hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超並列計算機アーキテクチャと宣言型言語に関する研究

本研究の目的は、細粒度スレッド処理による超並列計算機構を明らかにし、このモデルによる超並列計算機のアーキテクチャ、ソフトウェア・言語方式の実現法を具体化すること、またその応用としてモデル生成法による並列推論方式を具体化することである。本年度は、主に以下のような研究を行い一定の成果を得た。1.ハンガリー国立研究所のKacsuk教授のグループとの共同研究において、Kacsuk教授らが提案している論理型言語Prologの並列実行モデルLogic Flowを当研究室で開発している細粒度並列計算機のアーキテクチャDatarol-IIプロトタイプ実験機KUMP/D上に実装する研究を行った。この研究において、昨年度の実行モデルの検討結果に従い移植方式の詳細を詰め、移植実験を行なった。(本成果を学術雑誌IntegratedCornputer Aided Engineeringに投稿(既に受理されている)、また国際会議ISHPC'99で発表予定。)この実行モデルの有効性を評価するためのシミュレータを開発した。現在評価データの収集実験を行なっている。2.米国のDelaware大学Gao教授のグループとの共同研究において、我々の研究室で開発した、データフロー意味論を基礎とする宣言型言語V処理系とCao教授らが推進しているスレッド実行モデルに基づく言語処理系(Threaded-C)を結合する研究を進め、その具体化を行った。現在、V言語処理系とThreeaed-Cとの結合実験を終了し、Delaware大学のEARTH-MANNAマシン上で走行・評価実験を行なっている。(研究成果をIWIA'98に発表、また、HIPS'99、PDSIA'99で発表予定。)3,ドイツのKahrsluhe大学Haehnle助教授との共同研究において、論理型プログラミング言語、推論.定理証明系の実装を並列計算機上に実装する研究を進め、並列実行のためのオーバーヘッドを削減する効率的実装法の理論的検討を行ない、その有効性を示した。(研究成果をConstraints Journalに投稿(受理されている)。)
ゼオライト系化合物の物質探索

ゼオライト結晶ではナノメートルサイズの細孔が窓を共有して規則正しく配列している。この配列ナノ空間に外部からアルカリ金属をさまざまな濃度で導入すると,そのs電子には細孔内への量子閉込めによる局在性と複数の電子間の斥力相互作用,また,窓を通じて細孔間を移動する遍歴性が与えられる。また,細孔内のイオンの変位による電子格子相互作用も効く。このような新しい電子状態をもつ物質を多数作製し様々な物性測定を行ったところ,強磁性や絶縁体金属転移など構成元素からかけ離れた多彩で新規な現象を見いだした。多孔質結晶のゼオライトではナノメートルサイズの配列した細孔があり,多くの骨格構造と種々の化学組成が知られている。本研究では,その配列したナノ空間に様々な元素を導入できる性質を利用して,元素にはない性質や機能をもった新しい物質系を広く開拓することを目的とする。ゼオライトA(LTA構造:単純立方構造)の細孔中のKクラスターにおいては,磁性元素が全く含まれていないにもかかわらずs電子系で最初の強磁性が発現する。これまで,磁性,光学測定,μSR, NMR,強磁場磁化過程などの測定をおこない,強磁性の性質とKクラスターの電子状態を明らかにしてきた。最近,我々は,ゼオライトX(FAU構造:ダイヤモンド構造)のKクラスターにおいて,さらに新しい強磁性(N型フェリ磁性)を発見した。また,金属絶縁体転移とそれに関係する強磁性を見いだした。これらの準備状況から,本研究では,ゼオライトAやXとその類縁骨格構造に着目して, Na, K, Rb, Csなどの元素を導入した種々の系を作製し,配列ナノ空間を利用した基礎物性と機能発現をめざす。多孔質結晶のゼオライトのナノメートルの細孔にアルカリ金属を吸蔵させると,アルカリ金属クラスターを配列させることが可能となり,クラスター間の相互作用も加わって,構成される元素にはない全く新しい性質や機能をもった物質系ができる。特にこの系はSi,Al,O,Na,Kなどの典型的なユビキタス元素から構成されており,クラスターの量子準位や電子相関を利用して新しい物質系が実現する。その中で,本研究では,ゼオライトFAU(ダイヤモンド構造),LTA(単純立方構造),SOD(体心立方構造)にアルカリ金属を種々の濃度で吸蔵した多数の試料を系統的に作製し,その磁性,光学測定,NMR,強磁場磁化過程,電気伝導度,電子スピン共鳴などの測定とその解析を行った。そのうち,実験法としては,より低温で磁気測定を行うことが可能になり,これまで見えていなかった磁性が明らかになってきた。また,粉末の雷気伝導度の測定法を新たに開発し,温度を変えて測定する技術が進歩し,測定結果が得られつつある。強磁場グループとの連携により,パルス超強磁場による磁化測定を行い,磁気モーメントおよびその間の相互作用について新しい性質が見えてきた。また,試料作成法としては,圧入法により,アルカリ金属を常圧吸蔵を超えた濃度までドーピングを行うことができるようになり,種々の新しい磁性相が見えてきた。これらの結果から,非磁性元素のアルカリ金属のs電子系が,配列ナノ空間で示す新たな性質が明らかになりつつある。多孔質結晶のゼオライトのナノ細孔にアルカリ金属を様々な濃度で吸蔵させると,殻模型で近似されるアルカリ金属クラスターを3次元的に配列させることができる。クラスター間の相互作用も加わって,構成される元素にはない全く新しい性質や機能をもった物質系ができる。その中で,本年度は, FAU構造(ダイヤモンド構造)を有するゼオライトLSXにおいて, Na-K合金クラスターを作成し,その磁性がNaイオン数に依存して大きく変化する事を見いだした。これはβケージとズーパーケージのポテンシャルのバランスがNaイオン数に依存して変化し,それが磁性を大きく変えているものと考えられる。またこの系の電気伝導度を測定し,高濃度に吸蔵すると金属状態へ変化することが見いだされたが,極低温で再び電気抵抗率が何桁も上昇する現象を見いだした。これは純粋なカリウムクラスターでは観測されなかった現象であり,磁性の違いとも関係して,現在この系の電子状態の解明を進めている。次に, LTA(単純立方構造)をもつゼオライトAにおいて,カリウムクラスターの中性子回折の実験を行い,磁気散乱の検出を試みたが,スピン密度が低いため,通常の実験条件では検出限界以下であることがわかった。またSOD(体心立方構造)で配列するソダライトのNa, K, Rbを含むクラスターのμSR測定を行ったところミュオン回転信号が明確に観測されその結果と磁気測定の結果からクラスターの電子状態の系統的な変化を見いだすことができた。またソダライト骨格に含まれる^<27>AlのNMRを観測し,降温に伴う線幅の増大が観測された。

