した。これは,具体的には,一様な対象表面を撮する際のSAR画像の空間的揺らぎの統計に依拠するものである。この着想について,コンピュータ上のシミュレーションで検証を進めるとともに,さらに,これら統計的特徴量から未知惑星表面に関する物理量を推定する方法について研究を行い,グランドデータの存在する地球観測データ(航空機SAR画像)を用いて,その効果を確認した。合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar; SAR)を,光学観測に不向きな大気を有する天体の表面計測や,惑星の永久日陰地帯の観測など,将来の各種惑星探査ミッションに適用するため,広帯域通信を前提として地上で画像合成を行う従来の地球観測用システムとは一線を画したブレークスルーとして,探査機上におけるリアルタイムSAR画像生成処理の研究を行った.探査機上処理に適したSAR画像生成アルゴリズムの検討として,搭載計算機のリソースを鑑みた合成開口処理アルゴリズムの簡略化(レンジマイグレーション補正など)および並列化,さらにはオートフォーカス手法等の探求に関する作業を実施した.特に,合成開口処理において受信信号との相関演算に供されるアジマス方向の参照関数は,探査機の軌道情報から導出されるが,各種センサにより推定される軌道データの誤差の影響を吸収しつつ,かつ既設ターゲットに依存しないフィードバック処理的な自動合焦手法の研究を遂行した.これは,具体的には,一様な対象表面を撮する際のSAR画像の空間的揺らぎの統計に依拠するものである.また,このようなアルゴリズム検討と並行して,機上処理を実現するための搭載計算機の構成検討を行った.すなわち,処理アルゴリズムの演算量の見積もり,処理フローのブロック化/並列化に基づく機能配分の検討,人出力のデータレートやバッファリングすべき演算の中間結果のサイズなどを勘案した搭載メモリ量の推定,などの内容である.また,これらに係る性能検証のため,環境やシミュレータツール等を本経費により購入した.
Naチャネル電位センサーの動態とそれに連関した不活性化機能の分子メカニズム

カリウドバチ毒のPMTX並びに植物毒のグラヤノトキシン(GTX)は電位依存性Naチャネルに特異的に結合し、両者は共にその不活性化の過程を取り除く作用を持ち、また、後者は、チャネルの活性化の電位依存性を過分極方向へシフトさせる効果も持つ。このため、両毒とNaチャネルとの関係を調べることでチャネルのゲート機構についての情報を得ることができる。申請者らは、以前の研究より、PMTXがラット脳II型のNaチャネルに特異的に作用することを報告した。今回はこの結果に基づいてPMTX誘導体であるp7を合成し、この誘導体が同じく脳II型のNaチャネルに特異的に作用し、しかもNaイオンの透過を抑制するといった全く別の機能を持つことを明らかにした。更には、この誘導体がドメイン3のPループに結合することによって、Na電流を遮断することを明らかにした。以上のことより、本研究において合成されたこの誘導体が、脳虚血時等の神経保護薬として臨床応用出来ることが示唆された。一方、GTXにおいては、この毒の受容体がラット骨格筋のNaチャネルにおいてすべてのドメイン(4つ)にわたって構成されていることを明らかにした。更に、本研究において独自に開発した新たな測定法に基づいて、Naチャネルに対するGTXの結合速度定数・解離速度定数を算出し、GTX感受性への影響をこれまで明らかとなっている感受性に関わる重要な部位のいくつかの変異体を用いて再検討を行った。その結果、チャネルの部位や置換するアミノ酸によって、結合速度定数・解離速度定数が独立に影響を受け、その中でも特に、ドメイン1セグメント6のL437、ドメイン3セグメント6のS1276、ドメイン4セグメント6のY1586といったアミノ酸が、この毒の受容体の本質を担っていることを明らかとした。生物毒であるグラヤノトキシン(GTX)は電位依存性Naチャネルに特異的に結合し、その活性化の電位依存性を過分極方向へシフトさせ、かつ不活性化を取り除く作用を持つ。このため、GTXとNaチャネルとの関係を調べる事でチャネルのゲート機構についての情報を得る事ができる。以前の研究より申請者らは、この毒がラット骨格筋のNaチャネルにおいて強い感受性を示すのに対し、心筋のNaチャネルにおいてはその感受性が有意に低いことを明らかにした。また、その感受性の差を利用してこれら2種のアイソフォーム間でキメラを作成することで、GTXの結合部位の探索を試みた。その結果、感受性の差はNaチャネルのドメイン(D)1セグメント(S)6及びD1S4-S5細胞内リンカーに位置する2つのアミノ酸に起因することがわかった。更に、これらの領域内のアミノ酸をAla並びにLys走査置換によって毒の感受性を調べた結果、いくつかの箇所でGTXの感受性が著しく低下することが判明し、GTXの受容体がチャネルのすべて(4つ)のDにわたって構成されていることが明らかとなった。