hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多刺激応答性スマートナノファイバーの創製

本研究課題では、電気・音・光などの複数の物理刺激によって光学的な性質が可逆変化する、有機-金属ハイブリッドナノファイバーの創製を企てた。芳香環で架橋したビピロールと金属イオンを強固な配位結合で連結することによる、まったく新しい金属-有機一次元配位ポリマーの開発を行っている。本研究課題に取り組む過程において我々は、ピロール誘導体およびそれを組み込んだ鎖状および環状オリゴピロールの合成と、それらの金属錯体の合成に関して豊富な経験と優れた技術を有する内蒙古医科大学薬学院(中国)との国際共同研究を開始した。光や電気に応答して構造を変化させるポリマーの基本ユニットとして、アゾベンゼンやジチエニルエテンの両端にエステル基やホルミル基を有するピロールユニットを導入した化合物の合成を行い、それらが紫外光と可視光で可逆な光異性化反応を示すことを確認した。上記金属-有機一次元配位ポリマーの開発を行う一方で、固体状態において、紫外光に応答して赤色発光が白色発光に変化する化合物の合成に成功した。π共役が途切れた環状構造を有するオリゴピロールとジチエニルエテンを連結した環状化合物を合成し、それをBF2錯体(BODIPY)として発光効率を高めた。その置換基を様々に構造修飾することで固体発光特性を導き、さらに溶液および固体状態で可逆な光異性化反応を可能にする構造を見出した。白色発光を与える固体発光材料は希有であり、加えて光に応答して発光色が変化する機能を有する化合物はこれまでに前例がない。内蒙古医科大学薬学院(中国)における共同研究グループの立ち上げのため、当初の研究スケジュールに遅れが生じた。また、本研究課題に取り組む過程において見出した別途発明10件の特許出願に予定外の時間を要した。前年度までに開発した金属-有機一次元配位ポリマーは、現在までに音響配向を与えていないため、より長い構造を形成するための置換基の導入や錯体の構築を行う。一方、フォトクロミックユニットを組み込んだ金属-有機一次元配位ポリマーを合成し、光異性化挙動、フォトクロミズム、光異性化前後での構造変化を調査する。加えて、白色発光を与える固体発光環状化合物の発光メカニズムを、種々の分光法によって明らかにする。また、本研究課題に取り組む過程において見出した別途発明に関連する周辺発明の追加特許出願を行う。本研究課題では,電気・音・光などの複数の物理刺激によって光学的な性質が可逆変化する,有機-金属ハイブリッドナノファイバーの創製を企てた。芳香環で架橋したビピロールと金属イオンを強固な配位結合で連結することによる,まったく新しい金属-有機一次元配位ポリマーの開発を行っている。多段階の合成ステップを経て末端にホルミル基を有する有機配位子の前駆体を合成した。そのホルミル基にアミンを作用させ,イミン窒素にベンジル基を有するLBz,長鎖アルキル基を有するLC6とLC12をそれぞれ75-96 %の収率で得た。これらを酢酸パラジウムと混合することで,金属との共有結合と配位結合からなる金属-有機一次元配位ポリマーを合成した。それぞれ得られたポリマーの構造や物性について各種分光測定およびHPLCを用いて調査した。加えて,TEMによるポリマーの直接観察を行った。クロロホルム/アセトニトリル溶媒を用いた気相-液相拡散法によってLC6の単結晶を得ることができ,X結晶構造解析に成功した。有機配位子としてLC6,金属にパラジウムを用いていくつかの条件でポリマー合成を検討した。ジクロロメタンを溶媒とし,配位子と酢酸パラジウムを混合して,撹拌すると,金属-有機配位ポリマーが得られた。ポリマーの溶解性を上げるために,ドデシル基を有するLC12-Pdを合成したところ,最も長いポリマーが形成していることがわかった。サイクリックボルタンメトリー測定により, LC12-Pdの電気化学的性質を調査したところ,多段階の可逆な酸化-還元波がそれぞれに確認され,ユニークなレドックス活性を示すことがわかった。ここまでに,新たなπ共役配位子を合成し,その置換基変換によるサイズや構造の制御,及び金属変換による光学的・電子的性質の制御ができるまったく新しい金属-有機一次元配位ポリマーの開発に成功した。目的とする化合物の合成を達成した。イミノ基を有する芳香環架橋ビピロールとパラジウム塩を混合することによる金属-有機一次元配位ポリマーの合成に成功し,その化合物に関する特許出願を行った。

π共役が途切れた環状構造を有するオリゴピロールとジチエニルエテンを連結した環状化合物を合成し、それをBF2錯体(BODIPY)として発光効率を高めた。その置換基を様々に構造修飾することで固体発光特性を導き、さらに溶液および固体状態で可逆な光異性化反応を可能にする構造を見出した。白色発光を与える固体発光材料は希有であり、加えて光に応答して発光色が変化する機能を有する化合物はこれまでに前例がない。内蒙古医科大学薬学院(中国)における共同研究グループの立ち上げのため、当初の研究スケジュールに遅れが生じた。また、本研究課題に取り組む過程において見出した別途発明10件の特許出願に予定外の時間を要した。研究はほぼ予定通りに進行しているため,当初の計画に従って,研究を進める。(1)ナノファイバーのサンプル溶液に100-1000 Hzの可聴音を照射し,直線二色性(LD)スペクトルを用いてスペクトル測定を行い,音応答性を調査する。(2)ナノファイバーを電気化学的に酸化・還元し,エレクトロクロミズムによる色の変化を目視で確認し,吸収スペクトルを用いてその電子状態の変化を明らかにする。(3)フォトクロミックユニットを組み込んだナノファイバーの光異性化挙動,フォトクロミズム,光異性化前後での構造変化および音響配向挙動を調査する。前年度までに開発した金属-有機一次元配位ポリマーは、現在までに音響配向を与えていないため、より長い構造を形成するための置換基の導入や錯体の構築を行う。一方、フォトクロミックユニットを組み込んだ金属-有機一次元配位ポリマーを合成し、光異性化挙動、フォトクロミズム、光異性化前後での構造変化を調査する。加えて、白色発光を与える固体発光環状化合物の発光メカニズムを、種々の分光法によって明らかにする。また、本研究課題に取り組む過程において見出した別途発明に関連する周辺発明の追加特許出願を行う。
サクションアンカー周辺地盤の応答特性に関する研究