特に、反強磁性転移温度を境にしてNMR線幅の急激な変化が見られ,磁気転移を顕著に反映することがわかった。多孔質結晶のゼオライトのナノ細孔にアルカリ金属を吸蔵させると,金属クラスターを3次元的に配列させることができる。ゼオライトの一種ソーダライトにNaクラスターを体心立方構造で配列した系で観測される反強磁性について,XバンドのESR測定を行ったところ,反強磁性共鳴が観測された。その共鳴スペクトル形状から,この系はきわめて異方性の小さいことがわかり,ほぼ理想的なハイゼンベルグ型の反強磁性体であることが判明した。次にFAU構造(二重ダイヤモンド構造)を有するゼオライトLSXにおいて,Na-K合金クラスターを作成した。この系は常圧でフェリ磁性を示す。これに圧入法によりさらに金属カリウムをドーピングしたところ,再び自発磁性が観測された。その性質はNaイオン数によって顕著に変化した。これらの性質をスーパーケージの幅の狭いバンドにフェルミエネルギーがありその磁気モーメントと,βケージの局在準位による磁気モーメントのふたつの非等価な磁気副格子を考え,その間の反強磁性相互作用によるフェリ磁性で説明した。次に,KクラスターがゼオライトA中に単純立方構造で配列した系でDCミュオンによるμSR測定を行ったところ,約200 Oeの磁場に相当する非常に速い緩和を見いだした。これをスピンキャントした磁気モーメントとのフェルミコンタクトによるものと解釈した。さらに非常に弱い磁場でデカップリングする現象を見いだした。この現象と磁化過程とを比較し,上記のピンキャントモデルで説明可能であることを示した。さらにRbクラスターがゼオライトA中に配列した系においてμSR測定を行った。磁化測定で予測された自発磁化が内部磁場の増大として明確に確認された。しかし,Kクラスターで観測されたような高速緩和現象は見いだされなかった。これは,RbクラスターではKと異なる機構で自発磁化が発生していることを明示している。その結果,バルクのアルカリ金属のs電子系とはかけ離れた新奇な性質が観測される。ゼオライトの一種ソーダライトにクラスターを体心立方構造で配列した系で観測される反強磁性についてKクラスターにおけるμSR測定を行った。その結果,Naクラスターと同様に明確な回転信号が観測され,その振動数が顕著に増大した。このことからミューオンが静止した場所では均一な磁場が発生し,その磁場が顕著に大きくなることがわかった。この増大は磁気モーメントを点双極子で近似する場合には起こらない現象であり,クラスターのs電子の波動関数サイズがイオンサイズの増大とともに大きくなり,ミューオンとの直接相互作用が増大した可能性があることを指摘した。次にFAU構造を有するゼオライトLSXにおいて,Na-K合金クラスターを作成した。この系は顕著なフェリ磁性を示すが,Na含有量に依存してその磁性が顕著に変化することがわかった。これらの性質をスーパーケージの幅の狭いバンドにフェルミエネルギーがあり,Naが多く分布するβケージの局在準位との混成効果によってフェリ磁性を発現し,さらにNa含有量の変化に依存してβケージの局在準位が上下して混成が変化する新たなモデルを提案した。
植物の間接防衛戦略:化学生態学的解析とその理論化

(2)アブラナ科植物-モンシロチョウ幼虫-アオムシコマユバチ三者系において、植物と寄生バチとの相互作用を検出し、その結果をCotesia glomerata use fatty acids from plant-herbivore complex in host searchingにまとめ、Journal of Chemical Ecologyに投稿し、掲載が採択された。(3)植物が加害に反応して生産する天敵誘引物質については,これまで室内操作実験で検討してきた。そこで,実際野外でも,誘引物質が有効に機能しているかどうかについて,調査した。その結果,野外条件下でも加害マメ植物の匂いに反応して,ナミハダニの天敵(ハネアクシとカブリダニ)が誘引される事を明らかにした。その結果を、Response of predatory insects Scolothrips takahashi toward herbivore-induced plant synomone in both laboratoryand field conditions.にまとめ、Journal of Chemical Ecologyに投稿した。(1)植物-ナミハダニーチリカブリダニ三者系を用い,ナミハダニの加害程度とチリカブリダニ誘引物質の生産性について,詳細に検討した。その結果,植物はある程度以上の被害を受けなければ,誘引物質を生産することが出来ない事を定量的に示した。また植物がどの様なときに天敵を誘引する防衛を進化させるかについて,最適戦略モデルを作成した。加害と誘引物質生産性との相関関係のデーターは,そのモデルのパラメーターとして利用でき,植物がどの程度のコストを間接防衛に利用しているかについて推定した。(2)ナミハダニに対する直接的防衛機構をもつ植物が,チリカブリダニを利用する間接防衛を進化させているかどうかについて,トマト-ナミハダニーチリカブリダニ三者系及び,トマト-ニセナミハダニ(トマトを加害出来るハダニ)-チリカブリダニ三者系で検討した。その結果,ナミハダニはトマト葉上では生育できないが,一時的な加害に対して植物はチリカブリダニを誘引する。一方,ニセナミハダニはトマト上で生育出来るが,加害葉からはチリカブルダニ誘引物質が生産されないという結果を得た。これらの結果の解釈について現在検討中である。そこで,実際野外でも,誘引物質が有効に機能してるかどうかについて,調査した。その結果,野外条件下でも加害マメ植物の匂いに反応して,ナミハダニの天敵(ハネカクシとカブリダニ)が誘引される事を明らかにした。その結果を、Response of predatory insects Scolothrips takahashii toward herbivore-induced plant synomone in both laboratoryand field conditions.にまとめ、Journal of Chemical Ecologyに投稿した。
植物葉緑体の新しい翻訳開始機構

