hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい陽電子手法による，水の液体構造および活性種のナノ秒領域の反応に関する研究

東日本大震災の影響で管理区域内の実験室が使用不可能であったため,実質的な研究の進展はない.購入予定であった物品のうち,すでに仕様等が決まっている,光電子増倍管の購入を行った.国内外の学会等に参加し,調査は行っている.また,研究協力者である,ポーランドのGoworek教授とは電子メールで情報交換をし,研究の打ち合わせ等を行った.26年度は,非密封RI使用の実験施設で,給排気系のトラブルが原因で長期間実験室が使用禁止となり,本研究課題の多くの実験とその準備が出来ない状態となった。しかしながら,東日本大震災の影響で使用不可能となったインキュベータの代替となる装置を導入し,他の実験施設において温度制御を実現した陽電子消滅寿命測定が可能となった。この装置を用いて,水の液体構造の研究につなげるため,内部の構造が均一でなく,同様に複数の異なる構造をもつイオン液体の研究を中心に行った。その結果,オルソーポジトロニウムの消滅率の温度依存性が,通常の液体と異なり,高温で小さくなっていかないことを新たに見出した。これは,従来,水中でのみ見られた現象である。また,この消滅率は,巨視的な表面張力と多くの液体で相関が見られるものであったが,イオン液体では不均一な構造を反映し,その相関から大きくずれることが新たに明らかとなった。ポジトロニウムは液体中ではバブルが形成する。イオン液体中では,このバブルの形成が本研究課題で実現した高計数率AMOC装置による測定で,比較的長時間かかって安定化していることが今までに示唆されていた。また,バブル形成初期の消滅率の変化から,バブルの振動が起こっていることを見出していた。26年度は,さらに,新たに導入した温度制御装置による測定において,高温ほど振動数が小さく,また,その基本振動の減衰が早いことが明らかとなった。また,基本振動が消えた後で,高調波の振動成分が残ることも明らかとなった。振動現象は,イオン液体中のイオンで構成されている相の情報を,表面張力と消滅率の相関からのずれは,ファンデルワールス力で構成されている相の情報を反映していると考えられる。このような新しい現象を,水の液体構造研究への応用が可能であるかは,今後検討が必要であるが,サブナノスケールの新しい動的測定手法を実現することに成功した。陽電子科学研究の進展としては当初の計画通りに進んでいるが,東日本大震災の影響で実質的に1年間以上実験などが遅れることとなり,結果として当初の予定と比較すると1年程度の遅れが出ていると考えられる。しかしながら,目標としてきた装置開発においては,懸案となっていた時間分解能において,新しい手法を導入し,大きく改善が見られ,装置の計数率も計画していたものに近づきつつある。今後はさらにスタート信号用の検出器を増やすことで計数率の向上を計画しており,おそらく,目的の計数率を実現できる。これは使用する線源が弱くても計測に時間がかからなくなることとなり,試料への照射効果を低減でき,当初計画していたとおりの実験が計画通りに可能になる。また,高温高圧水の測定を目指してドイツのグループと連絡を密にとり,測定用セルの設計において、シミュレーション計算など行い、進めているが、震災後に他の研究や業務などを行う必要があったため、同様に遅れが出ている。現状での唯一の懸案事項は,試料の温度コントロールに使用する予定であった,インキュベータが震災の影響で破損し,使用できなくなっていることであり,試料の温度制御の方法を考える必要がある。特に,25°C以下で安定した測定を行うのには何かしらの冷却システムが必要となる。この件も全体の達成度に影響を及ぼす可能性もあり,他から借用できるものを探すなど,対策を急いでいる。
光電変換機能を持つDNAフィルム

本研究の目的は、DNA二重らせん鎖が電子導電性(ホール輸送能)を持つことを利用し、電子輸送能を持つカチオン性脂質とDNA配向化フィルムを作製し、色素分子(電子キャリー)をインターカレートすることにより、有機エレクトロルミネッセント(EL)素子や色素増感型太陽電池を構築することにある。これらの目的に基づき研究を進め、3年間で以下の成果を挙げた。1)電子輸送能を持つカチオン性脂質の合成と探索色素に電子を注入する時に、ジアルキル型のカチオン脂質では絶縁材として働く可能性があり、より積極的に電子を注入することを目的として、DNAとコンプレックスを形成するカチオン性脂質に電子輸送能を持つ官能基を導入し化合物を合成した。2) EL素子の構築ガラス基板上にITO透明電極をくし形に蒸着し、その上に色素をインターカレートしたDNA配向化フィルムをスピンコートし、フィルムの上からCa、Alを蒸着し、ITを陽極、Alを陰極としてELセルを構築した。電極間に1-2Vの電位を印加するとDNAフィルムが発光し、EL素子として働いていることを確かめた。これらの目的に基づき研究を進め、今年度は以下の成果を挙げた。1)DNA配向化フィルムの作製とホール輸送能の測定サケ白子から分子量3,000万、平均分子長10mmのDANを抽出精製し、カチオン性脂質とコンプレックス化して、ホットプレス法によりフィルム化することに成功した。。電極間距離5μmの透明電極(ITO)のくし形電極上に接着して、DNA鎖に沿った電導性を測定することを試みた。2)色素に電子を注入する時に、ジアルキル型のカチオン脂質では絶縁材として働く可能性があり、より積極的に電子を注入することを目的として、DNAとコンプレックスを形成するカチオン性脂質に電子輸送能を持っ官能基を導入し、5種の化合物を合成した。2)EL素子の構築ガラス基板上にITO透明電極をくし形に蒸着し、その上に色素をインターカレートしたDNA配向化フィルムをスピンコートし、フィルムの上からCa、Alを蒸着し、ITOを陽極、Alを陰極としてELセルを構築した。
口腔癌の細胞膜脂質構造の特異性を利用したDrug Delivery System