浮体係留実験において得られた係留索張力を用いて、サクションアンカー-地盤の連成系の3次元応答解析を行うことにより、アンカー変位および周辺地盤の応力および間隙水圧分布等の応答特性を把握した。また、サクションアンカーの形状、地盤特性およびアンカーに作用する係留力の特性などを応答解析に取り入れて、サクションアンカーの把駐力に影響を及ぼす諸要因の定量的な検討を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)サクションアンカーのスカート長が長くなるにつれて、アンカー周面に作用する摩擦力が増大するため、サクションアンカーの変位は小さくなる。また、サクションアンカー変位の周波数応答においては、スカート長が長くなるにつれてピーク振動数が低い振動数領域へ移行する。このことより、スカート長が長くなれば、サクションアンカーから周辺地盤への逸散減衰効果が小さくなる。(2)サクションアンカー周辺地盤の変位分布について、加振振動数が高くなるにつれてアンカー外側近傍の地盤のみが振動しており、深さ方向への波動の伝播範囲は水平方向への伝播範囲に比べて小さくなる。これは、サクションアンカーが海底地盤表面に設置されていることで、水平方向へのアンカーからの波動の伝播は、深さ方向に比べて地盤による拘束が少ないことによるものと考えられる。(3)サクションアンカー内部の地盤については、加振振動数が低い場合にはアンカーと同じ運動をしているが、振動数が高くなるにつれてサクションアンカーとは異なる運動をする。(4)サクションアンカーの上端部分における間隙水圧の応答は、加振振動数が高くなるにつれて大きくなるが、サクションアンカー上端部分から離れるにつれて急激に間隙水圧の応答値は小さくなる。このことにより、サクションアンカーの上端部分に作用するサクションによる間隙水圧への影響範囲はアンカー半径の1倍程度であるものと推察される。
LHC加速器実験による超高エネルギー宇宙線の大気シャワーモデルの研究

私が参加しているLHCf実験は、CERN研究所のLHC(Large Hadron Collider)加速器を用いて実験室系で10^<17>eVのハドロン相互作用を測定することで、超高エネルギー宇宙線が地球大気と衝突する際の相互作用モデルを検証することを目的とした実験である。本年度は、当初のLHCのスケジュールでは、10月ごろにLHCfの測定を行う予定であったが、LHC加速器の故障により、測定は2009年に延期になってしまった。測定は行うことが出来なかったが、LHCf実験の準備が順調進み、夏には測定準備を完了することが出来たことは本年度の成果の1つであるといえるだろう。具体的には、まだビームラインへの設置が行われていなかったフロントカウンター検出器の設置を6月に完了し、2007年度末の段階で完全ではなかったデータ取得システムを完成させ、24時間安定稼動するシステムを構築することができた。ATLAS実験との同時データ取得試験を行い、2つの測定イベントを対応付けることに成功した。またシミュレーションにおけるLHCf実験の性能評価を行った。このために、LHCの陽子衝突から検出器応答までを扱うフルモンテカルロシミュレーションの構築をした。私は、π^0中間子測定に着目して研究を行った。π^0中間子は生成後すぐに2つのガンマ線に崩壊し、LHCf検出器でこの2つのガンマ線を同時に測定することにより、π^0中間子の静止質量、エネルギー、運動量を再構成することができる。π^0中間子測定では、再構成された静止質量でカットをかけることにより有意にバックグラウンド粒子を除去することができる利点がある。このπ^0測定を用いてのハドロン相互作用の検証能力の検証を行い、LHCf実験が十分な能力を有していることを確認した。私が参加しているLHCf実験は、CERN研究所で建設中のLHC(Large Hadron Collider)加速器を用いて実験室系で10^<17>eVのハドロン相互作用を測定することで、超高エネルギー宇宙線が地球大気と衝突する際の相互作用モデルを検証することを目的としている。LHCf実験のPhase I測定は、LHC加速器の稼動初期のビーム調整期間である平成20年度夏の測定を予定している。平成19年度は、LHCf実験にとって測定に向けてのハードウェア最終準備の年であったといえる。平成19年4月にイタリアが担当している2台目の検出器(日本部ループとイタリアグループが共同で製作しているArm2検出器)のシリコン検出器部が完成し、日本が担当しているカロリーメータ部と組み合わせて、検出器を完成させた。また、Arm#2検出器とすでに完成していた1台目の検出器(主に日本が担当しているArm1検出器)をCERN研究所のSPS加速器を用いて検出器の性能試験を行った後、LHCビームラインへの最終設置を行った。これらと並行して測定のためのデータテイキングシステムの準備も進んだ。これらにより実験のための準備をほぼ整い、測定に向けてLHC加速器の稼動開始を待つばかりである。本研究費補助金は、私が実験準備のためにCERN研究所へ出張する際の旅費として使用された他、実験準備および実験に必要な物品の購入に使われた。
γーFe/MgO人工格子の構造と磁性

平成3年度の実験的研究により、γーFe3層、MgO4層からなる人工格子の作製に成功し、このγーFeが低温で強磁性,室温で超常磁性に近い特性を示すことをSQVID磁束計を用いて確認した。保磁力は5Kで400Oe程度であり、25Kでも100Oe程度あった。人工格子中のFeの絶対量は試料を酸に溶解し、その溶液を原子吸光分析製置で測定し、一原子当たりの磁化は1.41.5μ_Bと求められた。この値はワイスのγーFeの強磁性相の予測値や最近求められたCu単結晶表面上のγーFe蒸着膜の値より小さい。またこの磁化は30kOeの強磁場を印加しても飽和しない傾向にある。この磁気モ-メントの低い理由としては、高分解能電子顕微鏡や+1電子回折の結果より,このγーFe微結晶(a=3.6AはまわりのMgO(a=4.21A)との格子の不整合のため、周辺部の格子定数が大きくなっており、このため周辺部が強磁性、中心部は常磁性または弱い反強磁性であり、全体の磁化として2μ_Bより小さい磁化が測定されたと解釈される。また、MgO/γーFe/MgOの多層膜(人工格子)の試料作製の他にも、Cu/γーFe/Cuの人工格子を作製しその構造と成長様式を反射高速電子顕微鏡と高分解能電子顕微鏡を用いて研究した。
マルチプルリスクファクター症候群の新しい遺伝的基盤-CD36欠損によるインスリン抵抗性と動脈硬化発症の分子機構の解明及び治療への応用-

