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還元型ドデカボレート有機分子化反応を利用した新規BNCT用ホウ素薬剤の開発

近年、10B原子と中性子との核反応を利用するホウ素ー中性子捕捉療法(BNCT)が、脳腫瘍などに対する有効な治療法として注目を集めている。しかしながら、BNCTに臨床応用されている薬剤は理想的なものではなく、効率的にホウ素を腫瘍細胞に送達することができる新規薬剤の開発が強く望まれている。本研究では、水溶性が高く毒性の低いBNCT用ホウ素薬剤の開発に適したホウ素源の探索を行い、MADBと名付けたホウ素化合物が上記の特性を備えた有望な化合物であることを見出した。さらに、MADBをアミノ酸などの腫瘍細胞選択性の高い有機化合物に結合させ、BNCT用ホウ素薬剤として有望な化合物群の開発に成功した。がんーホウ素中性子捕捉療法(BNCT)用ホウ素薬剤の分子設計において、マイナス2価の電荷を帯びたアニオン性のドデカボレート([B12H12]2-)は、低い毒性および高い水溶性など、ホウ素薬剤に求められる性質を備えていることから、ホウ素原子団として最適な化合物であると考えられている。申請者はこれまでの研究によって、マイナス1価の電荷を帯びた還元型のドデカボレートであるBNH3を含有するBNCT用ホウ素薬剤が、マイナス2価のドデカボレート含有化合物よりも高い効果を示す有望なBNCT用ホウ素薬剤であることを明らかにしてきた。本研究は、種々の還元型ドデカボレートを、アミノ酸やペプチドに導入した新規なホウ素薬剤の開発を目的として展開するものであり、還元型ドデカボレートを導入するための素反応とそれを利用した新規ホウ素薬剤の合成および生物活性評価を行う。本年度での研究では、ホウ素源として利用する還元型ドデカボレートとして、BNH3、スルフィニウムドデカボレート(DA-BS)、1-トリメチルアンモニオ-12-メルカプトドデカボレート(TN-BSH)をリストアップし、これらを有機分子化するための素反応の検討を行った。その結果、これらの中でもDA-BSが、種々の腫瘍指向性有機分子に導入が容易であり、これをホウ素源とする薬剤が高い腫瘍集積性を有するということが明らかとなった。本研究は、1.還元型ドデカボレートの有機分子化反応の開発2.還元型ドデカボレート含有腫瘍親和性化合物の設計・合成およびその精製方法の確立3.BNCT用薬剤としての評価の3種の研究から成り立っている。本年度においては、京都大学原子炉実験所が想定に反して1年間休止となっていたため、1および2について検討を行った。まず1についてであるが、本年度では還元型ドデカボレートとして、BNH3、スルフィニウムドデカボレート(DA-BS)の2種について有機分子化反応の検討を行った。その結果、DA-BSを簡便にかつ種々の腫瘍集積性分子に導入可能な有機分子化反応を確立することに成功した。さらに、本法で合成した化合物を中圧ODSカラムクロマトグラフィーによって精製する条件についても確立することができた。本年度での研究では、昨年度までの研究を基に、ホウ素源として利用する還元型ドデカボレートとしてBSH([B12H11SH]2-)のチオール基に種々のアルキル基を導入したスルフィニウムドデカボレート(DA-BS)に着目し、これらを有機分子に導入した誘導体の合成とBNCT用ホウ素薬剤としての評価を行った。その結果、DA-BSをアミノ酸やペプチドに導入したホウ素化合物が、臨床応用されているBSHなどのようなホウ素薬剤よりも高い腫瘍細胞集積性を有するということが明らかとなった。本研究は、1.DA-BSおよび1-トリメチルアンモニオ-12-メルカプトドデカボレート(TN-BSH)の有機分子化反応の開発2.還元型ドデカボレート含有腫瘍指向性有機分子の合成3.合成したホウ素薬剤の生物活性評価の3種の研究から成り立っている。本年度においては、昨年度に確立した1を基に、2,3の研究に関して集中して検討を行いそれぞれ一定の成果を得ることができた。まず、還元型ドデカボレートを、各種アミノ酸の側鎖あるいはカルボン酸に導入したドデカボレートアミノ酸や、これを腫瘍指向性ペプチドに導入したドデカボレートペプチドを複数合成した。さらに、これらの化合物合成で得た知見と技術を基に、コウジ酸などのこれまでに合成してこなかったアミノ酸・ペプチド以外の腫瘍指向性有機分子にドデカボレートを導入した化合物の合成に成功し、合計100近くの化合物ライブラリーを構築することに成功した。