一般的に、一つのタンパク質コード領域(シストロン)の翻訳は一つの翻訳開始機構によって進み下流側シストロンの翻訳は上流に比べ極めて低い。タバコ葉緑体のndhC/ndhK mRNAでは両シストロンの翻訳が同等であることから、『1シストロン2翻訳開始機構』という新仮説を立てた。本研究では、通常の翻訳共役機構とは別の第二の分子機構について、(1)上流シストロン中央部に存在するndhCと同枠の上流から2番目のAUGがリボソームの入り口であり、(2)このリボソームは翻訳しながら進み下流シストロンの翻訳再開始に利用され、(3)翻訳再開始に葉緑体固有のトランス因子は必要ではないこと、を明らかにした。mRNA上の一つのタンパク質コード領域(以下シストロンと呼ぶ)の翻訳は、一つの翻訳開始機構によって進むと考えられて来た。代表者は、植物葉緑体のndhC/ndhK mRNAにおける重複遺伝子の下流側シストロンの翻訳において、今まで原核・真核生物ともに報告例が無い『1シストロン2翻訳開始機構』仮説を立てた。通常のtranslational coupling機構である上流シストロンの5'UTRからの翻訳を介する「機構I」とは別の、5'UTRを介さず上流シストロンの内部を必要とする「機構II」の分子機構を、(1)リボソームは何処に入るか、(2)リボソームは内部配列を翻訳しながら進むのか、(3)固有のトランス因子が必要か、の3点を代表者が確立したの葉緑体in vitro翻訳系および大腸菌再構成in vitro翻訳系を用いて明らかにするのが本研究の目的である。H24年度は研究実施計画に従い、(2)コード領域の途中から入ったリボソームは内部配列を翻訳しながら進みndhKのAUGに到着するのか、(3)固有のトランス因子が必要かの2点で解析を進めた。その結果、ndhCシストロン中央部に存在するndhCと同じフレームのAUG-2(上流から2番目のAUG)から入ったリボソームは内部配列を翻訳しながら進み、下流シストロンの翻訳の再開始に利用されることが示唆された。また、大腸菌S30画分を用いた系でもndhKの翻訳が見られることから、下流シストロンの翻訳の再開始には葉緑体固有のトランス因子は特に必要ではないと考えられる。mRNA上の一つのタンパク質コード領域(シストロン)の翻訳は一つの翻訳開始機構によって進むと考えられて来た。また、シストロンが重複している場合、一般的に下流側シストロンの翻訳は上流シストロンに比べ極めて低い。ところが、タバコ葉緑体のndhC/ndhK mRNAにおける下流側シストロンの翻訳は上流シストロンと同等であることから、下流側シストロンndhKの翻訳機構について、今まで原核・真核生物ともに報告例が無い『1シストロン2翻訳開始機構』仮説を立てた。通常のtranslational coupling機構である上流シストロンの5'UTRからの翻訳を介する「機構I」とは別の、5'UTRを介さず上流シストロンの内部を必要とする「機構II」に着目し、その分子機構について(1)リボソームは何処に入るか、(2)リボソームは内部配列を翻訳しながら進むのか、(3)固有のトランス因子が必要か、の3点を代表者が確立したの葉緑体in vitro翻訳系などを用いて明らかにするのが本研究の目的である。H25年度は昨年度に引き続き研究実施計画に従って、上記(2)、(3)についての解析を行った。本研究を通して、タバコ葉緑体のndhC/ndhK mRNAの翻訳機構IIにおいては、(1)点突然変異導入実験から、ndhCシストロン中央部に存在するndhCと同じフレームのAUG-2(上流から2番目のAUG)がリボソームの入り口となっていること、(2)AUG-2からの翻訳産物が検出されたので、リボソームが翻訳をしながら進み下流シストロンの翻訳再開始に利用されること、(3)大腸菌の翻訳系でもndhKの翻訳が再現できることから、葉緑体固有のトランス因子は下流シストロンの翻訳再開始には特に必要ではないこと、以上3点を明らかにした。通常のtranslational coupling機構である上流シストロンの5'UTRからの翻訳を介する「機構I」とは別の、5'UTRを介さず上流シストロンの内部を必要とする「機構II」の分子機構を、(1)リボソームは何処に入るか、(2)リボソームは内部配列を翻訳しながら進むのか、(3)固有のトランス因子が必要か、の3点を代表者が確立したの葉緑体in vitro

翻訳系および大腸菌再構成in vitro翻訳系を用いて明らかにするのが本研究の目的である。H23年度は研究実施計画に従い、(1)リボソーム(又は30Sサブユニット)は何処に入るか(何処を識別するか)(2)リボソームは内部配列を翻訳しながら進むかに焦点を絞り解析を進めた。その結果、ndhCシストロン中央部の40ntとndhK開始コドン直前の40ntが必須領域であること、ndhCシストロン内に3個ある同じフレームのAUGのうち、上流から2番目のAUG-2がリボソームの入り口であることが明らかとなった。また、蛍光標識アミノアシルtRNAを用いた解析により、AUG-2から始まる翻訳産物を確認できたことから、リボソームは内部配列を翻訳しながら進み、下流シストロンの翻訳の再開始に利用されることが示唆された。平成24年度は「1シストロン2翻訳開始機構」仮説のうち5'UTRではなく上流シストロンの内部を必要とする「機構II」の分子機構について、(2)コード領域の途中から入ったリボソームは内部配列を翻訳しながら進みndhKのAUGに到着するのか、(3)固有のトランス因子が必要かの2点について解析を進める研究計画であった。これまでの実験で葉緑体in vitro翻訳系に蛍光標識アミノアシルtRNAを加え反応産物をトリストリシンSDS-PAGEで分析したことろ、ごく微量のAUG-2から始まる約6kDの翻訳産物の検出に成功した。また、強力なUTRを用いてAUG-2から始まる翻訳を活性化させると、これに比例して下流のndhKシストロンの翻訳が活性化されることがわかった。このことから、リボソームは内部配列を翻訳しながら進み下流のndhKシストロンの翻訳開始に再利用されることが示唆された。また、市販の大腸菌S30画分を用いてndhC/ndhK mRNAを翻訳させたところ、ndhK産物にあたるバンドが検出されたことから、下流のndhKシストロンの翻訳再開始には葉緑体固有のトランス因子は特に必要ではなく、mRNAの2次構造など基本的な翻訳機構で再開始が制御されている可能性が示唆された。これらの成果を得たことは、本年度の研究目標を十分に達成できたといえる。平成23年度は、『1シストロン2翻訳開始機構』仮説のうち「機構II」の分子機構について、(1)リボソーム(又は30Sサブユニット)は何処に入るか、何処を識別するか、(2)リボソームは内部配列を翻訳しながら進むかの2点に焦点を絞り解析を進める研究計画であった。これまでの実験で、上流シストロンであるndhCの5`UTRと開始コドンAUGを取除いたmRNAを用い欠失あるいは置換変異を導入することにより、ndhCシストロン中央部の40ntがリボソームエントリーサイト候補として同定され、ndhCシストロン内に3個ある同じフレームのAUGのうち上流から2番目のAUG-2がリボソームの入り口であることが明らかとなった。また、ndhK開始コドン直前の40ntが翻訳の再開始に必須な領域であることも明らかとなった。さらに、葉緑体in vitro翻訳系に蛍光標識アミノアシルtRNAを加え反応産物をトリストリシンSDS-PAGEで分析したことろ、AUG-2から始まる約6kDの翻訳産物の検出に成功した。
糖尿病性血管合併症における血中Smad1の測定系構築と有効性の評価