1)CD36欠損症の遺伝子解析新規CD36欠損症を3名見出し、全エクソン及びエクソン・イントロン境界について塩基配列の決定を行っている。2)CD36欠損症患者における高脂血症発症機構の解明(1)CD36欠損症患者に対して、脂肪負荷試験を行い、血清トリグリセリド値、コレステロール値を測定し、本症では食後高脂血症を来すことを見出した。そのメカニズムとして、血清アポB48濃度についても測定し、CD36欠損症患者においては、アポB48の脂肪負荷に対する反応はピークが高く、遷延することを見出した(Diabetes Care. In press. Trends in Cardiovas Med. In press)。(2)CD36ノックアウトマウスを用いた検討CD36ノックアウトマウスのラインを確立した。高脂肪食、高しょ糖食において飼育中である。今後、本動物を用いて、CD36欠損におけるインスリン抵抗性発症機構について検討する。また、動脈硬化惹起性マウスと交配し、Cd36欠損の動脈硬化発症に与える影響について検討する。正常者マクロファージにおいては、IFNγ,LPS刺激によりInducible NOSの増加が生じるが、これがCD36の主要なリガンドの一つである酸化LDLによって抑制された。一方、CD36欠損症患者由来マクロファージでは、この酸化LDLによる抑制が生じないことを見出した(平成15年度、日本循環器学会にて報告。投稿準備中)1)CD36欠損症の遺伝子解析新規CD36欠損症を3名見出し、全エクソン及びエクソン・イントロン境界について塩基配列の決定を行っている。投稿準備中)近年、社会的問題になっている過労死や突然死の原因として、コレステロールが豊富な粥状動脈硬化病変の破綻(Cholesterol-rich plaque rupture)によって生じる急性冠症候群(Acute coronary syndrome)が重要であると考えられる。実際に粥状動脈硬化症を発症した多くの患者には、糖尿病、高脂血症、高血圧などを合併するいわゆるマルチプルリスクファクターが集積した状態、マルチプルリスクファクター症候群(Multiple risk factor syndrome, MRF)が認められることは周知の事実である。その発症には、運動の不足や食生活の欧米化などの後天的要因の関与が大きいことはいうまでもない。一方、その発症に関与する遺伝的要因についてはいまだほとんど明らかではない。Cd36は、スカベンジャー受容体に属する膜蛋白で、我々は1990年にその遺伝的欠損症を報告して以来、その病態について解析し、最近、MRFに共通して認められるインスリン抵抗性が本症において認められることを発見した。そこで、本研究はMRFの原因遺伝子としてのCD36の位置づけを確定することを目的とする。本年度は、これまで経験したCD36欠損症の臨床像、遺伝子異常について総括した。そして新たに、CD36遺伝子異常を発見した。また、実際に高脂血症、高血圧、対糖能異常の認められる患者が多いことを確認し、さらに脂質代謝の詳細な解析を行った。CD36欠損症では、動脈硬化惹起性リポ蛋白であるレムナントが増加していること、食後高脂血症が認められること、それに食事由来リポ蛋白の増加が関与していることを明らかにした(投稿中)。

正常者マクロファージにおいては、IFNγ,LPs刺激によりInducible NOSの増加が生じるが、これがCD36の主要なリガンドの一つである酸化LDLによって抑制された。一方、CD36欠損症患者由来マクロファージでは、この酸化LDLによる抑制が生じないことを見出した(平成15年度、日本循環器学会にて報告。投稿準備中)
高出力紫外レ-ザ用光学平面の超精密加工と表面の評価

レ-ザ核融合および高出力エキシマレ-ザの開発において最も大きな問題となる紫外用光学部品の表面創成とレ-ザ損傷に関して研究を行なった結果、以下の結論が得られた。1)超精密加工後の光学材料の紫外域での透過率を測定するための分光システムを構築した。2)無機非線形光学結晶を超精密加工し、これを組み込んで赤外のYACレ-ザを3倍、4倍高調波である紫外光に変換する装置を製作した。3)超精密加工面の微細形状をSTMで測定するため、導電性被膜の最適化に関して研究を行ない、カ-ボンと白金の多層膜を試料にマグネトロン・スパッタ・コ-ティングすることにより、試料の表面粗さをコ-ティングにより劣化させないで、導電性の膜が作成できることを見出した。従来法である金や白金の単層膜コ-ティングでは、逆に膜厚の増加と共にコ-ティング膜面の表面粗さは劣化し、膜厚が薄いと十分な導電性が得られない。4)各種光学ガラスを超精密研削並びに超精密研磨した結果、前者では0.16nm rms、後者では0.07nm rmsの表面粗さの面が得られた。5)光学材料の各種超精密加工面をAFMで測定した結果、フロ-ト・ポリシング面が最も滑かな面であることが判明すると共にフロ-ト・ガラスの表面はAFMの測定範囲内では極めて滑かで光学研磨面よりも優れていることが判明した。6)レ-ザガラスに各種超精密加工を施し、これに大阪大学レ-ザ-核融合研究センタ-の高出力レ-ザを照射して表面のレ-ザ耐力を測定した結果、フロ-ト・ポリシング面では従来の超精密研磨面の2倍の耐力を示した。従来法の超精密光学研磨面のレ-ザ耐力低下の主要因は、加工表面のコンタミネ-ションにあることを明らかにした。
標的蛋白化学的切除試薬（ケミカルシザーズ）の開発と応用

本研究の目的は、標的蛋白化学的切除試薬の開発と臨床応用であった。理由は、化学的に温和な反応条件で迅速に蛋白破壊可能な試薬が、疾患治療および病因究明に必要なためである。方法と原理:開発試薬の蛋白過酸化イソインドールは、蛋白をo-phthalaldehydeとチオール化合物でイソインドールへ変換し、続いて過酸化水素で過酸化して作成した。結果:蛋白過酸化イソインドール形成は、蛍光画像撮影で証明した。蛋白過酸化イソインドールの酸化で発光が生じた。発光後、その蛍光画像は消失した(蛋白破壊の証明)。血清蛋白分画のバンド蛋白も、切除できた。結論:本試薬により、蛋白破壊が同時発光モニターしながら可能となった。1)具体的内容:アルブミン・ペプチド・アミノ酸のchemical scission作業過程は、過酸化誘導とchemical scission検証の二段階で行った。a)アルブミン・ペプチド・アミノ酸の過酸化誘導:アルブミン・ペプチド・アミノ酸の直接過酸化方法を検討した。アルブミン・インスリン・アミノ酸を過酸化水素を用いて過酸化体へ誘導した。過酸化誘導体生成の検証は、鉄含有触媒(ヘモグロビン、ヘミン、ヘマチン、フェリシアン化カリ)で化学発光反応を行って発光することで行った。b)アルブミン・ペプチド・アミノ酸のchemical scission検証:Chemical scissionの検証は、質量分析計および蛍光画像計測法を用いて行った。具体的には、質量分析法(TOF-MASS)で過酸化インスリンの親ピークは消失し、小さな分子ピークの多数出現した。他法、蛍光画像計測法では、アルブミン、インスリン、アミノ酸をo-phthalaldehyde(OPA)蛍光化誘導と過酸化の二重修飾を行った。それらOPA誘導体は化学発光反応前ではいずれも蛍光像(青白色)を呈したが、化学発光反応後ではいずれもOPA蛍光が消失した。2)意義:a)アルブミン・インスリン・アミノ酸の過酸化およびOPA蛍光体二重修飾を本研究で、世界で最初に成功した。b)アルブミン・インスリン・アミノ酸の過酸化部位は、アミノ酸α-炭素の位置と考えている。また、ヒスチジンやトリプロファンでは、その窒素含有複素環構造も過酸化されていると考えている。3)重要性:タンパク・ペプチド・アミノ酸の破壊が、タンパク・ペプチド・アミノ酸の過酸化過程を経由して可能となった。その祭生じる発光が、破壊反応進行信号となることが本研究により提示できた。この信号がタンパク・ペプチド・アミノ酸の破壊の「可視化」評価に有益である。意義:重要な生体成分であるアミノ酸・ペプチド・蛋白の化学的切除が、本研究により温和な反応条件で迅速に可能となった。またその化学的切除反応の成否を化学発光測定で同じモニター可能となった。重要性:アミノ酸・ペプチド・蛋白の新規で高感度な化学発光および蛍光測定法が開発された。また、異常アミノ酸・ペプチド・蛋白の除去治療および創薬へ展開が期待できる。臨床検査医学、内科学、分析化学本研究達成のキーポイントは、2要素で構成される。第一要素は、アルブミン・ペプチド・アミノ酸の過酸化水素による過酸化修飾化技術の開発である。その過酸化がこれまでの研究で可能となった。第二要素は、過酸化アルブミン・ペプチド・アミノ酸を化学発光反応させた際のアルブミン・ペプチド・アミノ酸の破壊である。それらアルブミン・インスリンおよびアミノ酸が発光現象を伴って破壊できているのが証明できた。すなわち、インスリンの破壊は、TOF-MASS法およびオルトフタルアルデヒド・過酸化二重修飾インスリンが発光反応で蛍光が消失したことより証明できた。また、アルブミンおよびアミノ酸のchemical scissionの証明は、オルトフタルアルデヒド・過酸化二重修飾インスリンが発光反応で蛍光が消失したことよりできた。これまで得られた研究成果は、第2年度に国際会議で口演発表予定である。Osamu Nozaki. Chemical scission ofalbumins, peptides and amino acids and accompanying chemiluminescence after peroxidation withhydrogen peroxide,演題番号O0049.The 18th International Symposium on Bioluminescence and Chemiluminescence, 23-28 June 2014, Uppsala, Sweden.以下の1,2,3の研究を推進する。1)化学発光カラー画像可視化:第1年度に実施した検討(アルブミン・ペプチド・アミノ酸の直接過酸化修飾後のchemical scission)の可視化検討を推進する。すなわち、蛍光可視化は、第1年度に可能になったので、更に化学発光可視化について検討する。現行化学発光測定装置は、光電子増倍管による光子量を測定しているが、画像測定はできないためである。