そして、合成した化合物について培養腫瘍細胞を用いた生理活性試験を行い、それらの中でも、BSH([B12H11SH]2-)のチオール基に種々のアルキル基を導入したスルフィニウムドデカボレート(DA-BS)に腫瘍指向性有機分子を導入した化合物群が、高い細胞膜透過性と腫瘍細胞集積性を示すことを明らかにした。特に、アミノ酸やコウジ酸にDA-BSを導入した化合物群は、臨床応用されているホウ素薬剤よりも非常に高い腫瘍細胞集積性を示す有望な化合物であることが明らかとなり、この研究成果について、共同研究企業と特許出願を行うに至った。しかし、京都大学原子炉実験所の原子炉が、予定に反して休止中であるため、計画していた生物活性試験の全てを行うことができなかった。以上の結果から、本年度の目的を完全に達成することこそできなかったが、想定していた以上の研究成果をあげることが出来たと考えている。がんーホウ素中性子捕捉療法(BNCT)用ホウ素薬剤の分子設計において、マイナス2価の電荷を帯びたアニオン性のドデカボレート([B12H12]2-)は、低い毒性および高い水溶性など、ホウ素薬剤に求められる性質を備えていることから、ホウ素原子団として最適な化合物であると考えられている。申請者はこれまでの研究によって、マイナス1価の電荷を帯びた還元型のドデカボレートであるBNH3を含有するBNCT用ホウ素薬剤が、マイナス2価のドデカボレート含有化合物よりも高い効果を示す有望なBNCT用ホウ素薬剤であることを明らかにしてきた。本研究は、種々の還元型ドデカボレートを、アミノ酸やペプチドに導入した新規なホウ素薬剤の開発を目的として展開するものであり、還元型ドデカボレートを導入するための素反応とそれを利用した新規ホウ素薬剤の合成および生物活性評価を行う。本年度での研究では、昨年度までの研究を基に、ホウ素源として利用する還元型ドデカボレートとしてBSH([B12H11SH]2-)のチオール基に種々のアルキル基を導入したアルキルスルフィニウムドデカボレート(DA-BS)に着目し、これらを有機分子に導入した誘導体の合成とBNCT用ホウ素薬剤としての評価を行い、その腫瘍細胞への集積機構についても検討を行った。その結果、DA-BSをアミノ酸、ペプチド、コウジ酸などに導入したホウ素化合物が、腫瘍認識部位として導入した有機分子の特性を利用して、腫瘍細胞に高集積することを明らかにした。近年、10B原子と中性子との核反応を利用するホウ素ー中性子捕捉療法(BNCT)が、脳腫瘍などに対する有効な治療法として注目を集めている。しかしながら、BNCTに臨床応用されている薬剤は理想的なものではなく、効率的にホウ素を腫瘍細胞に送達することができる新規薬剤の開発が強く望まれている。本研究では、水溶性が高く毒性の低いBNCT用ホウ素薬剤の開発に適したホウ素源の探索を行い、MADBと名付けたホウ素化合物が上記の特性を備えた有望な化合物であることを見出した。さらに、MADBをアミノ酸などの腫瘍細胞選択性の高い有機化合物に結合させ、BNCT用ホウ素薬剤として有望な化合物群の開発に成功した。平成28年度以降の研究については、確立したDA-BSの有機分子化反応を用いて合成した新規ホウ素薬剤のBNCT用薬剤としての評価を進めていく。これに関しては、本年再稼働予定の京都大学原子炉実験所が利用可能になるまでの間に、毒性・腫瘍集積性・細胞内分布などについて詳細な検討を行っていく。また、DA-BS以外の還元型ドデカボレートの有機分子化反応についてもより詳細な検討を進めていく予定である。
下咽頭癌細胞核DNAの蛍光顯微測光法による定量的計測