糖尿病による血管合併症の発現時における血管構成細胞内でのSmad1の役割を明らかにするために、2型糖尿病における動脈硬化発症・進展を早期に診断する有用な指標としての可能性を検討した。(1)生体内には、非リン酸化Smad1、C末リン酸化Smad1、リンカー部分リン酸化Smad1が存在し、それらの測定系の中における、正常および糖尿病での血中Smad1のプロファイルを作成した。(2)ストレプトゾトシン誘導糖尿病モデルを使用し、血中Smad1を含む、関連分子群の変化を糖尿病の進行にあわせ、経時的に評価し、そのsurrogate markerとして、血中MGPを同定した。(3)患者の血清MGP値と腹部大動脈石灰化スコアとの間に負の相関を認めた。MGP値のSNPsの違いは、血清MGP濃度とは独立して、血管合併症の進展のリスクであり、糖尿病患者においてcriticalであることを明らかにした。(1)血中Smad1測定糸の開発ヒトSmad1を抗原としたモノクローナル抗体を用いた、IgGからF(ab')2、さらにFabまで分離させ、各々のペルオキシダーゼならびにβガラクトシダーゼ標識抗体を作製した。高感度化の条件にはFc部位の除去が必要であり、同条件を満たした標識抗体を使用することで、IgGを用いたELISA系に比べ感度を1001000倍増加させることに成功した。現在、36種類のモノクローナル抗体の全てについて標識化を施し、抗原認識部位の違いを見分け、最も反応の良い抗体の組み合わせを調整中である。(2)糖尿病モデル動物における血中Smad1の測定ストレプトゾトシン誘導糖尿病モデルを用いた検討を実行中であり、血中Smad1測定の条件が整った後、他の心血管イベント予測バイオマーカーとの比較を行う予定である。(3)血液のバンク化倫理委員会にて承認された対象患者の検体を順次サンプリングしている。糖尿病患者を中心に行っており、透析患者、CKDのステージごとに分類した患者の検体を収集しそいる。これらの患者については、頸動脈エコー、PWVを継続して検査しでいる。(1)血中Smad1測定糸の開発ヒトSmad1を抗原としたモノクローナル抗体を用いて、IgGからF(ab')2、さらにFabまで分離させ、各々のペルオキシダーゼならびにβガラクトシダーゼ標識抗体を作製した。糖尿病患者を中心に行っており、透析患者、CKDのステージごとに分類した患者の検体を収集している。これらの患者については、頸動脈エコー、PWVを継続して検査している。本申請代表者らは、IV型コラーゲンの制御因子であるSmad1の発現誘導、ないしはそのリン酸化による活性化機構をin vivo, in vitroで解析し、糖尿病による血管合併症の発現時における血管構成細胞内でのSmad1の役割を明らかにしようとした。またSmad1は、2型糖尿病における動脈硬化発症・進展を早期に診断する有用な指標になり得ると考え、既知の動脈硬化リスクファクターと血中Smad1を経時的に測定し、頚動脈エコーや脈波伝播速度な.どで動脈硬化康をモニターすることより、血中Smad1の変動と動脈硬化度の関係を明らかにした。(1)血中Smad1の分子学的評価:生体内には、非リン酸化Smad1、C末リン酸化Smad1、リンカー部分リン酸化Smad1が存在することがわかり、それらが測定系の中で、どのようにとらえられるかを分析し、正常および糖尿病での血中Smad1のプロファイルを作成した。これらの、バイオマーカーとしての意義として、腎組織内でのSmad1の活動性に関連を見出した。(2)糖尿病モデル動物における血中Smad1の測定:Smad1過剰発現マウスにストレプトゾトシンを投与し、糖尿病を誘導した。

血管合併症をより促進させたモデルを用い、アルブミン尿や代謝異常の程度、実際のモデルマウスでの大小血管病変および石灰化などの指標と相関関係の有無を評価しながら、血中Smad1を含む、関連分子群の変化を糖尿病の進行にあわせ、経時的に評価し、そのsurrogate markerとして、血中MGPを同定した。(3)血中Smad1測定系の評価ならびに動脈硬化度との相関解析:患者の血清MGP値と腹部大動脈石灰化スコアとの間に負の相関を認めた。血清MGP値のSNPsの違いによる濃度差は検出されなかったことから、血管局所すなわち血管構成細胞内での異常が血管合併症にとってcriticalであることが明らかとなった。
レーザー照射後の歯髄石灰化機構におけるフリーラジカルとHSPの役割と解明

現在,歯髄保存療法には,MTAや水酸化カルシウム製剤などを使用した直接覆髄法が適応されている.しかし,修復材料との接着性の低下や塩基性のpHのため,歯髄組織の壊死が生じ細菌感染を容易にしてしまうなどの問題点も残っている.本申請では,半導体レーザーの光線力学療法を応用した薬剤を使用しない歯髄象牙質再生療法の確立を目指している.660nm低出力半導体レーザー(20mW)をヒト歯髄培養細胞に0,1,5,10分間レーザー照射を行うことで,培養30日目のvon Kossa染色とアリザリンレットS染色において,照射時間に依存してvon Kossa染色とアリザリンレットS染色の陽性反応の増強と石灰化結節の形成増大が認められた.また,形成された石灰化結節数の計測を行ったところ,レーザーの照射時間に依存して,石灰化結節数の増加が認められた.この石灰結節の形成機序を検索したところ,レーザーの照射時間に依存して,培養15日目をピークとしたALP活性の上昇が認められた.また,レーザー照射後24時間後の細胞増殖能を検索したところ,10分間照射を行うことで細胞数の増加が認められた.この増殖した分化能の検索のため,ALP染色を行ったところ,レーザーの照射時間に依存して,ALP陽性反応を有する細胞数の増加が認められた.以上の結果から,ヒト歯髄培養細胞に半導体レーザー照射を行うことで,照射時間に依存して細胞数の増加が認められた.その増加した細胞は,象牙芽細胞や歯髄細胞中の未分化な歯髄幹細胞が硬組織形成を有する細胞に分化することで,ALP活性を介したリン酸カルシウムの形成を促進させることが示唆された.現在,歯髄保存療法には,MTAや水酸化カルシウム製剤などを使用した直接覆髄法が適応されている.しかし,修復材料との接着性の低下や塩基性のpHのため,歯髄組織の壊死が生じ細菌感染を容易にしてしまうなどの問題点も残っている.本申請では,半導体レーザーの光線力学療法を応用した薬剤を使用しない歯髄象牙質再生療法の確立を目指している.660nm低出力半導体レーザー(20mW)をヒト歯髄培養細胞に0,1,5,10分間レーザー照射を行うことで,培養30日目のvon Kossa染色とアリザリンレットS染色において,照射時間に依存してvon Kossa染色とアリザリンレットS染色の陽性反応の増強と石灰化結節の形成増大が認められた.また,形成された石灰化結節数の計測を行ったところ,レーザーの照射時間に依存して,石灰化結節数の増加が認められた.この石灰結節の形成機序を検索したところ,レーザーの照射時間に依存して,培養15日目をピークとしたALP活性の上昇が認められた.また,レーザー照射後24時間後の細胞増殖能を検索したところ,10分間照射を行うことで細胞数の増加が認められた.この増殖した分化能の検索のため,ALP染色を行ったところ,レーザーの照射時間に依存して,ALP陽性反応を有する細胞数の増加が認められた.以上の結果から,ヒト歯髄培養細胞に半導体レーザー照射を行うことで,照射時間に依存して細胞数の増加が認められた.その増加した細胞は,象牙芽細胞や歯髄細胞中の未分化な歯髄幹細胞が硬組織形成を有する細胞に分化することで,ALP活性を介したリン酸カルシウムの形成を促進させることが示唆された.
有機触媒による光学活性4級炭素構築法の確立と生物活性化合物合成への展開