本研究においては、申請者らが独自に開発した新たな測定法に基づいて、Naチャネルに対するGTXの結合速度・解離速度定数を算出し、GTX感受性への影響をこれまで明らかとなっている感受性に関わる重要な部位のいくつかの変異体を用いて再検討した。その結果、チャネルの部位や置換するアミノ酸によって、結合速度・解離速度定数が独立に影響を受け、その中でもD4S6のF1579は側鎖の小さいアミノ酸に置換すると結合速度・解離速度定数の両者が著しく上昇するが、親和性は比較的変化がなかった。対照的にD4S6のY1586では、疎水性あるいは芳香環を持つアミノ酸以外のアミノ酸に置換すると解離速度定数のみが著しく上昇し、その結果親和性は有意に低下することがわかった。植物毒のグラヤノトキシン(GTX)は電位依存性Naチャネルに特異的に結合し、その活性化の電位依存性を過分極方向へシフトさせ、不活性化の過程を取り除く作用を持つ。申請者らは、以前の研究より、この毒の受容体がラット骨格筋のNaチャネルにおいてすべて(4つ)のドメインにわたって構成されていることを明らかにした。さらに最近、申請者らが独自に開発した新たな測定法に基づいて、Naチャネルに対するGTXの結合速度定数・解離速度定数を算出し、GTX感受性への影響をこれまで明らかとなっている感受性に関わる重要な部位のいくつかの変異体を用いて再検討を行った。その結果、チャネルの部位や置換するアミノ酸によって、結合速度定数・解離速度定数が独立に影響を受け、その中でもドメイン4セグメント6のF1579は側鎖の小さいアミノ酸に置換すると結合速度定数・解離速度定数の両者が著しく上昇するが、親和性は比較的変化がなかった。このデータをまとめ、国際学術専門雑誌であるJournal of Biological Chemistryにて公表した。この実験結果に基づいて、同様の解析をドメイン1にある受容体部位で試みた。その結果、L437においてY1586と類似した現象が観察されることが分かった。これらのデータは、来年度の6月に開催される第81回日本生理学会札幌大会で公表される予定である。

このため、両毒とNaチャネルとの関係を調べることでチャネルのゲート機構についての情報を得ることができる。申請者らは、以前の研究より、PMTXがラット脳II型のNaチャネルに特異的に作用することを報告した。今回はこの結果に基づいてPMTX誘導体であるp7を合成し、この誘導体が同じく脳II型のNaチャネルに特異的に作用し、しかもNaイオンの透過を抑制するといった全く別の機能を持つことを明らかにした。更には、この誘導体がドメイン3のPループに結合することによって、Na電流を遮断することを明らかにした。以上のことより、本研究において合成されたこの誘導体が、脳虚血時等の神経保護薬として臨床応用出来ることが示唆された。一方、GTXにおいては、この毒の受容体がラット骨格筋のNaチャネルにおいてすべてのドメイン(4つ)にわたって構成されていることを明らかにした。更に、本研究において独自に開発した新たな測定法に基づいて、Naチャネルに対するGTXの結合速度定数・解離速度定数を算出し、GTX感受性への影響をこれまで明らかとなっている感受性に関わる重要な部位のいくつかの変異体を用いて再検討を行った。その結果、チャネルの部位や置換するアミノ酸によって、結合速度定数・解離速度定数が独立に影響を受け、その中でも特に、ドメイン1セグメント6のL437、ドメイン3セグメント6のS1276、ドメイン4セグメント6のY1586といったアミノ酸が、この毒の受容体の本質を担っていることを明らかとした。
「形の制御」を機軸とする機能プログラムド分子システムの創製研究

当該研究期間において,以下の課題に取り組み成果を得た。1)大環状クラウンエーテル型ポルフィリン二量体の協働的不斉誘起:クラウンエーテル類を「形の制御」部位に活用する機能性ポルフィリンの合成をおこなった。ジアザ-ジベンゾ-30-クラウン-10を架橋部位にもつピスポルフィリン(1)は,K^+の添加に伴い"U"字型のビスポルフィリン反応場を形成する。そこで,キラルジアミン類を添加したところ,K^+存在下協働的な不斉誘起を観測した(Chem.Commun.,2004,1394-1395)。また,クラウンエーテル部位はイオノフォアとして働く。われわれはアミノ酸の不斉読み出しを目的に,液(1,CH_2Cl_2)-液(アミノ酸,1N KOH水溶液)を検討した結果,水溶液中に存在するアミノ酸の不斉に相関した円二色性(CD)スペクトルを観測することに成功した。2)自己組織化キラルプローブの創出:15-クラウン-5共役型亜鉛ポルフィリン(2)単独では、溶液中でキラルジアミン類を添加してもCD不活性である。しかしながら,K^+の添加はCD活性を導いた。これはK^+とそのジアミンが協働的に作用した結果,2の自己組織化を導いたものと考察した。この知見は自己組織型キラルセンシングの方法論を与える(特願2006-041991)。3)自己組織型センサー:要素間相互作用の設計と制御にもとづく機能プログラミングの概念は,自己組織型分子センサーシステムの構築に有効である。