下咽頭癌未治療症例について、術前生檢材料を細切し、BrDU加PBSにインクベートしてS期細胞に取り込ませてから、アルコール固定、パラフィン切片を作成し、連続切片の1をHE染色、2を抗BrDUモノクローナル抗体ABC法により免疫組織染色として比較檢討し、S期細胞の標識率(Labelling Index;SLI)および分布様式(Distribution Pattern;SDP)について調べ、組織分化度との関係、増殖動態につき檢討した。さらに手術時摘出標本を大切片としてHE染色し、粘膜下浸潤の程度を顯微鏡下に計測し、これとSLIとの関係について檢討した。1.下咽頭癌のS期細胞標識率(SLI)8例について檢討したが、そのうち5例の結果を得た。夫々33、28、26、24、18であった。高分化癌3例は28、24、18で、中等度分化癌では33、26であった。前年度症例とのまとめでは中等度分化癌で高い値を示す傾向が認められた。2.下咽頭癌のS期細胞分布様式(SDP)癌胞巣の周辺に多く認められ、中央付近にはほとんど認められなかった。特に角化巣には全く認められなかった。これらの結果は、胞巣の中心へ向う分化の方向をよく示していた。粘膜病巣では基底層から表層に至る各層に平等に分布し、基底層および傍基底層のみにわずかに認められる非癌症例との鑑別にも有効であった。3.下咽頭癌粘膜下浸潤度との関係SLIの高値症例で粘膜下浸潤度も大きかった。またSDPに規則性を認めない症例で粘膜下浸潤度も大きい傾向が認められた。下咽頭癌7検体について,その摘出標本をカルノア固定,パラフィン包埋, 4μ厚切片とし,連続する切片についてHE染色およびDNA染色を施し,それらを比較対照させた検討した.DNA染色は, Azocarmin-Gで前処理した後, Acriflavin-Feulgen染色を施し,日本光学落射蛍光顕微測光装置を用い励起光435nm波長を用いたPhotocytometryによって計測した.切片では細胞核も薄切されるため,計測絶対値は核全体のDNA量を表わさないから,半径を計測して球体補正を行うことで解決した.HE染色標本と対比することによって,癌胞巣についてその周辺と中心部の比較,高度の角化を示す部位,角比を伴わないもの,早期症例については粘膜上皮について基底部から表層角化層までの各層の構成細胞について計測した.〔結果〕1.癌胞巣において,その周辺部腫瘍細胞の核DNAは中心部細胞のそれに比較して高値を示した.2.角化した部分の細胞核DNAは,角化を伴わない部分の細胞のそれに比較して低値を示した.3.視野を直線的に一側から他側へ向って計測した場合の各細胞のDNA値をプロットすることにより,平均値が大きく偏差値も大きいものが低分化癌に多かったのに対して,高分化癌では胞巣形状にあわせた曲線かえられ,これをDNA-gramと名付けることとした.4.粘膜上皮の計測においてもDNA-gramが診断上有効であった.5.下咽頭癌細胞核DNA量の計測は,腫瘍学的活性度の判定に有効であるものと結論した.下咽頭癌未治療症例について、術前生檢材料を細切し、BrDU加PBSにインクベートしてS期細胞に取り込ませてから、アルコール固定、パラフィン切片を作成し、連続切片の1をHE染色、2を抗BrDUモノクローナル抗体ABC法により免疫組織染色として比較檢討し、S期細胞の標識率(Labelling Index;SLI)および分布様式(Distribution Pattern;SDP)について調べ、組織分化度との関係、増殖動態につき檢討した。
魚類の温度適応に関わる分子ネットワークの探索

魚類の温度適応に関わる分子ネットワークの探索を目的に、メダカを24°Cで馴致した後、10°Cおよび30°Cの水槽に移し、30日以上飼育(馴化)した。変化前、変化直後、馴化後のメダカより筋肉および脳を採取し、全RNA抽出およびmRNA精製を行った。次世代シーケンサを用いた転写産物の網羅的解析を行った結果、10°Cおよび30°C馴化メダカ間で筋肉および脳において、それぞれ31および20遺伝子に馴化温度依存的な発現変動が認められた。筋組織で発現変動がみられた31遺伝子中、熱ショックタンパク質およびE3ユビキチンリガーゼ遺伝子などは温度変化直後から発現量が変化していた。魚類の温度適応に関わる分子ネットワークの探索を目的として、次世代シーケンサを用いてメダカの温度馴化に伴って発現変動する転写産物の網羅的解析を行った。10および30°Cで30日以上飼育したメダカを実験に用いた。これらのメダカより筋肉を採取し、全RNAの抽出およびmRNAの精製を行った。次に、Ion Total RNA-Seq Kit v2を用いて、cDNAライブラリーを作製し、転写産物の網羅的解析を行った。塩基配列の解析にはIon Torrent PGMシークエンサを用いた。塩基配列解析の結果、10および30°Cに温度馴化させたメダカ筋肉において解析された塩基数は、それぞれ629.25および534.08Mbであった。