Stetter反応による脂肪族系6員環形成の基質としては単純な鎖状系では起こりにくいことがわかり、6員環内に置換基を持つような基質での環化を試みたところ、マロン酸誘導体で反応が進行することが明らかとなった。そこで光学活性な環化生成物を得ることをふまえ、光学活性なアゾリウム塩を合成に繋がる。そのアゾリウム塩のデザインとしては軸不斉を有する新規なアゾリウム塩にターゲットを絞り合成を試みた。これまで軸不斉を有するアゾリウム塩は報告されていない。しかし、アゾリウム塩より求核性のカルベンを発生させるために芳香環との共鳴構造は非常に重要と考えられる。そこで軸不斉を誘起する骨格としてシンプルなビフェニル環を用い、直接アゾリウム環が導入できないか検討したところ、チアゾール誘導体はスズやボロン酸を用いることなく、Heck反応により直接チアゾール館を導入でき、ビアリール構造をもつチアゾリウム塩の簡便な合成法を確立できた。得られたチアゾリウム塩の反応性をビフェニル部分の影響、4級アルキル化に用いるハロゲン化アルキルの影響、塩基の影響などの面から調査した。その結果、ビフェニル部位の構造の影響は反応性にはあまり影響ないことが明らかとなった。一方、触媒効率を向上させるためには、新たな方法論による試みが必要であると考え、その方法としてラルオラスケミストリーに着目した。ライトフルオラス触媒とヘビーフルオラス触媒、両タイプのフルオラスチアゾリウム塩は市販のチアゾール誘導体と対応するフルオラス化合物より1550%の収率で合成した。そして、これらのフルオラス触媒はStetter反応において従来の触媒とほぼ同等の触媒活性を示し、ヘビーフルオラスの触媒では90%という高収率で四級炭素の構築に成功した。また、ライトフルオラス触媒ではフルオラス固相抽出法、ヘビーフルオラス触媒では液相-液相抽出法を用いることで、触媒活性を有する化合物が回収できることを明らかにした。申請者はStetter反応による4級炭素構築法をすでに確立しており、本年度はこれまで主に利用してきたサリチル酸誘導体以外の基質に対する反応性を調査するとともに光学活性体の合成が可能にするための新しい触媒の合成法の確立を目指し検討した。まず、新規な基質の代表として芳香環を含まない脂肪族系の基質での検討から始めた。脂肪族系基質はδ-ラクトンやε-ラクトン類縁体から合成を行い、いずれの原料も比較的環化しやすい五員環または六員環を形成するために選択した。ラクトンはDIBALでラクトールとした後Wittig反応によりα、β-不飽和エステルとし、生ずる水酸基を酸化してStetter反応の基質を合成した。その結果、五員環形成は容易に起こるものの、六員環形成は単純な鎖状系では起こりにくいことが明らかとなった。そこで置換基を導入し環化を試みたところ反応が進行した。現在はジェミナル置換基の導入した基質での反応を検討し、最適化を行っている。基質の拡張を検討するとともに光学活性なアゾリウム塩を合成するため、Endersらの触媒を基本とする触媒設計とラセミ体での合成法について検討を行った。彼らの触媒はその原料が医薬原料と言うことで多量に入手可能である反面、塩基性条件下で不安定な上、一部の基質には有効に働くものの一般性の低い触媒であった。そこでまず基質特異性の低さを改善するために触媒構造に構造修飾可能な部位を数カ所導入し、各基質に最適な触媒が簡便に合成できるよう、そのラセミ体での合成法を確立することにした。

その合成法としてはグリシン誘導体より容易に合成可能なβ-ケト-α-アミノ酸を利用し、ケトンの立体選択的還元反応により触媒前駆体とした。得られたβ-ヒドロキシ-α-アミノ酸のエステル部分は有機金属試薬で3級アルコールとした後、立体選択的還元で得られた水酸基と環状アセタールを構築、アミノ基部分はアゾリウム塩の構築の足がかりとした。この合成法により触媒中に可変部位を数カ所持つアゾリウム塩の合成法が確立できた。現在はエナンチオ選択的な還元反応を用いたβ-ヒドロキシ-α-アミノ酸の合成を行い、アゾリウム塩とした後、それぞれの不斉誘起の能力について検討している。有機触媒とは触媒活性を有する有機化合物で、化合物の変換、精製、及び構造解析が容易であり、水分や空気に対する安定性が高いといった金属触媒にはない特徴を持っている。しかし、これらの反応は実用的応用例が少なく、また、触媒反応としては使用される触媒量が多く、この点も実際の利用頻度が増えない原因ともなっている。本年度は、これらの利用範囲を広げることも含め、アゾリウム塩が触媒する反応の拡大と触媒の有効利用に関して検討を行った。分子内Stetter反応の報告は、サリチルアルデヒド誘導体のような、分子内に芳香族を含む基質や脂肪族アルデヒドでの5員環構築がほとんどである。よりこの反応の用途を広げるためには、脂肪族アルデヒドを基質として6員環を構築する方法を確立することが必要と考えられた。いくつかのアプローチにより環化前駆体をデザインし、その基質の合成を行い、Stetter反応を検討したところ、マロン酸エステルより誘導した基質では78%で目的物を得ることができた。これらの結果より、ジェミナル置換基を有する化合物が6員環形成において有利であることがわかった。これは、Thorpe-Ingold効果が、分子内Stetter反応においても有効に機能していることを明らかとした。一方、触媒効率を向上させるためには、新たな方法論による試みが必要であると考え、その方法としてフルオラスケミストリーに着目した。ライトフルオラス触媒とヘビーフルオラス触媒、両タイプのフルオラスチアゾリウム塩は市販のチアゾール誘導体と対応するフルオラス化合物より1550%の収率で合成した。そして、これらのフルオラス触媒はStetter反応において従来の触媒とほぼ同等の触媒活性を示し、ヘビーフルオラスの触媒では90%という高収率で四級炭素の構築に成功した。また、ライトフルオラス触媒ではフルオラス固相抽出法、ヘビーフルオラス触媒では液相一液相抽出法を用いることで、触媒活性を有する化合物が回収できることを明らかにした。この方法を利用することでそれぞれの触媒は5回再利用することができ、回収後の化学収率は4050%で、どちらもほぼ同等に触媒作用を維持していることがわかった。残念ながら、いずれの触媒も再利用により当初の触媒活性が低下しており、今後この点を改善する必要があることが明らかとなった。Stetter反応による脂肪族系6員環形成の基質としては単純な鎖状系では起こりにくいことがわかり、6員環内に置換基を持つような基質での環化を試みたところ、マロン酸誘導体で反応が進行することが明らかとなった。そこで光学活性な環化生成物を得ることをふまえ、光学活性なアゾリウム塩を合成に繋がる。
RFLPを用いた皮膚悪性腫瘍における染色体欠失の検索