本研究での化学発光可視化方法の新規開発は、一眼レフカラーデジタルカメを使用して、タンパク・ペプチド・アミノ酸化学発光のカラー画像可視化を目指す。2)アルブミンのアフィニティーchemical scission:アルブミンのアフィニティーchemical scissionを検討する。まず、過酸化抗アルブミン抗体を作成する。その過酸化抗アルブミン抗体を用いてとアルブミンとの免疫結合複合体を作成する。複合体の過酸化部位を化学発光反応で破壊して、アルブミンの破壊に繋げる。本法が成功すれば、アルブミン・ペプチド・アミノ酸の生体内scissionも可能になると考えられる。3)アルブミン・ペプチド・アミノ酸の間接化学発光chemical scission:アルブミン・ペプチド・アミノ酸の第三のchemical scission方法を検討する。すなわち、窒素含有複素環物質を予め過酸化修飾後、化学発光の場にアルブミン・ペプチド・アミノ酸を混在させておく。過酸化窒素含有複素環を化学発光反応させることにより、アルブミン・ペプチド・アミノ酸の間接chemical scissionを行う方法である。本法が成功すれば、アルブミン・ペプチド・アミノ酸のchemical scissionがより容易に可能となるためである。1)実験指導者招聘費用(2回分)の決済手続きがまだできていない。2)消耗試薬発注を、実験進捗状況により調整したため。1)実験指導者招聘費用(初年度分、2回分)は、当該年度に処理予定。2)初年度消耗試薬用残金分試薬発注を、当該年度に処理予定。
口腔心身症に対する簡便な自律神経機能検査による症状・病態の定量的評価

口腔心身症患者の自律神経機能検査の結果に対照群と比較して特徴があるか統計学的に検討した。また合わせて現在の一般的な検査法である心理テストやVASと自律神経機能検査との関連性も検討した。平成19年度は,症例の治療とその治療検査結果の統計学的解析を行った。対象は口腔心身症患者50名,年齢性別を適合させた対照健常者50名を対象とした。方法は日本心身医学会指導医,または日本心療内科学会登録認定医により口腔心身症と診断された症例(主な疾患:舌痛症,顎関節症)の初診から心拍変動による交感神経・副交感神経(A)を測定し,また不安あるいは抑うつの心理テスト(SDS,MAS)(B),VAS(Visual analog scale)cの記入を行った(計7回)。6か月間の治療中に計7回の測定を行った。治療は心身医学療法,薬物療法により行った。早期に完治した場合も6か月間は1か月毎に検査を行った。統計は口腔心身症症例および対照健常者のデータに差があるかx2検定またはFisherの直接確率計算法により検討を行った。統計解析ソフトはJMP Ver5.0(SAS社製)を使用した。結果は,心理テストでは口腔心身症患者は対照健常群と比較して不安が強かった。また心拍変動周波数解析では,不安が強い症例は副交感神経機能の低下がみられた。VASとの関連はみられなかった。以上より,口腔心身症患者は不安が強いことが明らかになったが,一般に不安が強ければ交感神経機能が亢進するのであるが,今回の結果より慢性的な強い不安は副交感神経機能低下という心身相関を及ぼし,相対的交感神経機能亢進症状を出現させている可能性が示唆された。口腔心身症患者の自律神経機能検査の結果に関連性があるか統計学的に検討した。また合わせて現在の一般的な検査法である心理テストやVASとの関連性も検討した。また自律神経機能検査の検査時間の比較も行った。平成18年度は、症例の治療とその治療成績に伴う検査結果の収集を口腔心身症症例および対照健常者それぞれ66名の検討を行った。対象は口腔心身症患者66名、年齢性別を適合させた対照健常者66名を対象とした。方法は日本心身医学会指導医、または日本心療内科学会登録認定医により口腔心身症と診断された症例(主な疾患:舌痛症、顎関節症、呑気症)の初診から1か月毎に赤外線電子瞳孔計と心拍変動による交感神経・副交感神経(A)を測定し、また不安あるいは抑うつの心理テスト(SDS、MAS)(B)、VAS(Visual analog scale)(C)の記入を行った(計7回)。また赤外線電子瞳孔計と心拍変動による自律神経機能検査に費やした時間も測定した(D)。各々6か月間の治療中に計7回の測定を行った。治療は心身医学療法、薬物療法により行った。統計は口腔心身症症例および対照健常者のデータに差があるかχ2検定またはFisherの直接確率計算法により検討を行った。結果は心拍変動周波数解析では、不安あるいは抑うつが強いと交感神経機能の低下または副交感神経機能の低下がみられた。自律神経機能検査の検査時間は32±8分であった。
上皮管腔組織における基底膜形成メカニズムの解明