さらに、リード数はそれぞれ5,364,077および4,675,370で、平均リード長はそれぞれ117および114塩基であった。また、CLC Genomics Workbenchを用いたde novoアセンブリングを行った後、10および30°Cに温度馴化させたメダカ筋肉で発現している遺伝子のGene Ontology解析を行ったところ、両者に目立った差はみられなかった。一方、発現変動遺伝子を個々に調べたところ、ミオシン重鎖遺伝子群の発現変動が顕著であった。このほか、30°C馴化メダカにおいては、高温耐性ニジマスに発現が多い、HSP70およびdnaJ homologの発現増大がみられた。これに対して10°C馴化メダカでは、カルボン酸レダクターゼやデヒドロゲナーゼなど代謝関連の酵素発現量の増大がみられた。これらのメダカより筋肉および脳を採取し、全RNAの抽出およびmRNAの精製を行った。得られた全リードのうち、25塩基以上のものをBowtie2-TopHatソフトウェアを用いてメダカゲノムデータベースの配列情報にマッピングした。マッピングされた遺伝子を対象に馴化温度依存的な発現変動をCuffdiffソフトウェアを用いて解析したところ、10°CC馴化魚の筋肉ではFBXO32、GLS2をコードする遺伝子など11種類、30°C馴化魚では仔魚型ミオシン重鎖、HSP70をコードする遺伝子など20種類の遺伝子の発現量が有意に高いことが示唆された。とくに変化が大きかった遺伝子を定量PCR法で解析したところ、仔魚型ミオシン重鎖、HSP70およびdnaJ4の発現量が30°C馴化魚で、FBXO32およびGLS2の発現量が10°C馴化魚でそれぞれ高いことが確認され、両馴化魚での差は9.489.2倍であった。一方、10°C馴化魚の脳では11種類、30°C馴化魚では9種類の遺伝子の発現量が有意に高いことが示され、両馴化魚での差は2.822.8倍であった。魚類の温度適応に関わる分子ネットワークの探索を目的に、メダカを25°Cで馴致した後、10°Cおよび30°Cの水槽に移し、30日以上飼育(馴化)した。変化前、変化直後、馴化後のメダカより筋肉を採取し、全RNA抽出およびmRNA生成を行った。次に、Ion Total RNA-Seq kit v2を用いて、cDNAライブラリーを作製し、次世代シーケンサIon Torrent PGMシステムを用いて転写産物の網羅的解析を行った。

マッピングされた遺伝子をCuffdiffソフトウェアで解析したところ、159遺伝子に馴化温度依存的な発現変動が明白に認められた。10°Cおよび30°C馴化メダカ間で発現量に差が認められた31遺伝子につき、さらに温度変化直後の変化を調べたところ、シスタチオナーゼ遺伝子は10°Cへの変化直後から発現量が増大していた。また、30°Cへの変化直後のメダカでは、熱ショックタンパク質(HSP70, DNAJ4A, HSPA8, HSP90AA1およびhsp70.3)遺伝子の発現量が増大していたのに対し、E3ユビキチンリガーゼ(FBOXO32/Atrogin-1/MAFbx-1)およびピルビン酸脱水素酵素キナーゼ2(PDK2)遺伝子の発現量は減少していた。なお、これまで報告してきた10°C馴化型ミオシン重鎖遺伝子(MYH)は、今回の実験でもいずれもその発現量が10°C馴化魚で30°C馴化魚より2倍以上高かった。また、5種類の30°C馴化型MYH中、2遺伝子で30°C馴化魚が10°C馴化魚より2倍以上発現量が高かった。26年度が最終年度であるため、記入しない。水産化学26年度が最終年度であるため、記入しない。次世代シークエンサを用いた温度適応関連分子に関する解析は1頂調に進展している。小型魚類飼育水槽施設も平成24年度中に導入することができたため、トランスジェニック魚を用いたミオシン重鎖遺伝子と連動して発現変動するMEF2アイソフォームの遺伝子上流域の機能解析も進展中である。次世代シークエンサを用いた温度適応関連分子に関する解析は順調に進展し、メダカゲノムデータベースを活用した発現変動遺伝子の同定も可能となった。また、定量PCR法を用いて遺伝子の発現変動を確認することもできた。筋肉のみならず、環境温度の変化にいち早く晒されることが予想される鯉、さらには様々な組織からの温度情報が集結、統合、発信される脳を対象に、温度依存的に発現する遺伝子転写産物の網羅的解析を進める。また、ゲノム配列が決定されているメダカの利点を生かし、RNA-Seqデータの解析方法も検討する。