本研究では、皮膚悪性腫瘍のなかでも、近年その発症頻度が急速に増加しつつある基底細胞癌(basal cell carcinoma;BCC)に関わる癌抑制遺伝子について解析を行なった。まず、種々の悪性腫瘍においてその変異が高頻度に認められているp53遺伝子の点突然変異の有無に関して11例のBCCについてPCR-SSCP(polymerase chainreaction-single strand conformation polymorphism)を用いて、p53遺伝子のexon2から11における変異の検出を試みた。しかし、解析した限りでは、11例のうちどの症例においても、p53遺伝子の何れのexonにも変異を示す所見は見い出せなかった。次に、BCCを多発する遺伝性疾患であるGorlin症候群(基底細胞母斑症候群)において報告されている第9番染色体長腕における欠失について、10例のBCCに対し、9q31-34、9q31をそれぞれ検出するプローブD9S28、D9S29を用いてRELPのLOH(loss of heteozygosity)を検索した。その結果、D9S28ではRFLPinformative1例のうち1例、D9S29ではinformative4例のうち1例においてLOHが検出された。以上のの研究結果から、本研究によって、BCCにおいては癌抑制遺伝子p53の突然変異はその発症に関与する可能性が少ないことが明らかになり、一方、第9番染色体長腕の欠失はBCCにおいて高頻度に検出されることから、この領域の近傍にBCCに関わる新たな癌抑制遺伝子の存在が示唆された。ヒトの皮膚悪性腫瘍の発症に関しては、紫外線や一部の化学発癌物質などの関与が推定されているが、未だにそのメカニズムは解明されていない。近年、癌抑制遺伝子、即ち、正常細胞ではその遺伝子産物が細胞の癌化を抑えており、変異や染色体の欠失によりその正常な遺伝子産物が失われることが癌化につながるという概念が提唱されていたが、この数年、分子生物学の急速な進歩により、ヒトゲノムの解析が可能となり、RFLPをもちいて正常組織と癌組織を比較することによって、特定の染色体の欠失を同定し、癌抑制遺伝子の存在を明らかにすることができるようになってきた。本研究は、この方法をヒト皮膚悪性腫瘍ゲノムの解析に導入し、特定の皮膚悪性腫瘍に共通する染色体欠失を遺伝しレベルで検索することにより、その発症に関わる癌抑制遺伝子にアプロ-チしようとするものである。このLOH(Loss of heterozygosity)を検出し、腫瘍に共通する染色体欠失をDNAレベル解析するには、出来るだけ多くの検体が必要なので、本年度はまず、手術的に切除した皮膚悪性腫瘍組織、および同一患者の白血球を採取することに勤めた。得られた腫瘍および白血球からそれぞれゲノムDNAを抽出し、それらを定量の後、その一部を制限酵素処理に供した。解析のマ-カ-プロ-ブとして、本年度は、現在のところ最もサンプル数の多い基底細胞癌の組織のDNAとその個体の正常DNAを制限酵素処理し、癌抑制遺伝子Rbのマ-カ-プロ-ブであるp7F12、p68RS2.0、p53のプロ-ブYNZ22を用いてハイブリダイゼ-ションを行なった。それぞれのHybridizationにおいて約半数がinformative,それぞれの遺伝子についてヘテロ接合体であり、2つのalleleを区別することができた。しかし、LOHは見られていない。従って、すくなくともこの二つの癌抑制遺伝子については基底細胞癌の発症に関与する遺伝子とは考えにくい結果である。次年度には、他の染色体領域について解析を進める計画である。
生鉱物(耳石・骨・歯)におけるカルシウム動態の微細構造的研究

耳石・骨や歯は、大量のカルシウム塩を含むため硬く、生鉱物と総称される。本研究では、ピロアンチモン酸法を用いて代謝的に活性なカルシウムを沈澱させ、薄切の支障となる貯蔵性のカルシウム塩は塩化アンモニウムで選択的に脱灰して、これらの組織における活性なカルシウムの分布をしらべ、以下のことが明らかになった。1.従来のピロアンチモン酸法は、固定が悪く沈澱の局在もあまり正確でないが、ピロアンチモン酸にグルタールアルデヒドを併用すると、固定が改善され沈澱の分布がより正確になることが分かった。2.塩化アンモニウムで耳石や幼若な骨は脱灰されたが、歯はほとんど脱灰されなかった。塩化アンモニウムによる脱灰後も沈澱はよく保存され、沈澱の局在に影響は見られなかった。3.放射性カルシウムを投与した動物を用い、塩化アンモニウムによる脱灰を液体シンチレーションカウンティングでしらべた。2週間で、骨から50-90%程度の放射性カルシウムが脱灰された。4.アマガエル内リンパ嚢の炭酸カルシウム結晶周囲に、カルシウムを含む沈澱が観察された。この沈澱は結晶の成長時に増加し、結晶表面でのカルシウムの出入りと結晶の付加成長が推測された。5.哺乳類内耳の耳石周囲、耳石膜に多量のカルシウムを含む沈澱が見られた。また、耳石周囲に一致して、メテナミン銀法で強陽性を示す物質が存在し、この物質が結晶の生成に関与している可能性が推測された。6.骨では、骨芽細胞の粗面小胞体、破骨細胞の刷子縁や空胞などにカルシウムの沈澱が多量に観察された。骨などの生鉱物におけるカルシウムイオンの局在をしらべるため、次の2つの問題点を重点的に研究し、良好な結果を得た。1.カルシウムイオンを組織内に正確に沈澱させる方法を検討した。その結果、従来のピロアンチモン酸法は固定が悪いうえに沈澱の局在も不正確であることが判明した。しかし、ピロアンチモン酸法にグルタ-ルアルデヒドを併用すれば、固定が改善され、沈澱の局在も生化学的なカルシウムイオンの分布と良く一致することを明らかにした。2.薄切の支障となる炭酸カルシウムや骨は除去するが、ピロアンチモン酸・カルシウム沈澱物には影響を与えない脱炭方法を捜した。実験の結果、塩化アンモニウム溶液で処理する方法が良好であった。脱灰のメカニズムは、CaCO_3+2NH_4Cl=CaCl_2+2NH_3+CO_2+H_2Oと考えられる。炭酸カルシウムは完全に消失した。メカニズムは不明であるが、骨も一部脱灰されて試料を容易に切ることができた。残念ながら、歯には余り有効ではなかった。一方、カルシウムを含む沈澱は良く保存され、その局在を電顕で明瞭に観察できた。1と2の手技を併用して下記のことが明らかとなった。(1)アマガエル内リンパ嚢の結晶を包んでいる有機物質の部位に一致して沈澱が観察された。(2)哺乳類の内耳平衡斑では、耳石周囲に多量の沈澱が見られた。(1)、(2)の所見はこれらの結晶が付加的に成長することを示す。このデ-タは、私が他の方法で得た結論と良く一致する。また、魚類から哺乳類まで炭酸カルシウム結晶の形成機構が同じであることが推測された。(3)ラットの骨において、骨芽細胞の粗面小胞体腔、破骨細胞の刷子緑や空胞様構造物に沈澱を認めた。