腫瘍の組織型の違いにより抗癌剤の抗腫瘍効果に差を生じることはよく知られている。我々は無血清培養条件で5種類のヒト由来癌細胞のシスプラチン(CDDP),ペプロマイシン(PEP)およびドキソルビシン(DXR)に対する感受性の違いについて,その増殖を指標に検討した。無血清培養下においてCDDPは唾液腺由来腺癌細胞(SAC)に対して口腔由来扁平上皮癌細胞(SCC)よりも高い殺細胞作用を示し,SCCはCDDPに対して比較的抵抗性を示すことがわかった。一方,SCCはSACに比較してPEPとDXRに対して高い感受性を示すことが明らかになった。CDDP, PEPおよびDXRは受動輸送により細胞内に取り込まれることから抗癌剤の感受性は細胞内の薬剤濃度に依存していると考えられる。従って抗癌剤の殺細胞効果の違いは癌細胞の膜透過性の差によるものと推測された。膜透過性を決定する細胞膜脂質組成について検討した結果,SCCでは膜脂質の70%以上がリン脂質であり,残りはcholesterolであった。一方,SACでは80%以上がtriglycerideとcholesterol esterを中心とした中性脂質で残りの20%がリン脂質で占められていた。SACの中性脂質の上昇は細胞膜の流動性の低下を招き,結果的にSCCに比較してCDDPの細胞の細胞内濃度の上昇を示すものと考えられた。しかしSCCの膜脂質は主にphospholipidから成るため膜の流動性はSACに比較して高く,PEPとDXRはSCCに高い親和性を示したものと考えられた。これらの結果より癌細胞膜の脂質組成の相違が抗癌剤の感受性を決定する主要な因子と考えられた。そこでSCCの細胞膜の脂質組成と同組成のCDDP封入リポゾームを作製し,培養細胞に作用させ殺細胞効果について検討した。その結果,CDDP単独あるいはCDDPとリポゾームの混和物に比較してCDDP封入りポゾームはSCCに対して殺細胞効果の増強を示したが,SACに対しては増強作用は示さなかった。当科で継代培養している扁平上皮癌細胞と唾液腺由来腺癌細胞を用いてシスプラチンとペプロマイシンに対する感受性を検討した結果,扁平上皮癌細胞はペプロマイシンに対して高い感受性を示し,唾液腺腺癌細胞ではシスプラチンに対して高い感受性を示すことを明らかにした。その原因を究明するため抗癌剤の細胞内濃度について検討し,感受性の相違は抗癌剤の細胞内への取り込みの違いに起因していることがわかった。さらに各培養細胞の細胞膜の脂質組成の分析を行い,扁平上皮癌細胞では細胞膜の脂質の60%以上がリン脂質であるのに対し,唾液腺腺癌細胞では80%が中性脂質であることが判明した。すなわち脂質組成の相違により生じる細胞膜の疎水性の違いが抗癌剤の細胞内への取り込みに影響を与えているものと示唆される結果を得た。そこで扁平上皮癌細胞の細胞膜の脂質組成と同組成の抗癌剤封入リポゾームを作製し,培養細胞に対する殺細胞効果について検討を行った。その結果,扁平上皮癌細胞に対しては抗癌剤封入リポゾーンは抗癌剤単独投与に比較して高い抗腫瘍効果を示したが,唾液腺腺癌細胞に対しては抗癌剤単独と同等の殺細胞効果しか得られないことが判明し,リポゾームの脂質組成と同組成の細胞膜を有する標的細胞のみに高い効果を示すことが示唆され,本法は有用なDrug delivery systemと成り得るものと考えられた。

以上の結果を第53回日本癌学会総会(名古屋),第39回日本口腔外科学会総会(名古屋)において発表した。今後,唾液腺腺癌細胞の細胞膜と同組成の脂質組成で構成されたリポゾームを作製し,培養細胞に対する効果を検討するとともにヌードマウス移植腫瘍を用いてより臨床に即した検索を行う予定である。腫瘍の組織型の違いにより抗癌剤の抗腫瘍効果に差を生じることはよく知られている。われわれは無血清培養条件で5種類のヒト由来癌細胞のシスプラチン(CDDP),ペプロマイシン(PEP)およびドキソルビシン(DXR)に対する感受性の違いについて,その増殖を指標に検討した。無血清培養下においてCDDPは唾液腺由来腺癌細胞(SAC)に対して口腔由来扁平上皮癌細胞(SCC)よりも高い殺細胞作用を示し,SCCはCDDPに対して比較的抵抗性を示すことがわかった。一方,SCCはSACに比較してPEPとDXPに対して高い感受性を示すことが明らかになった。CDDP,PEPおよびDXRは受動輸送により細胞内に取り込まれることから,抗癌剤の感受性は細胞内の薬剤濃度に依存していると考えられる。したがって抗癌剤の殺細胞効果の違いは癌細胞の膜透過性の差によるものと推測された。膜透過性を決定する細胞膜脂質組成について検討した結果,SCCでは膜脂質の70%以上がリン脂質であり,残りはcholesterolであった。一方,SACでは80%以上がtriglycerideとcholesterol esterを中心とした中性脂質で残りの20%がリン脂質で占められていた。SACの中性脂質の上昇は細胞膜の流動性の低下を招き,結果的にSCCに比較してCDDPの細胞内濃度の上昇を示すものと考えられた。しかしSCCの膜脂質は主にphospholipidから成るため膜の流動性はSACに比較して高く,PEPとDXRはSCCに高い親和性を示したものと考えられた。これらの結果より癌細胞膜の脂質組成の相違が抗癌剤の感受性を決定する主要な因子と考えられた。そこでSCCの細胞膜の脂質組成と同組成のCDDP封入リポゾームを作製し,培養細胞に作用させ殺細胞効果について検討した。その結果,CDDP単独あるいはCDDPとリポゾームの混和物に比較してCDDP封入リポゾームはSCCに対して殺細胞効果の増強を示したが,SACに対しては増強作用は示さなかった。
固体表面に吸着した有機金属錯体の光化学反応における表面の効果

固体表面に吸着した分子の光化学反応は気相や液相とは異なった振る舞いをする。本研究では固体表面に吸着した有機金属錯体の光分解反応において表面の物理・化学的性質が反応に及ぼす影響を研究している。今年度は、銀表面上に100K以下の低温で吸着したペンタ鉄カルボニルの光分解収率の波長依存性が、気相ペンタ鉄カルボニルの吸収スペクトルとは異なり、320nm付近に極大を示すことが見出されたので、この波長依存性を金(111)単結晶表面の反応との比較で研究した。その結果、銀表面、320nm付近のペンタ鉄カルボニルの分解は表面近傍でのみ起こることが見出され、銀の表面プラズモン励起(3.88eV【similar or equal】320nm)による分解と推定された。一方、金表面上ても300nmより長波長側で無視できないほどのペンタ鉄カルボニルの分解が起こることが見出されたが、表面プラズモン励起(500nm付近)では分解が起こらないことがわかった。金の場合、長波長側の分解は吸着による吸収スペクトルの赤方遷移と考えられ、これは銀についても起こると考えられる。したがって、銀表面上、320nm付近の分解収率の極大は、表面プラズモン励起のみによるものではなく、吸収の赤方遷移との複合効果によると結論された。また、銀については物理吸着状態と化学吸着状態のペンタ鉄カルボニルがあるが、光分解収率は前者の方が若干大きいことがわかった。これは化学吸着では光励起状態からの脱励起が物理吸着よりも速いことを示固体表面に吸着した分子の光化学反応は気相や液相とは異なった振る舞いをする。これは化学吸着では光励起状態からの脱励起が物理吸着よりも速いことを示
環境対応型潤滑油の天然海水混入条件下におけるトライボロジー特性