トランスジェニック魚を用いたミオシン重鎖遺伝子と連動して発現変動するMEF2アイソフォームの遺伝子上流域の機能解析を進める。また、温度馴化初期および後期の各種メダカ組織を用いて、温度依存的に発現する遺伝子転写産物の網羅的解析を行い、経時的な発現変動を調べる。当初予定していなかった設備不足により、トランスジェニック魚を用いたMEF2アイソフォームの遺伝子上流域解析は平成24年度当初から開始できず、約57万円の次年度使用額を生じた。平成25年度は当該助成金を合わせて、同解析を詳細に行う予定である。平成25年度までは、温度依存的に発現する遺伝子転写産物の網羅的解析に注力していたため、トランスジェニック・フィッシュを用いたプロモーター解析を行うことができず、同解析に必要な機材および試薬等を導入しなかったため。トランスジェニック・フィッシュを用いたプロモーター解析を行うための機器および試薬等を導入し、MEF2アイソフォーム遺伝子等の転写活性を調べる。
血液を用いたアルツハイマー病診断

血小板は末梢性のアミロイド前駆体蛋白(APP)、βアミロイド(Aβ)の主要な産生源である。また、Aβ代謝に関して脳と関連した変化を示す可能性があることが報告されており、アルツハイマー病(AD)の脳の病態を反映する末梢臓器として注目される。ADの生化学的診断マーカーとしての可能性を考え、血小板APP代謝異常を検出する方法ーWestern blot法による血小板APP ratio測定を16-17年度に検討したが、このマーカーによる診断の有用性は確認できなかった。17-18年度は、血小板APP代謝に関係する酵素である、血小板中のAPP βセクレターゼ(BACE1)の蛋白量と酵素活性を測定し、ADの末梢性の診断マーカーとしての有用性を検討した。方法:薬物投与のないアルツハイマー病(AD)患者と非痴呆コントロールの各25例から採血、分離した血小板を用いた。1.BACE1蛋白量測定は、固相に抗BACE1 C端抗体をコート、検出用抗体は抗BACE 46-65抗体を用いたsandwich ELISA法を用いた。2.BACE1酵素活性は、ELISA同様の方法で固相にcaptureしたBACE1に、protease cleavageにより発光するAPP基質を作用させ、蛍光プレートリーダーを用いて、蛋白量20μgの血小板試料を測定した。結果:1.BACE1蛋白量:血小板BACE1蛋白レベルには群間で有意差を認めなかった。2.血小板BACE1活性はAD群で対NC群比110%であったが、統計的有意差は認めなかった(NC群に対してp=0.4)。また酵素活性/蛋白量比にも有意差は認めなかった。結語:昨年度に引き続き、血小板APP ratio変化の機序と推測される血小板BACE1の蛋白量と酵素活性の測定法の確立と、検討症例数を増やしての検討を行った。血小板BACE1活性は、ADで軽度の活性上昇を認めるものの、統計学的有意差はなく、現時点ではAD診断マーカーとしての有用性を確認できなかった。しかし、今後は、この測定系とトランスジェニックマウスなどを用いて、様々なAβ治療法の効果を反映するマーカーとしての可能性を検討する予定である。今回、ADの末梢性の診断マーカーとして報告される血小板APPの組成変化の有用性を検討した。方法:12名のAD患者と11名の非痴呆コントロールの血小板試料を用いたウエスタンブロットを行い、APP120-130kDバンドとAPP106-110kDバンドのバンド濃度比(APP ratio)を測定した。また、血小板APP ratioの変化の機序を明らかにするために、APP特異抗体によるウエスタンブロット分析を行った。結果:120-130kDAPPはAβの1-17アミノ酸残基までが存在しており、α切断部位でC端側が切断された分泌型APPであり、106-110kD APPはさらにN端よりまで切断された分泌型APPであった。106-110kD APPはβ切断された形の可能性も考えられ、APP ratioの低下(106-110kD APPの120-130kD APPに対する相対的増加)は、ADの病態のひとつと考えられるβsecretase活性の亢進による可能性が示唆された。APP ratioについては、今回の少数例の検討ではAD患者と非痴呆コントロールの間で有意差は認めなかった。