現在上述の方法を用いて骨化のメカニズムや骨におけるカルシウム代謝を研究している。本年度は、研究実施計画に従って骨を中心に研究を行い、次のような結果を得た。1.放射性カルシウムを投与した動物の骨を用い、塩化アンモニウム溶液による処理で骨がどの程度脱灰されるかしらべた。液体シンチレ-ションカウンティングで測定すると、2週で50ー90%程度の放射性カルシウムが溶出し、試料に対する塩化アンモニウム溶液の量が多いほど脱灰速度は速かった。しかし、どの様な機構で骨が脱灰されるかは不明なので解明が必要である。2.塩化アンモニウムで処理した骨と処理しない試料を電子顕微鏡で比較すると、塩化アンモニウムによる脱灰後もカルシウムを含む沈澱はよく保存され、沈澱の局在に差異は見られなかった。したがって、脱灰後の試料から得られたカルシウムイオンの局在に関するデ-タは、非脱灰のものと同等に信頼できると考えられる。3.ピロアンチモン酸法を使い、非脱灰の試料で膜内骨化におけるカルシウムイオンの局在を調べた。骨芽細胞の粗面小胞体や破骨細胞の空胞などにカルシウムの沈澱が多量に観察された。これらの結果は論文として現在印刷中である。4.軟骨内骨化におけるカルシウムイオンについても検討した。カルシウムイオンはおそらく細胞間を輸送されると推測されたが、その濃度が低いためかピロアンチモン酸法では明確な結果を得ることができなかった。現在用いている方法では、カルシウムイオン検出の感度が十分に鋭敏ではないので、文献にみられる種々のピロアンチモン酸固定法を検討した。しかし、感度を上げれば、カルシウムを含まない非特異的な沈澱も増える傾向があり、特異性を保持しつつ感度を上げるのは困難であった。平成4年度は、今までの成果を発展させて,次のような進展があった。しかし、歯については、耳石や骨で成功したような新しい選択的脱灰方法を見つけることができなかった。1.従来のピロアンチモン酸法は、固定が悪く沈澱の局在もあまり正確でないが、ピロアンチモン酸にグルタールアルデヒドを併用すると、固定が改善され沈澱の分布がより正確になることが分かった。2.塩化アンモニウムで耳石や幼若な骨は脱灰されたが,歯はほとんど脱灰されなかった。歯にも応用できるような選択的脱灰法の開発が待たれる。3.骨では、骨芽細胞の粗面小胞体、破骨細胞の刷子縁や空胞などにカルシウムの沈澱が多量に観察された。4.塩化アンモニウムによる脱灰後も沈澱はよく保存され、脱灰前後で沈澱の局在に差異は見られなかった。5.放射性カルシウムを投与した動物を用い、塩化アンモニウムによる脱灰の程度を液体シンチレーションカウンティングでしらべた。2週間で、骨から50-90%程度の放射性カルシウムが脱灰された。6.哺乳類の内耳平衡斑では、耳石周囲のカルシウムを含む多量の沈澱がみられる部位に一致してメテナミン銀法で強陽性を示す物質が存在することがわかった。このメテナミン強陽性の物質が結晶の生成に関与している可能性が示唆された。7.ラット胎仔の内耳耳石が胎生19日頃から急増することが分かった。この時期の内耳をモデルとしてカルシウムイオンの輸送経路の解明を続けている。
胃癌腹膜播種における腹腔内微小環境の免疫担当細胞の役割と機能解析

癌微小環境における免疫病態は様々な癌種において重要な役割を担うとされるが、胃癌腹膜播種における腹腔内の免疫状態に関して報告は少なく、未知の部分が多いのが現状である。本研究では、腹膜播種結節や癌性腹水を用い、免疫担当細胞の状態を評価することとした。また癌関連線維芽細胞によるTリンパ球の機能低下メカニズムの解析、癌性腹膜炎モデル作成と各種抗癌剤投与時における免疫担当細胞の役割と経時的変化の検討を行うことを目的とした。胃癌腹膜播種の免疫状態を解明することは、効果の期待できる症例のバイオマーカーの同定や、抗腫瘍免疫ネットワークの総合的制御によるがん治療法の開発につながり重要であると考える。
アミントランスポーター遺伝子群と精神疾患