2013年12月19日に施行された米国環境保護庁(EPA)による船舶入港規制では,海水に接しているオイルを使用する全ての機器に環境に適合した潤滑油を使用しなければならないと明記されている.これにより船舶機器内のオイルに生分解性,非毒性,非生物濃縮性を有する環境対応型潤滑油(Environmentally Accepted lubricants:以下EALという)の使用が義務付けられた.このため,脂肪酸エステル系のEALが船尾管軸受の潤滑油として広く使用されるようになっている.一方,EALを使用するにあたっていくつかの問題が生じている.船尾管軸受などの機器内に海水が混入した場合,これらに使用されるEALが,加水分解を生じる可能性があるため,このような条件下におけるトライボロジー特性,特に摩擦・摩耗特性が,通常の使用条件下におけるそれと大きく異なる可能性がある.本研究では,船尾管軸受とプロペラ軸の間の潤滑部を対象に,それに使用されるEALに天然海水が混入した際のトライボロジー特性,特に摩擦特性を3ピンオンディスク摩擦試験機により解析し評価した.この試験装置では、試験部の上側に船尾管軸受材にて製作したディスク試験片を設置し,その下側に船舶用プロペラ軸材にて製作したピン試験片をしゅう動直径38mmの円周上に3つ配置する.試験部は潤滑油で満たされている.試験部の下側から油圧アクチュエータにより垂直力を負荷し,モーターにてディスク試験片を回転させることにより,両試験片の間にせん断力を負荷する.この際に生じる摩擦力をトルク検出部に設置されたひずみゲージにより得る.得られた結果を基に各種EALの摩擦特性を評価する.1)天然海水混入条件下での3ピンオンディスク摩擦試験結果での実験結果はばらつきが多く,ストライベック線図を用いて評価した場合,安定した実験結果を得ることが難しい状況であるが,この原因が突き止められていない.2)天然海水中でのEALが生分解性を起こすことが考えられるが,潤滑油の量が多いため(6リットルのEALに対して600cc),これらの確認が困難である.3)今後は、海水混入後,2週間,4週間,6週間経過後のEALおよび従来油のトライボロジー特性を解析することになっているが、これらの結果を十分にまとめられていない.以上を総合して,「やや遅れている」と評価した.次年度以降、主に以下を実施する.1)天然海水を本学練習船汐路丸にて、伊豆大島沖で採取予定する.2)天然海水混入条件下において、従来油と飽和エステル系EALの特性を解析評価する.3)得られた成果を、日本マリンエンジニアリング学会学術講演会等にて発表する.併せて日本機械学会に査読付き論文を投稿する.2013年12月19日に施行された米国環境保護庁(EPA)による船舶入港規制では,海水に接しているオイルを使用する全ての機器に環境に適合した潤滑油を使用しなければならないと明記されている.これにより船舶機器内のオイルに生分解性,非毒性,非生物濃縮性を有する環境対応型潤滑油(Environmentally Accepted lubricants:以下EALという)の使用が義務付けられた.このため,脂肪酸エステル系のEALが船尾管軸受の潤滑油として広く使用されるようになっている.一方,EALを使用するにあたっていくつかの問題が生じている.船尾管軸受などの機器内に海水が混入した場合,これらに使用されるEALが,加水分解を生じる可能性があるため,このような条件下におけるトライボロジー特性,特に摩擦・摩耗特性が,通常の使用条件下におけるそれと大きく異なる可能性がある.本研究では,船尾管軸受とプロペラ軸の間の潤滑部を対象に,それに使用されるEALに天然海水が混入した際のトライボロジー特性,特に摩擦特性を3ピンオンディスク摩擦試験機により解析し評価した.この試験装置では、試験部の上側に船尾管軸受材にて製作したディスク試験片を設置し,その下側に船舶用プロペラ軸材にて製作したピン試験片をしゅう動直径38mmの円周上に3つ配置する.試験部は潤滑油で満たされている.試験部の下側から油圧アクチュエータにより垂直力を負荷し,モーターにてディスク試験片を回転させることにより,両試験片の間にせん断力を負荷する.この際に生じる摩擦力をトルク検出部に設置されたひずみゲージにより得る.得られた結果を基に各種EALの摩擦特性を評価する.1)天然海水混入条件下での3ピンオンディスク摩擦試験結果での実験結果はばらつきが多く,ストライベック線図を用いて評価した場合,安定した実験結果を得ることが難しい状況であるが,この原因が突き止められていない.2)天然海水中でのEALが生分解性を起こすことが考えられるが,潤滑油の量が多いため(6リットルのEALに対して600cc),これらの確認が困難である.3)今後は、海水混入後,2週間,4週間,6週間経過後のEALおよび従来油のトライボロジー特性を解析することになっているが、これらの結果を十分にまとめられていない.以上を総合して,「やや遅れている」と評価した.次年度以降、主に以下を実施する.1)天然海水を本学練習船汐路丸にて、伊豆大島沖で採取予定する.2)天然海水混入条件下において、従来油と飽和エステル系EALの特性を解析評価する.3)得られた成果を、日本マリンエンジニアリング学会学術講演会等にて発表する.併せて日本機械学会に査読付き論文を投稿する.当初予定では,老朽化した油圧ユニットの交換経費を計上しているが,現在稼働している状況であるので,この交換作業を次年度以降に実施することとした.よって次年度使用経費が生じた.今後,装置の様子を見ながら交換作業を実施する予定である.
機械的触覚刺激が皮質脊髄路の興奮性に及ぼす影響

運動療法と体性感覚入力を併用することで運動療法の介入効果を促進することが報告されている.そこで本研究の目的は,運動療法と併用するための最適な触覚刺激方法を確立するため,機械的触覚刺激による介入が皮質脊髄路の興奮性に及ぼす影響を明らかにすることとした.対象は健常成人14名であった.皮質脊髄路の興奮性指標は運動誘発電位(MEP)を用い,左大脳皮質一次運動野に対する経頭蓋磁気刺激により右第一背側骨間筋より導出した.体性感覚刺激には,疾患による使用制限が少ない機械的触覚刺激を用い,20分間の刺激を右示指先端に行った.刺激介入は5条件とし,1)単純刺激条件は,示指の指腹に設置した24本のピンを同時に突出させる条件,2)横複雑刺激条件は,示指に平行な縦6本の刺激ピン列が左右に1列ずつ移動する条件,3)擦刺激条件は,使用する縦6本のピンを固定し,機械制御により刺激プローブ自体が示指の指腹を左右に移動する条件,4)縦複雑刺激条件では,横6本の刺激ピン列が前後に1列ずつ移動する条件,5)ランダム刺激条件は,縦6本の刺激ピン列が横4列のうちいずれかの1列に突出する条件とした.MEP計測は,介入前,介入直後,介入5分後,介入10分後,介入15分後,介入20分後に各15波形を記録し,介入前後で振幅値の比較検討を行った.その結果,単純刺激条件では,MEPの有意な低下が認められた.一方,横複雑刺激,擦刺激,縦複雑刺激条件ではMEPの有意な増大が認められた.ランダム刺激条件では,MEPの有意な変化は認められなかった.これらの結果から,一定時間の機械的触覚刺激は皮質脊髄路の興奮性を変動させることが明らかとなり,その変動は機械的触覚刺激方法に依存して変動することが明らかとなった.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
脳細胞の生存・機能維持におけるフリーラジカルの関与