上皮管腔組織の基底膜における主要なラミニンは、α5鎖、β1鎖、γ1鎖からなるラミニン-511である。このラミニン-511は、上皮管腔組織において上皮細胞を秩序よく接着させているにもかかわらず、癌化した細胞では接着を破綻させ運動を促進させる。しかしながら、このラミニン-511に対する正常上皮細胞と癌細胞の挙動の違い、および基底膜形成のメカニズムについては十分に明らかになっていない。これまでに次のことを明らかにしました。1.MDCK細胞の管腔形成を促す条件下では、基底膜の主要な構成成分であるラミニンα5鎖の発現が上昇することを見出しました。このことは、細胞の三次元化が基底膜形成を促進していることを示唆しています。2.抗ルテラン・ファージ抗体を癌患者由来のファージライブラリーから単離しました。高い特異性を持つクローンは、ルテランとラミニンα5鎖の結合を阻害しました。この抗体は、ルテランの機能を解析する新しいツールとして期待されます。3.ラミニン-511に接着した細胞を、細胞運動しやすい状態に転換する因子の探索を行い、発癌プロモーターであるPhorbol 12-myristate 13-acetate (PMA)が細胞運動を促進することを見出しました。PMAは、rho-associated protein kinase (ROCK)を介してインテグリンα3β1のラミニン-511に対する細胞接着を弱めることによって、細胞運動を促進することを明らかにしました。このパスウエイによる細胞運動は管腔組織の破綻に関与すると示唆されます。27年度が最終年度であるため、記入しない。基底膜の主要な分子であるラミニンは、α、β、γの3つの鎖からなるヘテロ3量体の糖タンパク質で、α鎖が5種類、β鎖が3種類、γ鎖が3種類存在し、それらの組み合わせによって、現在までに18種類の組み合わせが報告されている。上皮管腔組織の基底膜における主要なアイソフォームは、α5鎖、β1鎖、γ1鎖からなるラミニン-511であることが知られている。これまでに次のことを明らかにした。1.基底膜は上皮細胞と結合組織を繋ぐ構造体であり、上皮細胞は基底膜と結合するための受容体を細胞表面に発現している。この受容体の中で、ラミニン-511に結合するルテランが、細胞表面からMT1-MMPと未知のプロテアーゼによって切断され、細胞表面からシェディングされることを見出した。このシェディングされたルテランは、切断後もラミニンに対する結合活性を維持し、上皮細胞と基底膜の接着に影響することが示唆された。また、シェディングされたルテランは血漿中に検出され、新たな腫瘍マーカーとして期待された。2.基底膜の主要な成分であるラミニン-511は、正常の上皮細胞を基底膜に安定的に接着させているにもかかわらず、癌細胞に対してはその運動を促進するという二面性の機能をin vitroにおいて示している。私達は、ラミニン-511に接着した細胞を、細胞運動しやすい状態に転換する因子の探索を行い、発癌プロモーターであるPhorbol 12-myristate 13-acetateが細胞運動を促進することを見出した。平成26年度は、(1)ラミニンα5鎖に対する細胞接着が管腔形成に与える影響の解明および、(2)ラミニンα5鎖の自己会合に関わるドメインの探索を目的として研究を遂行した。

(1)は、ラミニンα5鎖の特異的な受容体であるルテランがプロテアーゼによって切断され細胞表面から放出されることを見出したが、この切断が管腔形成に及ぼす影響については明らかになっていない。また、発癌プロモーターであるPhorbol 12-myristate 13-acetateがラミニン-511上での細胞運動を促進することを見出したが、この細胞運動と管腔形成を関連付けることができていない。(2)は、ドメインを欠損させたラミニンα5鎖N末端の組換え蛋白質を作製し大量調製に成功したが、自己会合に関わるドメインの同定まで至っていない。この組換え蛋白質の調製に平行して、ラミニンα5鎖N末端領域のアミノ酸配列を網羅するペプチドの合成を行っている。27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度に引き続き、(1)ラミニンα5鎖に対する細胞接着が管腔形成に与える影響の解明および、(2)ラミニンα5鎖の自己会合に関わるドメインの探索を行う。さらに、(1)は細胞接着の破綻が管腔形成に与える影響の解明、(2)は自己会合に関わるラミニンα5鎖N末端のアミノ酸配列の同定を行う。これまでの研究で、細胞表面から放出されたルテランがラミニン-511への結合能を持つことを明らかにした。この放出されたルテランが、細胞の基底膜への接着を阻害するとともに、基底膜形成を阻害する可能性が高く、さらに管腔形成が抑制されると予想される。ラミニンの受容体側から、基底膜および管腔形成のメカニズムにアプローチする。また、ラミニン-511上で細胞運動を促進する条件を見出してきている。管腔形成の過程で細胞運動を促進させ、管腔および基底膜形成における細胞運動の役割を明らかにする。そして、ラミニンα5鎖N末端の組換え蛋白質を管腔形成の培養系に添加し、管腔および基底膜形成に必要なドメインを同定する。さらに同定されたドメインのアミノ酸配列を網羅した合成ペプチドを管腔形成の培養系に添加し、管腔および基底膜形成に必要なアミノ酸配列を同定する。
細胞内ペプチドグリカン受容体NOD1,NOD2の新規リガンド創生と機能の制御