また、血小板APP ratioと血清Aβ,ApoE多型,血清コレステロール値との相関も認めなかった。結語:今後は、症例数を増やしての再検討を行うと共に、血小板APP ratio変化の機序と推測される血小板βsecretase蛋白量および酵素活性を検討する予定で、測定系を作成中である。血小板APP代謝異常に関係する可能性のある血小板中のAPPのβセクレターゼ(BACE1)の蛋白量と酵素活性を測定し、ADの末梢性の診断マーカーとしての有用性を検討した。方法:薬物投与のないアルツハイマー病(AD)患者12例と、11例の非痴呆コントロールから採血、分離した血小板を用いた。1.血小板BACE1の存在を確認するため、血小板試料の蛋白量5μg分をwestern blot分析した。2.BACE1蛋白量測定は、固相に抗BACE1 C端抗体をコート、検出用抗体は抗BACE 46-65抗体を用いたsandwich ELISA法を用いた。3.BACE1酵素活性は、ELISA同様の方法で固相にcaptureしたBACE1に、protease cleavageにより発光するAPP基質を作用させ、蛍光プレートリーダーを用いて、蛋白量20μgの血小板試料を測定した。

結果:1.血小板試料のwestern blotで脳から調整したBACE1と同位置(50、55kD)のバンドを確認した。2.BACE1蛋白量:血小板BACE1蛋白レベルには群間で有意差を認めなかった。3.血小板BACE1活性はAD群で対NC群比114%であったが、統計的有意差は認めなかった(NC群に対してp=0.36)。また酵素活性/蛋白量比にも有意差は認めなかった。結語:血小板APP ratio変化の機序と推測される血小板BACE1の蛋白量と酵素活性を検討した。少数例の検討では有意な異常を認めなかった。各測定系の改良および、多数例の検討を予定している。血小板は末梢性のアミロイド前駆体蛋白(APP)、βアミロイド(Aβ)の主要な産生源である。また、Aβ代謝に関して脳と関連した変化を示す可能性があることが報告されており、アルツハイマー病(AD)の脳の病態を反映する末梢臓器として注目される。ADの生化学的診断マーカーとしての可能性を考え、血小板APP代謝異常を検出する方法ーWestern blot法による血小板APP ratio測定を16-17年度に検討したが、このマーカーによる診断の有用性は確認できなかった。17-18年度は、血小板APP代謝に関係する酵素である、血小板中のAPP βセクレターゼ(BACE1)の蛋白量と酵素活性を測定し、ADの末梢性の診断マーカーとしての有用性を検討した。方法:薬物投与のないアルツハイマー病(AD)患者と非痴呆コントロールの各25例から採血、分離した血小板を用いた。1.BACE1蛋白量測定は、固相に抗BACE1 C端抗体をコート、検出用抗体は抗BACE 46-65抗体を用いたsandwich ELISA法を用いた。2.BACE1酵素活性は、ELISA同様の方法で固相にcaptureしたBACE1に、protease cleavageにより発光するAPP基質を作用させ、蛍光プレートリーダーを用いて、蛋白量20μgの血小板試料を測定した。結果:1.BACE1蛋白量:血小板BACE1蛋白レベルには群間で有意差を認めなかった。2.血小板BACE1活性はAD群で対NC群比110%であったが、統計的有意差は認めなかった(NC群に対してp=0.4)。結語:昨年度に引き続き、血小板APP ratio変化の機序と推測される血小板BACE1の蛋白量と酵素活性の測定法の確立と、検討症例数を増やしての検討を行った。血小板BACE1活性は、ADで軽度の活性上昇を認めるものの、統計学的有意差はなく、現時点ではAD診断マーカーとしての有用性を確認できなかった。しかし、今後は、この測定系とトランスジェニックマウスなどを用いて、様々なAβ治療法の効果を反映するマーカーとしての可能性を検討する予定である。
地球インパクト低減のための水環境保全技術の開発