脳組織中のフリーラジカル反応を血液脳関門透過性ニトロキシドラジカルをプローブとした生体計測電子スピン共鳴(ESR)法により非侵襲的に直接評価することを目的として、次の研究を行った。1.血液脳関門を通過しやすく、脳内で還元作用を受けにくいプローブを開発する必要から、7種類の脂溶性プローブを合成した。マウスに尾静脈より投与したところ、ピロリジン骨格を持ち置換基にエステル構造を有するもの(PROXYLエステル)が、脳への集積性は若干低いものの、比較的脳内の還元作用を受けにくかった。2.ナイロン糸の挿入によりラット中大脳動脈の閉塞を4時間行ったのち再潅流した。その1分後にメチルエステル構造を持つPROXYLを尾静脈より投与し、頭部におけるシグナルを生体計測ESRで測定した。ESRシグナルは時間と共に減少したが、減少速度は偽手術群に比べ、虚血再潅流群で速くなる傾向にあった。また、これと平行して、プローブの頚動脈投与により脳局所の情報を得る方法を開発し、1時間中大脳動脈を閉塞後、再潅流してプローブの消失速度を調べたところ、消失速度が顕著に増加した。この消失速度の増加は、スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)やカタラーゼの投与で抑えられ、活性酸素生成に関与した現象であることが示唆された。3.虚血再潅流時のプローブの消失速度増加に及ぼす内在性SODの影響を調べるため、SOD遺伝子導入マウスの使用を検討した。SOD遺伝子導入マウスに関する基礎データを収集するため、各臓器のSOD活性を測定したところ、脳のSOD活性は非導入マウスの2倍であった。今後、虚血再潅流時における消失速度変化の程度を調べ、脳におけるラジカル反応へのSODの影響を検討する予定である。
scarlessな創傷治癒を目指した幹細胞治療

本研究で、ヒト臍帯血/臍帯組織(Wharton's jelly)由来間葉系幹細胞の分離・培養に成功した。2種類の間葉系幹細胞は、増殖能、形態、炎症・線維化に関わる遺伝子発現に差がみられ、臍帯血由来間葉系幹細胞がより抗炎症作用が高く瘢痕を抑制する作用を有する可能性が示唆された。しかしながら、ヌードマウス皮膚創傷治癒モデルを使用した間葉系幹細胞移植実験では最終的に形成される瘢痕の状態(大きさ・膠原線維の沈着の状態)の状態には差がみられず、投与細胞数や投与方法など更なる検討が必要と思われた。平成25年度実施概要;幹細胞採取・保存:帝王切開後の臍帯血・臍帯組織を採取(臍帯血13検体、臍帯組織9検体)した。それぞれより、間葉系幹細胞を培養するとともに臍帯血からはMACS社磁気細胞分離装置を用いCD34陽性細胞を採取し、凍結保存した。臍帯組織由来間葉系細胞について、フローサイトメトリーを実施しCD90、CD105陽性、CD34、CD45陰性を確認した。細胞解析:採取した2種類の間葉系幹細胞をQiagen社RT2Profiler PCR Arraysを用いて、比較を行い細胞間の遺伝子発現に変化を認めた。今後、検体数を増やし検討を行い、細胞間の遺伝子発現の状況を確認し、タンパク質の発現状況など追加で検討を行う予定である。動物実験:ヌードマウス背部皮膚に4か所作成した5mm大の皮膚全層欠損に、2回継代した臍帯血もしくは臍帯組織由来の間葉系幹細胞を1.0×10*5個をそれぞれに局所注射した。創傷作成後、3日目、7日目。14日目の肉芽を採取し、組織染色(HE染色、MASSON染色、F4/80・αSMA・CD31などの免疫染色)、組織からのRNA・タンパク質の抽出を行った。その際に、RNA抽出の際に収量が安定しない・分解される、組織染色でうまく目的とする抗体が検出できないなどの問題があったため、条件検討を行いRNA抽出・免疫組織染色の方法を確立してきた。今後、RNA、タンパク質の定量や組織染色を行い、組織幹細胞移植が創傷治癒に与える影響について検討を加える予定である。これまでに、臍帯組織8検体、臍帯血14検体より間葉系幹細胞の分離培養を実施し、細胞を得た。間葉系幹細胞が瘢痕形成に与える影響を評価するため線維化関連のRNA profiler arrayやFACSによる解析を行った。間葉系幹細胞マーカーの発現(CD44+, CD73+, CD90+, CD105+, CD34-, CD45-)を確認し2種類の間葉系幹細胞の細胞増殖能・形態、遺伝子発現に差異がみられることを確認した。実際の生体での皮膚創傷治癒・瘢痕形成に影響を調べるため、ヌードマウス創傷治癒(皮膚全層欠損)モデルに、臍帯血・臍帯組織由来間葉系幹細胞移植(皮下注射による直接注入)を行った。組織・生物分子学的に解析し、細胞移植を行わなかった群と比較して、臍帯血/臍帯組織間葉系幹細胞とも細胞移植をを行った群での瘢痕の抑制・促進、創閉鎖に関して有意な変化はみられなかった。創傷治癒の増殖期においては、臍帯血・臍帯組織由来幹細胞はコラーゲン合成は活性化し、創内の炎症関連遺伝子の発現を促進するが、同時にMMP2、PLAUなどの細胞外マトリックスのリモデリングに関わる遺伝子の発現も高くなる傾向であった。毛包など付属器の再生はみられなかった。以上より、本研究においては臍帯血・臍帯組織由来間葉系幹細胞の性質には差がみられるものの、ヌードマウスを用いた成体への細胞移植治療では瘢痕抑制効果は見られなかった。形成外科これまでに、臨床検体(臍帯血・臍帯組織)からの幹細胞の培養に成功している。計画書では、H25年度中に細胞特性の解析を行う予定であったが、細胞資源が限られているため、動物実験と平行して実験を行う必要があり解析が終了していない。ただし、H26年度に開始予定であった動物をH25年度に開始しており、進展状況としては概ね順調である。今後は、マウスへの幹細胞組織移植を行い、組織染色を中心に瘢痕の形態評価を行うとともに、炎症・線維化関連因子を免疫組織染色、遺伝子・タンパク質発現の定量を行い、幹細胞が創傷治癒に与える影響について、特に線維化という観点から評価を行っていく。また、同様に炎症・線維化