NOD1については以下の研究を行った。われわれはNOD1のリガンドがγ-D-グルタミルジアミノピメリン酸(iE-DAP)であることを見出していた。昨年度はiE-DAPのグルタミン酸残基のアミノ基をアシル化した種々の類縁体を合成し、iE-DAPの数百倍の活性を示す強力なアゴニストとしてテトラデカノイルiE-DAP(KF1B)を見出した。新たにペンタデカノイルおよびヘキサデカノイルiE-DAPを合成し、これらがKF1Bと同様の強力なアゴニストであることを見出した。これらの化合物を用いて、腸上皮細胞におけるNOD1の役割を解析したところ、リガンドの作用によりケモカインが誘導されるが、炎症性のサイトカインは誘導されないこと、抗体産生増強作用を示すことなど、腸上皮細胞の初期自然免疫反応におけるNOD1の役割を解明することができた。新たにペプチドグリカン部分構造としてアラニルγ-D-グルタミルジアミノピメリン酸(A-iE-DAP)を合成し、このトリペプチドがiE-DAPよりも強い活性を示すことを見出した。この結果を基に、NOD1生体内での挙動やリガンドとの相互作用の解析のために、放射性標識体として^<14>C標識A-iE-DAPを合成した。また蛍光標識体の合成も行ったが、物性が変化したために現在のところアゴニスト活性を示す化合物は得られていないが、それらのアンタゴニスト作用が期待される。NOD2についても、そのリガンドであるグルコサミニルムラミルジペプチドの蛍光標識体の合成に向けて、その前駆体の効率合成を行った。この前駆体は標識部位としてアミノ基を有しており、容易に標識基を導入することができる。われわれはNOD1のリガンドがγ-D-グルタミンジアミノピメリン酸(iE-DAP)であることを見出していた。グルタミン酸残基のアミノ基をアシル化することにより細胞内への取り込みが増加することにより、活性が増強されるのではないかと考え、アミノ基をアシル化した種々の類縁体を合成した。これらの類縁体の合成のために、固相法を利用した効率的な合成経路を確立し、約20種類からなる類縁体のライブラリーを合成した。それらの中から、iE-DAPの数倍の活性を示す強力なアゴニスト見出した。現在このアゴニストを用いて種々の生物活性研究を進めている。天然のiE-DAPのジアミノピメリン酸はメゾ体であり、その立体はiE-DAP(S, R)である。天然型その他の立体を有するiE-DAP(S, S), iE-DAP(R, S), iE-DAP(R, R)を合成し、その活性を測定した結果、天然型が最も強い活性を示し、iE-DAP(S, S)が僅かながら活性を示したのに対して、その他の2つは全く活性を示さなかった。NOD2については、そのリガンドであるムラミルジペプチド(MDP)とその類縁体の効率合成を実現するために、本年度はその構成原料であるムラミン酸残基の効率合成について検討した。従来のMDP類縁体においては、ムラミン酸残基はすべてN-アセチル体であったが、本研究においてアミノ基に様々なアシル基を導入することで多様性のあるMDP類縁体の構築を目指した。固相合成法を適用するために、アミノ基をFmoc基で保護したムラミン酸誘導体の合成法を確立した。
口腔の機能性因子と炎症性因子がメタボリックシンドローム発症に及ぼす影響

都市部一般住民を対象に、国立循環器病研究センターにおいて、基本健診ならびに歯科検診を行って、以下のような関連を見出した。1.咬合支持の低下は、肥満の原因となる多くの食習慣と関連していた。2.歯周病の罹患は、咬合支持が確立した場合だけでなく、減少した場合でも咀嚼能率の低下に影響を及ぼしていた。3.咀嚼能率の低下は、頸動脈肥厚と関連していた。4.口腔健康指標の悪化の重積は高血圧と関連していた。検診事業23年度は、住民台帳からランダムサンプリングされた吹田市住民で国立循環器病センター予防検診部のコア検診受診者のうち、50-70歳代で健診時あるいは検診のフィードバック時に歯科健診への参加の同意がとれた者293名から、医科的項目ならびに歯科的項目に関するデータを得た。歯科検診は大学院生が担当し、以下の項目について評価を行った。1)歯と咬合に関する項目:DMFT Index(齲歯、欠損歯、処置歯数)、Eichner's Index(咬合支持)、義歯の有無2>歯周病に関する項目:CPITN、唾液中歯周病菌3)唾液に関する項目:唾液分泌速度、唾液潜血検査4)口腔機能に関する項目:最大咬合力、咀嚼能率データ分析23年度は、歯・咬合・歯周病の状態、咀嚼能力に関する各指標と耐糖能異常との関連性について、平成20-22年度のデータ(被験者1169名)とともに横断分析を行った。その結果、耐糖能異常ならびに糖尿病罹患に対して、歯周病と咬合支持域の減少がそれぞれ独立したリスク因子となることが明らかとなり、現在論文作成中である。また、被験者735名の唾液サンプル中の炎症性バイオマーカーについて外注検査を行った結果、歯周病罹患といくつかのマーカーとの間に有意な相関が得られたので、引き続きサンプル数を増やして分析する予定である。1)咀嚼能力と食行動との関連:グルコース法で測定した咀嚼能率と肥満の原因となる食行動のうち「甘い飲料の摂取」と咀嚼能率低下との間に関連が見られた。2)咀嚼能力と頚動脈肥厚との関連:頸部エコー検査受診者の最大IMTと咀嚼能率の低下との間に関連が認められた。3)咀嚼能力に対する歯周病の影響:咬合支持が確立している集団と咬合支持が崩壊寸前の集団において、歯周病の罹患による咀嚼能率の低下が見られた。4)口腔健康マーカーと高血圧の関連:4種類の口腔健康マーカー(歯数、咬合支持の減少、唾液中潜血反応、歯周病)の重積により高血圧のリスクが高くなることが明らかとなった。5)唾液中TNFα濃度と頚動脈肥厚の関連:唾液中TNFα濃度は歯周病の罹患ならびに平均IMTの増加と関連することが明らかとなった。6)歯周病菌種数と血清脂質異常との関連:歯周病菌種が増加することによって血清脂質プロフィールが悪化することが示された。今年度は、前年度に続き検診データの収集にあたり、研究開始時(H20年)からの累積被験者数が約2,000名となった。また、以下の項目について横断解析を行い成果発表を行った。1)頸動脈中内膜肥厚と歯周病、咀嚼能力との関係:頸動脈エコー検査によって測定された平均中内膜厚さ(IMT)の増加とCPI検査によって得られた歯周病罹患、ならびにグミゼリーを用いて測定した咀嚼能率の低下との間に関連を認めた。特に咀嚼能率低下との関連については、歯周病罹患の影響を調整しても有意となり、咀嚼能力の低下と動脈硬化との関連性が示唆された。2)歯周病罹患の咀嚼能力に対する影響:咬合支持域がすべて揃っているEichnerA1群と咬合支持が崩壊寸前のEichnerA3群において、歯周ポケットの存在と重度歯周病罹患により、咀嚼能率が有意に低下することが示された。また、義歯使用者においては、咬合支持域が減少したEichnerB2,B3群において、同様の影響が認められた。3)口腔健康と食行動との関係:口腔健康と肥満と関連する食行動との関連について、臼歯部咬合支持喪失とは5項目(欠食,遅い夕食,夕食後の間食,甘い飲料,間食),咬合力低下群とは2項目(欠食,甘い飲料),「機能歯数」とは2項目(欠食,甘い飲料),咀嚼能率低下とは1項目(甘い飲料)との間に関連が見られた.これらの解析の他に、唾液中バイオマーカーならびに歯周病菌のPCR解析を行った。