地球環境へのインパクトを低減するための廃水処理技術として、硫黄を電子供与体とする独立栄養硫黄酸化細菌を用いた窒素除去に関する検討を行った。まず脱窒反応の基礎的挙動について調べた。硫黄酸化細菌の活性が安定した後ではNO_<2->がほとんど検出されず、脱窒は一段で進むと見なせた。脱窒に際してのNO_<3->除去量1モルあたりのSO_<42->生成量は1.29モルとなり、従来報告されている文献値と近い値であった。また、温度の影響を調べたところ35°Cで最大活性が得られた。pHの影響については、菌体懸濁系ではほぼpH7で最大活性が得られたが、生物膜系では中性域よりややアルカリ側で最大となった。これは、脱窒にともなって生成されたH^+により充填カラム内のpHが低下したことによると考えられた。次に脱窒反応速度に関して解析を行った。菌体懸濁系ではNO_3-除去速度が初濃によらず一定という結果が得られ、脱窒過程はO次反応と考えられた。一方、生物膜反応の場合もほぼO次過程と見なせることが分かった。今回の実験で生物膜はフロック状で担体に付着していたため、懸濁系と同じようにO次的挙動を示したものと考えられる。生物膜法における脱窒量は硫黄粒子量の増加とともに一様に増加した。このことは、硫黄の溶出が脱窒反応を支配していることを示すものと考えられた。実際の処理装置のモデルとして大型のカラムに石灰石-硫黄を混合充填した連続脱窒操作を行った。入口濃度及びカラム滞留時間を変えて層内濃度分布を求めたところ直線的な濃度分布が得られ、脱窒反応がO次的に進むことを示した。本装置では長期間安定した高い脱窒能が得られたうえ菌体の増殖量も少なく、操作中の目詰まりは従属栄養細菌に較べて問題になりにくいので処理装置として十分利用可能と判断された。
都市災害時の避難拠点の適正配置に関する研究

(1)地域の空間特性の把握人口の急増している首都圏周緑部の都市である八王子市を研究の対象地域として取り上げ,土地利用と空間構造に関する指標について, 250メートルのメッシュデータを作成した.これらのデータを因子分析することにより対象地域を4つの性格に分類し,この4つの地域特性を基に,空間構造を明らかにした.(2)住民の災害意識調査広域での避難を考えるにあたっての重要な評価要素は,広域避難拠点の位置である.これを住民が日常どの程度認識してきるかを知るために意識調査を実施した.八王子市,所沢市,吉祥寺市において既に実施された商店街での調査に加え,今回は,主として住宅地を含めた範囲でアンケート調査した結果,拠点の存在は知っているものの,実際の災害時には,そこまで到達できないと思っている住民が大半であることが明らかになった.その理由は,避難拠点までの経路が確保できないという不安によるものである.(3)日常時における空間のイメージ調査広域避難のように,日常の生活圏に必ずしも含まれない地域施設に関しては,その正確な位置情報を住民が把握していないことが,災害意識調査から明らかになった.そこで,住民が自分の生活圏をどのように把握しているかを知るため,イメージマップを中心としたアンケート調査を実施した.その結果,通勤,通学,買い物といった行動が,地域のイメージ形成に大きく係わっているが,このことは,地域の空間特性でみると,道路,交差点といったものと関係があることが明らかになった.(1)地域の空間特性の把握人口の急増している首都圏周緑部の都市である八王子市を研究の対象地域として取り上げ,土地利用と空間構造に関する指標について, 250メートルのメッシュデータを作成した.これらのデータを因子分析することにより対象地域を4つの性格に分類し,この4つの地域特性を基に,空間構造を明らかにした.(2)住民の災害意識調査広域での避難を考えるにあたっての重要な評価要素は,広域避難拠点の位置である.これを住民が日常どの程度認識してきるかを知るために意識調査を実施した.八王子市,所沢市,吉祥寺市において既に実施された商店街での調査に加え,今回は,主として住宅地を含めた範囲でアンケート調査した結果,拠点の存在は知っているものの,実際の災害時には,そこまで到達できないと思っている住民が大半であることが明らかになった.その理由は,避難拠点までの経路が確保できないという不安によるものである.(3)日常時における空間のイメージ調査広域避難のように,日常の生活圏に必ずしも含まれない地域施設に関しては,その正確な位置情報を住民が把握していないことが,災害意識調査から明らかになった.そこで,住民が自分の生活圏をどのように把握しているかを知るため,イメージマップを中心としたアンケート調査を実施した.その結果,通勤,通学,買い物といった行動が,地域のイメージ形成に大きく係わっているが,このことは,地域の空間特性でみると,道路,交差点といったものと関係があることが明らかになった.