関連遺伝子の発現について各幹細胞の特性を評価し、総合的に瘢痕抑制に有利に働く幹細胞は存在するのか、存在するのであればどの細胞が最も優れているのか評価する。本年度中に、実験を全て終了し、遅くとも来年度には結果を論文にまとめる予定である。申請書作成時には、平成25年度中に、幹細胞の細胞特性を遺伝子発現の比較やフローサイトメトリーを用いて確認する予定であった。しかし、幹細胞数が限られており動物実験と並行して実験を行う必要があり、平成26年度に動物実験と同時に行うこととした。そのために平成25年度の購入を予定していた抗体などの物品を購入していないものがあり、次年度使用額が生じた。平成26年度は、動物実験と並行して細胞特性の評価を行う予定である。そのために、細胞表面マーカーの測定や細胞レベルでの遺伝子・タンパク質発現を評価するための、細胞培養のための消耗品、抗体、各種試薬が必要となる。また、動物実験でマウスの購入・飼育費、組織染色やRNA・タンパク質定量のための各種試薬購入費が必要となる。また、本年度は、成果を発表するための学会参加費、論文校正費がそれぞれ必要となる見込みである。
胃癌細胞の非平衡形状ゆらぎのもたらす時空間秩序と転移の相関

本研究では、生命現象を動的な非平衡開放系として捉え、細胞を「自己制御する動的システム」として扱う、という非平衡統計力学からの普遍的アプローチ(アクティブマターの物理)の枠組みの中で、「疾患の物理学」という新分野を開拓する。申請者が確立した"Supported Membrane"という細胞表面の実空間モデルを駆使して、細胞およびその集団の時空間発展や自己秩序化現象を、非平衡物理学の視点から解明してきた。ここででは悪性上皮性腫瘍である胃腺がんに着目する。これまでの2年間で、経代培養が困難なヒト胃腺がん細胞などの実験系を確立し、進行度の浅い細胞株2種についてサロゲート細胞モデル表面との接着面積の形態ダイナミクスと遊走の計測・解析に成功した。究極の目標としては、接着面の形状ゆらぎの時空間パターンとがんの進行の相関を明らかにすることを目指す。初年度H26年度は経代培養の困難なヒト胃腺がん細胞や、細胞膜の実空間モデルの再構成Eカドヘリンによる機能化といった実験系の確立に集中した。2年目に当たるH27年度に入って進行度の浅い胃腺がん二株について細胞接着面の形状揺らぎと遊走の相関をタイムラプス顕微鏡で追跡することに成功した。タイムラプス機能を顕微鏡に追加することで接着面の形態ダイナミクスをいくつかの細胞で並行に追跡することが可能になり、実験のスループットが格段に向上した。27年度が最終年度であるため、記入しない。2014年度は接着分子を担持した細胞膜モデルを構築し、技術的に困難であるヒト胃腺癌細胞株(3種)の継代培養の最適化を行った。並行して細胞接着力計測・解析装置を本研究の用途のために改善し、細胞の形状ゆらぎと遊走運動の解析をヒト赤血球(成人・新生児)を用いて行った。本研究で用いる、ヒスチジンでタグ付けされた接着分子カドヘリンの再構成タンパク質を、ガラス基板上に作製したSupported Membraneに結合させ、その均一性を蛍光顕微鏡やX線鏡面反射で確認し、マスターコピー細胞を用いて選択的な接着を確認した。ヒト胃腺癌細胞株(3種)は理研細胞バンクから購入し、これまでに数種類の異なる培地や培養条件を試した。当初計画していたよりも細胞を安定に継代培養する条件の絞込みに時間がかかったため、以下の項で詳述するように物理学的なリードアウトの確立は現在進行中のほかの細胞系を用いて行うこととなった。先述の胃腺癌系の細胞株の確立と技術面の最適化と並行して、細胞の形状ゆらぎの解析を行った。ハイデルベルク大学・大学病院新生児科のJ. Poeschl教授との協力のもと、ゆらぎの平均2乗振幅のフーリエ変換から新生児の赤血球の力学特性を初めて定量計測し、これを成人の赤血球の値と比較した。従来の人工膜の力学モデルと異なり、細胞骨格と膜のカップリング強度を入れて解析を行うことにより、これまで細胞の「変形率(アスペクト比)」などの現象論的記述にとどまっていた、血球細胞のシェア弾性の定量に成功した。微小流路(Diffusion Chamber)との組み合わせにより、赤血球の形状ゆらぎを毒素ストレスの前後で定量比較することに成功しただけでなく、臨床試験中の抗敗血症薬剤の機能の評価にも成功した。当初計画していたよりもがん細胞を安定に継代培養する条件の絞込みに時間がかかったため、物理学的なリードアウトの確立は現在進行中のほかの細胞系を用いて行うこととなった。一方で揺らぎ解析については、ハイデルベルク大学・大学病院新生児科のJ. Poeschl教授とのヒト赤血球(成人・新生児)を用いた敗血症モデルの研究を行った。細胞骨格と膜のカップリング強度を入れた解析を導入し、血球細胞のシェア弾性の定量評価に成功し、論文の形でまとめることが出来た(Ito, ...., Poeschl, Tanaka, J. Phys. Chem. B, accepted with minor revisions)。

細胞性粘菌などと異なり、葉状仮足を広げた細胞、なかでもがん細胞の形状ダイナミクスを追跡することは難しい。当研究室で開発した、表面近傍の高さプロファイルに高感度で非侵襲的な反射干渉顕微鏡を用いて解析する手法(Kaindl,.. Tanaka, PLoSONE (2012), Burk,.. Tanaka, Ho, Sci. Rep. (2015))を駆使して、細胞の形状ダイナミクスの時空間秩序を精密に解析する。昨年度に確立した、接着分子(カドヘリン)の表面密度を精密に制御したSupported Membraneを用いて、胃腺がんの平常ゆらぎのモード解析と運動の解析を行い、がんの進行に特徴的なパターンを抽出することを目指す。また、胃腺がんの転移に特有の化学誘導物質(ケモカイン)として、本研究では後腹膜、胃大網から放出され胃がん細胞の走化性、転移・生存・がん性を促進するとされる、CXCL12に焦点を当てる。申請者のグループでは、これまで溶解性のCXCL12が造血幹細胞のエネルギー散逸に与える影響を形状ゆらぎのパワースペクトル解析から明らかにした(Burk,.. Tanaka, Ho, Sci. Rep. (2015))ので、ここでは溶液中のCXCL12濃度が、進行度(転移度)の異なる癌細胞の接着と形状揺らぎ、そして遊走の時空間パターンに与える影響を、定量解析する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
機能性に優れたウレタン系軟性裏装材の開発と臨床応用に関する研究