23年度は当初予定していた被験者数より少なかったが、これは1回目の検診を受けた被験者がほぼ定数に達したためであり、問題はないと考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。1.平成20年からの累積データ数は2,000名に近づいたが、今年度のデータ取得数はやや減少したため、当初予定の3,000名に到達するのはやや困難と思われる。2.歯数、咬合支持、咬合力、咀嚼能率、歯周病と内科的検診項目との関連について横断解析が進みつつあり、唾液中の炎症性バイオマーカー、歯周病菌数(菌種)についても生化学的・分子生物学的解析を行っている。次年度はこれらの項目について、内科的検診項目との関連について解析を行う予定である。24年度は、1回目の検診を受けていない被験者をできるだけ漏れなく検診するとともに、24-25年度において縦断解析に対応できる2回目の検診データを集めるよう、国立循環器病研究センターと協議した上で進めていく予定である。25年度は最終年度に当たるため、可及的なデータ数の増加を図るとともに、将来のコホート研究に備えて再評価のデータも採取する予定である。最終的には、以下の項目について横断解析を行った結果を発表する。1.歯周病、歯数、咀嚼能力とMetS因子(肥満、高血圧、血清脂質異常、耐糖能異常、頸動脈狭窄度)ならびにメタボリックシンドローム罹患との関連2.歯数、咀嚼能力と食行動との関連3.炎症性バイオマーカーと歯周病罹患との関連4.唾液中の歯周病菌数(菌種)と耐糖能障害との関連
外来がん化学療法で利用可能なパクリタキセルの有害事象予測因子の探索

タキサン系抗がん剤のパクリタキセルが好中球減少症などの有害事象を引き起こす因子を、外来がん化学療法の普及を考慮した上で明らかにすることを目的とした。血液中パクリタキセル濃度を広範囲に精度よく定量するLC-MS/MS法を開発した。患者の血漿中6α-hydroxypaclitaxel/パクリタキセルモル濃度比は、同じ投与レジメンであっても個体間変動が大きく、有害事象との関係が示唆された。本研究では、タキサン系抗がん剤であるパクリタキセルが好中球減少症を引き起こす因子を、外来がん化学療法の普及を考慮した上で明らかにし、好中球減少に起因する敗血症や神経障害等の有害事象の発現を防止・軽減することを目的としている。探索する因子のうち、薬物動態パラメータは外来での治療で入手可能なものを優先して用いる。すなわち、本研究ではパクリタキセル投与後の薬物血中濃度、薬物血中濃度-曲線下面積、薬物代謝に関与する分子種および排泄に関与するP糖タンパク質の遺伝子多型、併用薬などの情報を単独あるいは組み合わせて統計学的手法を用い評価し、好中球減少や神經障害等の有害事象を引き起こす因子を多面的に解析する。血液中パクリタキセル濃度の測定に逆相系セミミクロ高速液体クロマトグラフィーを用いる方法を開発した。さらにより低濃度の血中濃度測定に対応するため、高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC-MS/MS)を用いた測定系を構築しつつある。すなわち、C18逆相系カラム、内部標準物質にドセタキセルを用い、エレクトロスプレーイオン化法によりパクリタキセルの質量電荷比(m/z)854→509、内部標準物質ドセタキセルのm/z808→528を検出することにより、数ng/mL以下の検出感度を達成している。これまでの成果をもとに、今年度は血漿検体からのより収率、再現性および操作性に優れたパクリタキセルの抽出法を開発し、LC-MS/MS測定法全体のバリデーションを行い、ヒト血漿中総濃度および蛋白遊離型濃度の測定系を確立する。また、パクリタキセルの体内動態に影響する遺伝子多型の有無を検査し、薬物血中濃度と併せて多面的に解析する。がん化学療法においては、抗がん剤投与に伴う有害事象が用量規制因子であり、がんの進展ではなく、抗がん剤投与による汎血球減少などの有害事象によって死に至る場合もある。本研究では、タキサン系抗がん剤であるパクリタキセルが好中球減少症などの有害事象を引き起こす因子を、外来がん化学療法の普及を考慮した上で明らかにし、有害事象の発現を防止・軽減することを目的としている。すなわち、本研究ではパクリタキセル投与後の薬物血中濃度、薬物血中濃度-曲線下面積、薬物代謝に関与する分子種および排泄に関与するP糖タンパク質の遺伝子多型、併用薬などの情報を単独あるいは組み合わせて統計学的手法を用い評価し、好中球減少や神経障害等の有害事象を引き起こす因子を多面的に解析する。血液中パクリタキセル濃度の測定に逆相系セミミクロ高速液体クロマトグラフィーを用いる方法を既に開発している。さらにより低濃度の血中濃度測定に対応するため、高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC-MS/MS)を用いた測定系を新たに構築した。すなわち、C18逆相系カラム、内部標準物質にドセタキセルを用い、エレクトロスプレーイオン化法によりパクリタキセルの質量電荷比(m/z)854→509、内部標準物質ドセタキセルのm/z808→528を検出することにより、臨床検体で数ng/mL以下の検出感度を達成している。さらに、血液中のパクリタキセルの効果的な抽出法を開発するため、液-液抽出法と固相抽出法を比較検討し、Oasis-HLBを用いる固相抽出法により、95%以上の高い回収率が得られた。血漿検体にパクリタキセルとドセタキセルを添加した試料を用いた検量線では、1ng/mLから1000ng/mLの範囲内で重相関係数r^2=0,9999の良好な相関が得られている。がん化学療法においては抗がん剤投与に伴う有害事象が用量規制因子であり、がんの進展ではなく抗がん剤投与による有害事象によって患者が死に至る場合もある。本研究ではタキサン系抗がん剤であるパクリタキセル(PTX)が好中球減少症などの有害事象を引き起こす因子を、外来がん化学療法の普及を考慮した上で明らかにし、有害事象の発現を防止・軽減することを目的とした。探索する因子のうち、薬物動態パラメータは外来での治療で入手可能なものを優先して用いた。血液中PTX濃度の測定に際し、タンデム型高速液体クロマトグラフ質量分析計(LC-MS/MS)を用いた測定系を新たに構築し、1 ng/mLから10 μg/mLの血中濃度範囲内で良好な測定精度を達成した。臨床研究では最終解析に必要な目標症例数に達していないため、これまでに得られている結果を示す。

PTX点滴投与終了後1時間の血漿中Total濃度は14 μg/mLを、代謝物の6α-hydroxypaclitaxelのTotal濃度は4002500 ng/mLを示した。各血漿中濃度測定時点での6α-hydroxypaclitaxel/PTXモル濃度比の個体間変動は大きく、4倍以上の差がみられた。PTXの代謝に関与するCYP2C8の遺伝的多型が多く知られているものの日本人において体内動態に有意な影響を示すことは少ない。PTX点滴投与終了早期における6α-hydroxypaclitaxel/PTXモル濃度比の大きな個体間変動は、CYP2C8の遺伝的多型以外に代謝速度に大きく影響する因子の存在を示唆するものである。PTX点滴投与終了早期に主要代謝物への変換速度に大きな差異があると、それ以降の消失過程が変化するため、6α-hydroxypaclitaxel/PTXモル濃度比がPTXの有害事象発現に影響する因子となる可能性が示された。高速液体クロマトグラブ質量分析計を用いる薬物血中濃度測定において、最適な固相抽出法の確立に時間を要した。固相カラム、抽出溶媒、抽出時間を工夫することで、高感度の検出を維持しながら、パクリタキセルおよびドセタキセルの高い回収率を得ることができるようになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。既に開発したパクリタキセルの薬物血中濃度測定法を用いて、パクリタキセルを投与されているがん患者の血漿中総濃度および蛋白遊離型濃度を測定する。また、パクリタキセルの代謝物である6-αヒドロキシパクリタキセルの血漿中濃度測定法を確立し、パクリタキセルとの同時高感度測定を実施する。さらに、パクリタキセルの体内動態や有害事象発現に影響する遺伝子多型測定を検討し、薬物血中濃度と併せて多面的に解析する。臨床検体でのパクリタキセルおよび代謝物の血中濃度測定と遺伝子多型などの結果をもとに、多面的解析を実施し、外来がん化学療法時の有害事象と薬物動態との関係を明らかにすることで、がん化学療法の効果を維持した上でより安全性を高める。
共集積コアシェル型カラムナー液晶を用いる革新的電場応答材料の開拓