臨床遺伝学的背景から精神障害には環境因のみでなく遺伝負因の関与も大きいと考えられる.その遺伝様式は多因子遺伝と考えられ,薬理学的特徴から疾患との関連が予想される遺伝子の解析によって病因遺伝子に近づくファンクショナルクローニングが盛んになっている.私は,コカインなど精神作用物質や三環系抗うつ剤が結合する神経終末のアミントランスポーター遺伝子群の発現と精神障害との関連に注目した.まず,ドーパミントランスポーター遺伝子に新たにいくつかの多型を発見した.また,セロトニントランスポーター遺伝子には,そのプロモーター領域上流に機能性多型が存在することが報告されているが,詳細にこの多型を検討し,これまで報告のある多型が,さらに細かな多型に別れることを発見した.これらアミントランスポーター遺伝子中の多型を用い,精神障害患者および健常対照者を用いて解析を行っている.対象としてICD-10によって診断された精神分裂病群,気分障害群,不安性障害群,アルコール性障害群を精神障害群として用い,健康対照群と比較した.遺伝子DNAは,対象者の血液から白血球分画を取出し,常法を用いて精製している.この遺伝子DNAを用い,ドーパミントランスポーター遺伝子については,私の教室ですでに報告しているvariable numberof tandem repeats(VNTR)多型と,発見した新規多型を解析した.一方,セロトニントランスポーターについては,細かく解析したプロモーター近傍の多型と,報告されているイントロン2多型を解析する.これらの結果を統計学的に解析し,病態との関連を確認する予定である.臨床遺伝学的背景から精神障害には環境因のみでなく遺伝負因の関与も大きいと考えられる.その遺伝様式は多因子遺伝と考えられ,薬理学的特徴から疾患との関連が予想される遺伝子の解析によって病因遺伝子に近づくファンクショナルクローニングが盛んになっている.私は,コカインなど精神作用物質や三環系抗うつ剤が結合する神経終末のアミントランスポーター遺伝子群の発現と精神障害との関連に注目した.まず,ドーパミントランスポーター遺伝子に新たにいくつかの多型を発見した.また,セロトニントランスポーター遺伝子には,そのプロモーター領域上流に機能性多型が存在することが報告されているが,詳細にこの多型を検討し,これまで報告のある多型が,さらに細かな多型に別れることを発見した.これらアミントランスポーター遺伝子中の多型を用い,精神障害患者および健常対照者を用いて解析を行っている.対象としてICD-10によって診断された精神分裂病群,気分障害群,不安性障害群,アルコール性障害群を精神障害群として用い,健康対照群と比較した.遺伝子DNAは,対象者の血液から白血球分画を取出し,常法を用いて精製している.この遺伝子DNAを用い,ドーパミントランスポーター遺伝子については,私の教室ですでに報告しているvariable numberof tandem repeats(VNTR)多型と,発見した新規多型を解析した.一方,セロトニントランスポーターについては,細かく解析したプロモーター近傍の多型と,報告されているイントロン2多型を解析する.これらの結果を統計学的に解析し,病態との関連を確認する予定である.
リサイクルアルミニウム材の表面清浄技術としての金属間化合物の選択溶解の応用

アルミニウム表面に露呈する金属間化合物FeAl_3はその量が多ければ多いほど耐食性や表面処理性に悪影響を及ぼすことは広く知られている。この鉄はアルミニウムマトリックスにはほとんど固溶体として溶けず、金属間化合物FeAl_3の形態をとってマトリクス中に分散している。電気化学的な表面処理,すなわちアルミニウム表面のFeAl_3粒子だけを選択溶解除去する方法が本補助金で研究された。提示されている処理方法の一つは0.1M Al(NO_3)_3水溶液中で試料を-2.0Vvs.Ag/AgClで1000秒間保持し、その後直ちに0.0Vvs.Ag/AgClで1000秒以上保持する電気化学的処理方法である。表面SEM観察によれば、アルミニウム中に鉄含有量にもよるが、0.3%Feまで位のアルミニウムは、この方法によりFeAl_3粒子のない表面が得られた。また左紀の方法を更に工夫した方法を行った。更に上記の研究を更に進め、より効率的な処理方法を探索した。すなわちAl-Fe合金試片を製作し,その表面のFeAl_3の金属間化合物だけを選択溶解除去する方法を電位や溶液種、処理時間を変え、試行錯誤的に研究した。これまで得られた最も効果的な表面処理条件は17%HNO_3水溶液中で-2.0Vvs.Ag/AgClで1000s間後Ovvs.Ag/AgClで1000s保持する電気化学的方法が提示された。この方法により表面には更に金属間化合物の全くないアルミニウム表面が得られた。これらの処理は今までのリサイクルアルミニウムのカスケード使用から本来のリサイクル使用(products-to-products)への表面処理からの支援技術の一方法を提案した。68%HNO_3水溶液中での処理では試料番号F1の表面は金属間化合物の無い表面が得られた。しかし、試料番号F3の表面は一部溶け残った金属間化合物が観察された。34%HNO_3と17%HNO_3水溶液ではFl、F3共に金属間化合物の無い表面が得られた。9%HNO_3水溶液ではF1とF3共一部溶け残った金属間化合物が観察された。4%HNO_3水溶液ではF1、F3共に金属間化合物が残った。FeAl_3を完全に除去するにはHNO_3水溶液の濃度には最適範囲があり、本研究の条件下では1734%HNO_3溶液範囲であることがわかった。2 Al-Fe合金、純アルミ、金属間化合物、純鉄の分極曲線17%HNO_3水溶液を用いその溶液中での純アルミニウム、金属間化合物、純鉄、Al-Fe合金試片の分極曲線を調べた。純鉄の自然腐食電位は約-150mV位でほとんど分極しない系である。また、この試片は溶液へ浸漬後、表面から激しくガス発生が起こり、しばらくすると刺激臭のある赤褐色の気体を発生し、試片自体が溶失していった。純アルミニウム、金属間化合物の自然腐食電位はほぼ-200mVを示す。純アルミニウムでは-360mV位で極大カソード電流が流れた。-1,050mVより卑にカソード分極できなかった。金属間化合物では-900mV位から、表面から発生する気体の泡により電流値が影響を受け、得られるカソード分極曲線が不規則になった。Al-Fe合金はほぼ同じ形状を示していたが、試料番号F1には-360mV位で極大カソード電流が流れた。共に表面から激しく発生するガス(刺激臭有り)が観察された。また、-2.0Vまで分極することができなかった。

アルミニウム表面に露呈する金属間化合物FeAl_3はその量が多ければ多いほど耐食性や表面処理性に悪影響を及ぼすことは広く知られている。この鉄はアルミニウムマトリックスにはほとんど固溶体として溶けず、金属間化合物FeAl_3の形態をとってマトリクス中に分散している。電気化学的な表面処理、すなわちアルミニウム表面のFeAl_3粒子だけを選択溶解除去する方法が本補助金で研究された。提示されている処理方法の一つは-0.1M A1(NO_3)_3水溶液中で試料を-2.0V vs.Ag/AgClで1000秒間保持し、その後直ちに0.0V vs.Ag/AgClで1000秒以上保持する電気化学的処理方法である。表面SEM観察によれば、アルミニウム中に鉄含有量にもよるが、0.3%Feまで位のアルミニウムは、この方法によりFeAl_3粒子のない表面が得られた。また左記の方法を更に工夫した方法を行った。Al-Fe合金試片を作製し、その表面のFeAl_3の金属間化合物だけを選択溶解除去する方法を電位や溶液種、処理時間を変え、試行錯誤的に研究した。これまで得られた最も効果的な表面処理条件は17%HNO_3水溶液中で-2.0V vs.Ag/AgClで1000s間後0V vs.Ag/AgClで1000s保持する電気化学的方法が提示された。この方法により表面には更に金属間化合物の全くないアルミニウム表面が得られた。これらの処理は今までのリサイクルアルミニウムのカスケード使用から本来のリサイクル使用(products-to-products)への材料学的な支援技術の一方法を提案した。