超高齢社会の到来に伴い有床義歯を使用する患者の中には,咀嚼時の疼痛の緩和や顎堤の保護等の目的で各種の軟性裏装材を必要とする場合も多い.しかし,いずれの材料も長期間の耐久性に乏しく劣化が進んでいく.そこで研究代表者らは幅広い粘性を示すウレタンオリゴマーを原材料とする耐久性や機能性に優れた軟性裏装材の開発に着手した.各種試作ウレタン系軟性裏装材料の歯科理工学的物性試験を行い,市販の軟性裏装材と比較してもより優れた物性を示す材料も幾つか見受けられ,臨床応用の可能性が示唆された.また材料の開発に先立って,義歯使用者の口腔内感覚に関するアンケート調査を実施した.超高齢社会の到来に伴い有床義歯を使用する患者の中には,咀嚼時の疼痛の緩和や顎堤の保護等の目的で各種の軟性裏装材を必要とする場合も多い.しかし,いずれの材料も長期間の耐久性に乏しく劣化が進んでいく.そこで研究代表者らは幅広い粘性を示すウレタンオリゴマーを原材料とする耐久性や機能性に優れた軟性裏装材の開発に着手した.各種試作ウレタン系軟性裏装材料の歯科理工学的物性試験を行い,市販の軟性裏装材と比較してもより優れた物性を示す材料も幾つか見受けられ,臨床応用の可能性が示唆された.また材料の開発に先立って,義歯使用者の口腔内感覚に関するアンケート調査を実施した.ウレタン系オリゴマーを主原料として,耐久性や装着感に優れた軟性裏装材を開発するために市販されている軟質ウレタンオリゴマーの中から,軟性裏装材として使用可能な適度の粘性(成形性)と流動性を持つ材料を幾つか選択した.粘度測定はE型回転粘度型を使用した.また自転・公転式ミキサーを使用して,エチルメタクリレート(EMA)やブチルメタクリレート(BMA)を添加して意図的な粘度の調整が可能かどうかを検討した.粘度の高い原料に対してEMAやBMAを20wt%程度添加することで混合試料は大幅な粘度低下を示すものもあり,ウレタン系混合材料の粘度調整が可能であることが明らかになった.また光増感剤と還元剤を添加し,光重合させた円柱状試験片の圧縮弾性率を測定した.その結果,臨床応用可能な弾性率を有する材料が幾つか選択できることが示唆された.患者サイドの立場から判断した機能性に優れる軟性裏装材の開発に繋げる目的で,軟性裏装材の物性に関して臨床的なデータを求めるために臨床試験を実施した.現在市販されている各種軟性裏装材について実際に総義歯を使用する患者に被験者として協力を依頼し,咀嚼官能試験を行った.義歯のみの場合と各種軟性裏装材を裏装した場合とで各種の口腔内感覚に関して被験者にアンケート調査を行った.得られたデータより軟性裏装材のレオロジー的物性の相違が口腔内感覚に及ぼす影響に関して検討を行った.その結果,裏装材の硬度や弾性率は比較的小さい方が被験者の口腔内の違和感は小さく義歯の装着感も良好であるという可能性が示唆された.得られた知見は平成21年度第54回日本歯科理工学会学術講演会において発表を行った.昨年度に続き,ウレタン系オリゴマーを主原料とした耐久性や装着感に優れた軟性裏装材を開発するために,各種軟質ウレタンオリゴマーの基礎的な物性を測定し,軟性裏装材として使用可能と期待される材料を幾つか選択した.各ウレタンアクリレート材料に光増感剤(カンファキノン)と還元剤(メタクリル酸ジメチルアミノエチル)をそれぞれ0.5wt%添加し光照射後,重合体の残留モノマー量を測定した.未重合モノマーが多量に残留すると,重合体の機械的強度が低下するだけでなく,歯科用材料として口腔内で使用することを想定した場合,口腔内に溶出する可能性もあり生体に対する安全性の観点からも望ましくない.測定の結果,多くの材料は残留モノマーが15%以下で中には2%以下となる有望な材料も見受けられた.反面,半分近く残留物が認められる材料もあり,この材料は重合方法を再検討する必要があると思われた患者サイドの立場から機能性に優れる軟性裏装材の開発に繋げる目的で,当科で総義歯を作製しアンケート調査に同意を得た患者を被験者として,今年度も継続して臨床研究を実施した.本臨床研究は,鹿児島大学病院臨床研究倫理委員会の承認を得ているものである.市販の各種軟性裏装材を応用して,裏装材のレオロジー的物性の相違および裏装材の厚さの相違が,被験者の口腔内感覚に及ぼす影響に関して検討を行った.その結果,裏装材の硬さや弾性率は小さい方が被験者の義歯の装着感は良好で,疼痛緩和の効果も期待される可能性が示唆された.一方,裏装材の厚さによる影響はほとんど認められなかった.得られた知見は平成22年度第119回日本補綴歯科学会学術大会(東京ビッグサイト)において発表を行った昨年度から継続して,各種多官能性ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とする各種試作試料の歯科理工学的物性の評価を行った.圧縮弾性率,表面硬さ等の物性試験を行った結果,現在市販されている軟性裏装材と近似した値を示す材料も幾つか見受けられ,新しいタイプの軟性裏装材として臨床応用できる可能性が示唆された.また硬化後の軟性裏装材表面に塗布する表面処理材に注目した.

実際に表面処理材を応用している市販の軟性裏装材に関して,各種表面処理材の有効性を検証するために軟性裏装材と表面処理材間の接着強さを測定した.多くの材料において,軟性裏装材と表面処理材間の接着強さは,軟性裏装材とアクリル義歯床間の接着強さおよび裏装材自体の強度より大きく,表面処理材を有効に応用すれば軟性裏装材の表面滑沢化や耐久性向上に大きく寄与することが示唆された.これらの研究成果は,第30回日本接着歯学会学術大会において発表を行った.今後,試作ウレタン系軟性裏装材を用いても同様の研究を行い,各種表面処理材と各種試作ウレタン系軟性裏装材間およびアクリル義歯床間での接着耐久性を評価し,臨床的に有効な組み合せを選定していく予定である.また患者サイドの立場から判断した機能性に優れる軟性裏装材の物性を決定するために,鹿児島大学病院臨床倫理委員会の承認を得たうえで継続して臨床試験も実施した.総義歯装着患者にアンケート調査を実施して,実際に患者が好む硬さや弾性率等に関しての臨床に即したデータを収集した.機能的で耐久性に優れた軟性裏装材の開発を目的として,昨年度から継続して各種多官能性ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とする各種試作試料の歯科理工学的物性の評価を行った.軟性裏装材を口腔内で長期間使用可能とするには,裏装材とアクリル床間での接着耐久性が求められる.円盤状に光重合した裏装材試料をアクリルレジンで挟み,引張圧縮試験機を用い引張試験を行い両者間の接着強さを測定した.現在市販されている裏装材とアクリルレジン間の接着強さと近似した値を示す材料も幾つか見受けられ,新しいタイプの軟性裏装材として臨床応用できる可能性が示唆された.また市販のアクリル系軟性裏装材の中には表面滑沢化や耐久性向上の名目で表面処理材を塗布するタイプが幾つかある.具体的に各種表面処理材の有効性を検証するために表面処理材の応用が軟性裏装材の機械的性質に及ぼす影響を検討した.市販の各種軟性裏装材に表面処理材塗布後,引張圧縮試験機を用い引張試験を行い各裏装材の引張強さを測定した.表面処理材を応用しない場合と比較して,試料が破断するまでの伸びが低下する材料も幾つか見受けられたが,ほとんどの材料で引張強さは有意に向上した.この結果から試作ウレタン系軟性裏装材に関しても,表面処理材を適切に応用することによって軟性裏装材の耐久性向上に寄与することが示唆された.これらの研究成果は,第31回日本接着歯学会学術大会(日本歯科大学生命歯学部・東京)においてポスター発表を行った.これまでの基礎的な理工学的物性を評価する研究で軟性裏装材として有望な試作ウレタン系材料を幾つか選定できた.今後長期的な耐久性の評価等も行い,実際に総義歯装着患者から得られたアンケート結果等も考慮に入れ最終的に臨床応用可能な機能的に優れたウレタン系軟性裏装材料を開発したい.これまでに各種多官能性ウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とする各種試作試料の歯科理工学的物性の評価を行った結果,物性的に現在市販されている軟性裏装材と同等およびそれ以上の値を示す材料も幾つか見受けられた.ウレタン系の軟性裏装材が,新しいタイプの軟性裏装材として臨床応用できる可能性が示されている.24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに実施してきた総義歯装着患者に対するアンケート調査による臨床研究で,患者サイドの立場から判断した軟性裏装材の具備すべき理工学的物性に関する基礎的なデータは,ほぼ収集されたと思われる.今後,これらの得られたデータを参考に装着感に優れ機能的な新しいタイプの軟性裏装材の開発を目標に,試作ウレタン系軟性裏装材の実用化に向けての研究を推進していく予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
レバノン共和国所在壁画地下墓の保存修復研究（Ⅱ）