研究者自身が開拓してきたコアシェル型共集積カラムナー液晶は、ネマチック液晶媒体中での超分子重合によって得られ、円盤状分子の超分子ポリマーから成るコアを棒状液晶分子から成るシェルが取り囲んだ階層構造を有する。ここで円盤状分子と棒状分子を構造モジュールとみなし、光応答性の棒状液晶分子を液晶媒体としてモノマーの超分子重合を検討したところ、モル比1対6混合物がレクタンギュラー格子を有するコアシェル型共集積カラムナー相を発現した。このカラムナー相は155 °Cまで保たれ、等方性液体への相転移に伴い水素結合が解離した。さらにこのカラムナー相は直流電場に応答して平行配向するだけでなく、紫外光照射により数秒で液晶相から等方性液体へと相転移することを見出した。各種分光測定から、紫外光照射による棒状分子の異性化に伴ってモノマーの水素結合が解離することが明らかとなった。さらに、本コアシェルカラムナー液晶の電場・光応答性に着目することで、液晶材料で初めての「書き換え可能なAND論理回路」を実現した。直流電場と紫外光をインプットとし、偏光顕微鏡(POM)観察下の明/暗視野をアウトプットとした。直流電場は、それ単体ではカラムを配向させない強度に設定したため、直流電場の印加のみではPOM画像は明視野のまま変化しない。一方、光照射のみの場合、照射中は等方性液体へと相転移するため暗視野を与えるが、照射を止めると直ちに初期状態と同様の明視野へと戻る。ここで光照射と合わせて直流電場を印加すると、照射を止めた後もPOM画像は暗視野を与えた。これは、光照射で生成したモノマーが共集積カラム構造を再構築する際に、直流電場の影響によりカラムが一軸配向したことを示している。直流電場と紫外光を同時にインプットした場合にのみ、アウトプットの暗視野状態が保持されることから、本系は「書き換え可能なAND論理回路」とみなせる。平成29年度までに研究者自身が発見し開拓してきた「棒状分子から成る液晶媒体中での円盤状モノマーの超分子重合による、共集積コアシェル型カラムナー液晶の構築」について、さらなる研究発展を推進した。当該年度では、2種の異形分子を混合するだけで自発的に階層的集合体が構築することに着目し、光応答性の棒状分子を液晶溶媒としてモノマーを超分子重合させることにより、光にも電気にも応答する双応答性共集積コアシェル型カラムナー液晶の構築を実現した。この液晶材料は光照射に対して迅速に応答し、超分子ポリマーの解重合を伴ってカラムナー相から等方性液体へと可逆な相転移挙動を示した。さらにこの双応答性を生かして、電気信号と光信号に演算的に作動するAND論理回路を世界で初めて実現した。これらの研究成果は平成31年1月にScience誌に採択され、国内外のメディアで注目を集めた。当該年度において本研究者は3件の学会発表を行い、内1件では発表賞を受賞している。現在は本研究成果をさらに発展させ、ラジカル骨格を導入することで電場にも磁場にも応答する世界初のカラムナー液晶の開拓にも成功し、現在論文投稿中である。棒状分子を用いた共集積カラムナー液晶構築の基礎学理探究を目指す。種々の棒状液晶分子(水素結合性、イオン性、光応答性など)とそれに対応するBTA分子を合成した後、様々な比率で混合し、共集積構造の発現を示差走査熱量測定、偏光顕微鏡観察および放射光X線回折測定によって判断する。さらにこれらの知見を無機材料からなるコアシェル型ナノ粒子にも適用し、本来混ざり合わないものをナノスケールで複合化することにより、顕著な光学特性を有するナノ粒子の開発を行う。無機ナノ粒子の研究はミシガン大学のProf. Nicholas A. Kotovの下で研究に従事する。

これは、光照射で生成したモノマーが共集積カラム構造を再構築する際に、直流電場の影響によりカラムが一軸配向したことを示している。直流電場と紫外光を同時にインプットした場合にのみ、アウトプットの暗視野状態が保持されることから、本系は「書き換え可能なAND論理回路」とみなせる。平成29年度までに研究者自身が発見し開拓してきた「棒状分子から成る液晶媒体中での円盤状モノマーの超分子重合による、共集積コアシェル型カラムナー液晶の構築」について、さらなる研究発展を推進した。当該年度では、2種の異形分子を混合するだけで自発的に階層的集合体が構築することに着目し、光応答性の棒状分子を液晶溶媒としてモノマーを超分子重合させることにより、光にも電気にも応答する双応答性共集積コアシェル型カラムナー液晶の構築を実現した。この液晶材料は光照射に対して迅速に応答し、超分子ポリマーの解重合を伴ってカラムナー相から等方性液体へと可逆な相転移挙動を示した。さらにこの双応答性を生かして、電気信号と光信号に演算的に作動するAND論理回路を世界で初めて実現した。これらの研究成果は平成31年1月にScience誌に採択され、国内外のメディアで注目を集めた。当該年度において本研究者は3件の学会発表を行い、内1件では発表賞を受賞している。現在は本研究成果をさらに発展させ、ラジカル骨格を導入することで電場にも磁場にも応答する世界初のカラムナー液晶の開拓にも成功し、現在論文投稿中である。棒状分子を用いた共集積カラムナー液晶構築の基礎学理探究を目指す。種々の棒状液晶分子(水素結合性、イオン性、光応答性など)とそれに対応するBTA分子を合成した後、様々な比率で混合し、共集積構造の発現を示差走査熱量測定、偏光顕微鏡観察および放射光X線回折測定によって判断する。さらにこれらの知見を無機材料からなるコアシェル型ナノ粒子にも適用し、本来混ざり合わないものをナノスケールで複合化することにより、顕著な光学特性を有するナノ粒子の開発を行う。無機ナノ粒子の研究はミシガン大学のProf. Nicholas A. Kotovの下で研究に従事する。