われわれは,アリザリン系色素の光学特性が,フェニルボロン酸と可逆的なボロネートエステル構造を形成すると劇的に変化する性質に着目して,自己組織聖の金属イオンセンサー(J.Mater.Chem.,2005,15,2889-2895)やアニオンセンサー(Chem.Commun.,2005,2846-2848)を提案した。機能プログラミング確立の観点から、2つの方法を取り組んでいる:1)キラル情報伝達による不斉反応場の創出;2)機能ユニット間相互作用の設計にもとづく自己組織型センサーの提案。本年度の研究実績を以下に記す。1)キラル情報伝達による不斉反応場の創出外部刺激にもとづく「形の制御」は動的反応場の創出に有効な手段である。本研究では、形の情報に不斉を用いて任意に不斉反応場を導く分子システムの構築をおこなった。まず光学不活性なビフェニル誘導体を動的不斉誘起部位として着目し、そこへ不斉情報受容部位としてふたつの亜鉛(II)ポルフィリンを分子内連結させた。このように合成したビフェノール架橋型ビス(亜鉛(II)ポルフィリン)の両ポルフィリン部位にジトピックに配位できるジピリジル系不斉誘起剤を相互作用させたところ、強い錯体形成が観測され(UV/Vis,^1H NMR,FAB-Ms)、その不斉誘起剤のキラリティーに対応したキラル配座がビフェノール架橋型ビス(亜鉛(II)ポルフィリン)に誘起されることを円二色性分散計で確かめた。これは、ビフェノール部位にキラルなねじれが発生したことを意味するもので、これを不斉反応場に展開させるべく、Ti錯体に変換し、光学異性体の作りわけができる動的不斉触媒システムの検討をおこなっている。

2)自己組織型センサーの提案機能プログラミングは、ユニット(要素)間相互作用を設計しかつ制御することによっても達成可能である。この点に気づいたわれわれは、アニオン認識型センサーシステムに本概念を適用した。通常、分子センサーは、被検体を選択的に捕捉するレセプター部位とそれを光学シグナルに変換するレポーター部位が不可逆な結合で結ばれている。そこで、これらレセプターとレポーターをある溶液中で単独分子として存在させておき、標的の被検体が存在した場合にのみ、それらが会合(組織化)しシグナル応答させようとした。被検体が存在したときのみそれらが会合するようにプログラミングされている。この具現化は、フェニルボロン酸とピロカテコール部位をもつアリザリンの化学的性質をうまく利用することで達成可能となった。F^-などのアニオンが存在すると両者が結合して、アリザリンの光学的性質がかわる。現在、論文投稿中である。要素(分子)間相互作用の設計に基づく自己組織化材料の研究は,ほしい時にほしい機能の発現を可能にする機能プログラムド分子システムの創製に資する知見を与える。本年度は,1)「アキラルな分子の不斉誘起」と「自己組織化に基づくキラル応答空間の創出」;2)ボロン酸を用いた自己組織型センサー,を取り組んだ。1)「柔構造分子への不斉誘導」および「自己組織化に基づくキラル応答空間の創出」クラウンエーテル類は金属イオン類と錯体形成時にさまざまな配位モチーフを発現する。それを「形の制御」部位に活用するいくつかの機能性ポルフィリンの合成をおこなった。ジアザ-ジベンゾ-30-クラウン-10を架橋部位にもつビスポルフィリンは,カリウムイオンの添加に伴い"U"字型のビスポルフィリン反応場を形成する。そこで,両親媒性オリゴエチレングリコールを導入した関連体(1)を新規に合成し,液(1 in CH_2Cl_2)-液(アミノ酸in 1N KOH水溶液)において,アミノ酸のキラルセンシングをおこなったところ,そのアミノ酸の不斉に相関した円二色性(CD)スペクトルを観測した。一方,自己組織化に基づくキラル応答空間の創出において次の実験をおこなった。すなわち,12-クラウン-5共役型亜鉛ポルフィリン(2)単独では,溶液中でキラルジアミン類を添加してもCD不活性である。しかしながら,カリウムイオンの添加はCD活性を導いた。これはカリウムイオンとそのジアミンが協働的に作用した結果,2の自己組織化を導いたものと考察した。この知見は自己組織型キラルセンシングの方法論を与える(特願2006-41991)。2)自己組織型分子センサー要素間相互作用の設計と制御にもとづく機能プログラミングの概念は,自己組織型分子センサーシステムの構築に有効である。われわれは,ピロカテコール部位をもつアリザリン系色素の光学特性(色調・蛍光)が,フェニルボロン酸と可逆的なボロネートエステル構造を形成すると劇的に変化する性質に着目して,自己組織型の金属イオンセンサー(J.Mater.Chem.,2005,15,2889-2895)やアニオンセンサー(Chem.Commun.,2005,2846-2848)を提案した。しかし,ボロネートエステル化を用いるアニオン認識において,水酸化物イオンが妨害化学種となる結果,直接水系媒質での適用ができないという欠点があった。そこで,分子内で効果的なB-N相互作用を発現するo-アミノメチルボロン酸(3)とアリザリンを組み合わせて,H_2O-MeOH(1:4w/w)中,そのpH依存性測定したところ,pH5-8の範囲で,アリザリンは3とボロネートエステル体を形成して蛍光発光した。