平成25・26年度も中東情勢は安定せず現地調査を中止した。それに換え25年度はレバノンとイタリアおよび国内の研究者で研究会を開催し研究の経過・成果・課題について報告と討論を行い、26年度は報告書の原稿を執筆した。ブルジュ・アル・シャマリT.01ーI地下墓は碑文から紀元196/197年にリューシスのために築造され、孔雀・魚・パン・ワイン壺などの壁画から死者の平安を祈る葬送観念、炭素14年代測定、出土遺物の材質分析などの人文科学と自然科学の学際研究によりレバノン古代史を明らかにした。また温度・湿度・微生物など地下墓環境・壁画の修復は文化財保存の論理と技術の移転も行い大きな国際貢献ができた。レバノン共和国ティール市郊外のブルジュ・アル。シャマリに所在する地下墓T.01の修復研究の2年目を実施した。T.01地下墓は幅約5m、奥行約3m、高さ約2mの墓室のし東西南北の四壁および天井に、孔雀、鳥、魚、肉、パン、壼、草花などの絵とともにギリシャ語の碑文が記されている。絵は赤・茶・緑・黄・黒などに鮮やかに彩色され、往時の地下墓の華やかな雰意気を髣髴とさせる。2009年度の調査によって、壼、ランプ、ガラスなどの遺物とともに、モザイク床に記されたギリシャ語碑文から、地下墓T.01はティール歴322年すなわち紀元196/197年に築造されたことが判明している。大きな発見があった反面、壁画の保存環境は、本研究の進める調査が原因となったと思われる温度・湿度の激変によって危ぶまれる状況となった。2010年度は、地下墓T.01の壁画の現状調査とクリーニング、応急的な剥落防止と強化処現を行うとともに、温度、湿度、照度、紫外線強度、大気汚染濃度などの継続観測とともに、カビの調査も実施し、壁画保存環境の改善を目指した研究を行った。さらに、地下墓T.01の周辺地表部の調査、前年度出土の土器、人骨などの実測調査なども合わせ行った。地下墓墓室内の壁画調査では、赤外線写真撮影とクリーニングによって、南壁の碑文"さらばリューシス誰だって死ぬのだから"の碑文の下にリューシスと思われる肖像が描かれていることが判明、また、西壁の孔雀は足で草の茎を踏みしめ、北壁の逆さずりの鳥の口からは血がしたたり落ち、東壁の尖底の壼は三脚台によって立てられて、階段両壁にも草木の絵が描かれていることが判明した。人骨の鑑定では、床の掘り込み石棺墓ごとに性別、年齢、体格などが推測され、被葬者を具体的にイメージすることが可能となってきた。壁画保存環境の改善は地下墓の地表上部を断熱性の高いジオテキスタイルで覆い、さらに小石のバラスを510cmの厚さで覆うことによって、墓室の温度の日変化を2°C以内に、湿度は90100%の調査開始以前の環境に戻すことができ、壁画保存の目途が立った。地表部の調査では、地下墓の東側に5基の掘り込み石棺墓を発見し、未盗掘の石棺から、牧羊神・PANの土製マスクや260個に及ぶガラス玉、コイン、貝殻などを発見し、被葬者の性格や年代を研究する手がかりを得ることができた。ローマ時代のティール都市遺跡に近按するブルジュ・アル・シャマリの集落の性格を考察するうえで大きな成果である。レバノン共和国ブルジュ・アル・シャマリT.01遺跡の壁画地下墓T.01-Iの保存修復は2年目を迎えた。四壁と天井に孔雀と食用の鳥・魚・肉塊・パン・ワイン壺・オリーブ壺、墓主リューシスの肖像と碑文、草花など壁画が描かれているが、壁画損傷状況の把握、岩盤の樹脂含浸補強、壁画損傷部のモルタル補強と剥落防止、壁画のクリーニングを実施し、保存・修復処置のおよそ30パーセントを終えた。クリーニングにより南壁のギリシャ語碑文"さらばリューシス誰だって死ぬのだから"の下方の壁画がリューシスの肖像である、赤外線写真によって孔雀が草の茎を踏みつけている、食用の逆さ吊りの鳥の口からは血が滴り落ちている、などを明らかにした。地下墓壁画の保存環境調査は、データロガによる墓室内外の温湿度、大気汚染のほか現地調査時の照度・紫外線強度・二酸化炭素濃度を測定し、壁画保存の適正環境策定のデータを収集した。また、調査地区を南に1m×8mの拡張し、既知の地下墓(T.01-I)に隣接して地下墓(T.01-II)を発見した。

本年のT.01-II地下墓調査は階段下部と墓室入口のみであり、その全容は詳らかではないが、階段や入口の造りや、T.01-I地下墓階段右壁がTD1」1の墓室奥壁の一部を破壊して造っていることからTO1-1(ティール暦322年=西暦196/197年の築造)に先行することがわかる。またT.01-IIの階段下部発見のアンフォラ底部破片は、T.01-Iの壁画のアンフォラより古形であることからも首肯できる。'T.01-IIの全容は次年度明らかにする。T.01-Iは美しい壁画が描かれ、墓室の横長プラン、床の掘込石棺など、近隣の地下墓形態とは異にするところが多く、古代ローマ都市ティールの中心とその周辺にあたるT.01遺跡の所在するブルジュ・アル・シャマリ、すなわちフェニキアの文化をより強く残す地区との比較によって古代レバノンの実相に迫りたい。2012年度はレバノン南部ティール市の本調査利用のホテル・レストランの爆破事件、調査地ブルジュ・アリ・シャマリ地区への沿道爆破事件等があり、やむを得ず現地調査・修復を延期した。これに代わって、イタリア、エジプトの壁画保存の現状と修復の調査を行い、2011年度までの調査と修復の成果研究会を開催するとともに、レバノン考古総局の承認を得て持ち帰ったガラス・壁画片・モザイク片等の資料の機器分析および写真・図の整理等奈良大学で実施可能な研究を行った。イタリアおよびエジプトにおける調査ではレバノン壁画地下墓と同時代の地下墓・壁画・出土遺物について遺跡・博物館を訪ね調査した。両国に於いて発掘調査後の壁画の適正な保存環境の保持は困難を極め、空調による完全環境管理を行うか、1800年間保持してきた自然環境下に戻すかの選択に迫られている。また、壁画の強化・修復についても従前のように全面的に合成樹脂で行うことはかえって壁画の損傷を招く恐れがあるために、最小限度の保存処理・修復に止めていることは、本研究の壁画保存の基本理念・判断と合致している。研究会は日本側調査参加メンバー10名とイタリア壁画修復家が参加し、ブルジュ・アル・シャマリT.01遺跡ならびにT.01-I壁画地下墓、H2堀込石棺の遺構・遺物について各メンバーの専門的立場から検討を加え議論を行った。その結果、T.01-I壁画地下墓は紀元196・197年にリューシスなる人物のために築造され、紀元4世紀まで墓地として使用され続けられたこと、近隣の地下墓墓室が正方形プランであるのとは違い横長プランであることにこの地の特異性が見られること、地上のH2堀込石棺墓のGod-Panマスクと260個におよぶ出土遺物からは地下墓被葬者に従属する牧羊を営む人物が埋葬され、ローマ時代におけるこの地の社会構造が推測されることなどを明らかにすることができた。本研究の最終年度である平成25年度も、レバノン共和国は中東の政変による難民流入などにより国内情勢が不安定になったために現地調査を断念し、レバノンおよび国内の研究協力者が奈良に集って研究会を開催し、研究経過の検証、研究の成果、今後の課題について発表と討論を行い、研究費を繰越した平成26年度にその成果を報告書に纏めた。本研究の対象であるレバノン国ティール市近郊のブルジュ・アル・シャマリT.01遺跡のローマ時代地下墓の修復研究では、保存科学・保存修復学・考古学・美学美術・歴史学などの人文科学と形質人類学・年代測定学・大気環境学・微生物学・測量学などの自然科学との学際研究を展開し稀有な成果を見た。すなわちT.01-Iの地下墓はモザイク床と壁面の碑文解読から西暦196/197年にリューシスのために築造されたこと、孔雀・魚・鳥・草花・肉・パン・オリーブ壺・ワイン壺・リューシスの肖像などの壁画の発見とそれらが1800年もの永い間ほぼ完全に守られてきた環境、壁画顔料や壁面漆喰の機器分析による材質と描写技法の解明、それぞれの絵画の示す亡き人への思い、漆喰モルタルや樹脂を使った壁画の保存修復の試行と技術の確立、人骨の炭素
超新星爆発イベントにおけるγプロセス元素合成パターンの研究

鉄よりも重い元素の起源とされるrプロセス元素合成が宇宙のどこで起きるのかは大きな謎とされてきた。非常に古い星でrプロセスによる重元素が存在することが明らかになり、超新星爆発でのrプロセスの理論的研究が急務となっている。このためには超新星の爆発メカニズムを解明すると共に、rプロセス元素合成量を明らかにして、その特徴を最新の天体観測と照らし合わせていく必要がある。流体力学や核反応ネットワークの計算を組み合わせて、数値シミュレーションを行い、超新星爆発の各イベントにおいて作られるrプロセス元素合成量を定量的に求めて、その特徴を明らかにすることが研究の目的である。親星の質量の違いによる爆発メカニズムの違いに着目し、rプロセス元素合成パターンの特徴を明らかにするため、大質量星の中でも、比較的質量の小さい場合と大きい場合に分けて研究を進めてきた。昨年度の質量の小さい場合の研究成果に続き、今年度は質量の大きい場合について研究を行った。この場合にはニュートリノ駆動風と呼ばれる質量放出メカニズムの解明が鍵となる。一般相対論的流体力学の計算コードにニュートリノによる加熱・冷却や組成の変化を組み込み、超新星爆発で誕生した中性子星の表面物質の時間発展の数値シミュレーションを行った。この時、重要になるのは中性子星の質量・半径とニュートリノの強度であり、これまでの研究においては中性子星の質量が太陽質量の2倍という値が要求されていて、rプロセスが起こるのは難しいと考えられてきた。本研究ではシミュレーションにより、衝撃波後面のニュートリノ駆動風が行き着く先の圧力(温度)がrプロセスにおいて影響を及ぼすことを初めて発見した。現実的な圧力値の範囲において、通常知られている太陽質量の1.4倍の質量の中性子星でrプロセスが起こることを解明して、ニュートリノ駆動風におけるrプロセスの新しい可能性を開いた。2年間の研究により、大質量星の質量の違いに起因するrプロセスの違いについて、系統的に解明することができ、超新星爆発イベントとrプロセス元素合成パターンの関係を示すことに成功した。これにより、非常に古い星の重元素のスペクトル観測と連携した宇宙における重元素の進化の解明に大きく寄与した。鉄よりも重い元素の起源とされるrプロセス元素合成(大量の中性子を高速に吸収する過程)が宇宙のどこで起きるのかは大きな謎とされてきた。ハッブル宇宙望遠鏡による最新の天体観測では非常に古い星にもrプロセスによる重元素が存在することが発見され、寿命の短い大質量星の生の最期におこる、超新星爆発でのrプロセスの理論的研究が急務となっている。このためには超新星の爆発メカニズムを解明すると共に、rプロセス元素合成量を明らかにして、その特徴を将来の天体観測と照らし合わせていく必要がある。今年度の研究では、一般相対論的流体力学の計算コードを用いて、比較的質量の軽い親星の重力崩壊・爆発の数値シミュレーションを行い、放出物質が膨脹して冷える間に起こるrプロセスを元素合成ネットワークにより計算して、1イベントの超新星爆発で生成されるrプロセス元素の量を求めることに成功した。この結果、質量の軽い親星において、プロンプト爆発が起きればrプロセス元素合成が起こり、元素合成のパターンは太陽系組成比を再現するパターンであることを発見し、合成量も銀河に存在する量を説明できることを示した。これにより、非常に古い星におけるrプロセス重元素発見を説明する道筋をつけることが可能になったことと、星の爆発メカニズムと元素合成パターンが関連していることを新たに提唱することが出来た点で、宇宙物理学における重元素の進化の解明に大きく貢献できた。

2年間の研究により、大質量星の質量の違いに起因するrプロセスの違いについて、系統的に解明することができ、超新星爆発イベントとrプロセス元素合成パターンの関係を示すことに成功した。これにより、非常に古い星の重元素のスペクトル観測と連携した宇宙における重元素の進化の解明に大きく寄与した。