岡田八千代の資料調査に関する総合的研究

岡田八千代の資料調査に関する研究は、平成13年度から16年度に行った。1,2年目には主として海外調査を中心にして、国内調査も行う。戦争を間に挟んでいるために、思うような収集ができなかったがパリ在住時の足取りは大雑把ながら把握した。さらに観劇調査も行ったが、これについてはたいした成果が得られなかった。八千代と従兄弟の藤田嗣治、薩摩次郎八などについて発表した。国内調査は、(1)新派関係者(児童劇)に関しては、間接的な聞き取り調査は可能であった。しかし八千代に直接指導を受けていた俳優たちは全て鬼籍に入っているために聞き取り調査ができなかった。(2)女性劇作家に関しては、親しく指示していた田井洋子氏が存命で聞き取り調査ができ、資料に関する面や貴重な話を伺えた。そこから調査の広がりを得て、その後の研究に大いに役立った。4年間にわたる資料調査では可能な限り情報を集めることができ、最終年度に著作年表を作成した。これには不備もあるとは思われるが、初めて試みで大きな成果が得られたのではないかと推測している。著作年表を公表した。資料調査ばかりではなく劇評や戯曲に関しても時間の許す限り検討をした。蘆花作品の脚色、劇評などについて公表した。これも一応の成果が得られたと推測している。女性劇作家のパイオニアとしての位置付けも行う。それぞれについて学会誌や紀要等に公表した。著作年表を公表した。4年間の研究計画の中で今年度は一番予算が配分されている。したがって岡田八千代の国内・国外の足跡調査を中心にし、同時に資料の確認と収集をした。資料収集や確認にはアルバイトを雇い、7名の力を借りた。以上の要領で研究調査を進めた。(1)ヨーロッパの調査を中心にすえて、八千代の4年間の留学状況を把握する。(2)誕生の地をはじめ八千代が訪れたり、住んだりした国内の場所を確認、調査する。(3)作品に登場した地域を調査する。(4)国立国会図書館・日本近代文学館・東京都立中央図書館・神奈川県立図書館・横浜市立中央図書館等々の図書館、徳島県立近代美術館、国立近代美術館、倉敷大原美術館などの美術館での資料探索と調査・収集・コピ-取り(5)八千代を直接知っている人たちへの連絡及び聞き取り調査。(6)八千代の夫岡田三郎助、兄小山内薫に関する調査結果(1)については、特にヨーロッパ滞在時の住居を探したが、未だ確定はできていない。推測可能な場所として現在までに、従姉妹の藤田嗣治のアトリエが浮かんでくる。パリで八千代が見た芝居や通った学校などについては現在まだ調査中で確定できない。継続する。(2)については、広島、山口、千葉、大阪、京都、埼玉、東京、神奈川などを調査し、成果が上がっている。今後も調査は継続する。(3)については、パリのヴェルサイユとランスで大きな収穫があり、モンマルトル・モンパルナス・日本館などでも成果があがった。帰国後にモンバルナスの或地域の可能性が浮かび上がり、再度確認する必要がでてきている。翌年回しになろう。(4)については、アルバイトの人々が非常に協力をしてくれ、かなりな成果があがった。これは今後も継続する。しかし古書店に八千代の作品がほとんど出てこない現状なので資料の収集には困難を極めている。コピーをせざるを得ない状況である。岡田三郎助関連で、美術館では思わぬ収穫があった。(5)については、歌舞伎界、新派、松竹関係者などに面談した。これは今後も継続する仕事である。一番の困難は、八千代の遺産を貰った著作権者に面談を拒否されていることで、今後根気よく交渉を続ける予定でいる。(6)岡田三郎助に関しては年度末にやっと資料が入手できて研究が広がりそうである。小山内については今年度は簡単な調査しかできなかった。今後に継続する。岡田八千代の研究も二年目に入った。昨年度は海外・国内の資料調査を行ったが未完成であったため本年度も引き続き海外・国内の資料調査を中心にした。

同時に収集した資料をもとに検討する作業にも入り、5月には日本演劇学会で八千代の初期作品の検討成果を発表した(徳富蘆花作「灰燼」の脚色)。学会研究発表は、大阪大学大学院文学研究科発行『演劇論叢』第5号(2002年12月)への論文依頼があり、「岡田八千代の研究--蘆花作『灰燼』脚色の新しさ--」のタイトルで寄稿している。初期小説の検討は日本近代文学館所蔵本(稲垣・塩田文庫)で行った。八千代の本は古書店にでることが少なく、図書館に通わねばならず時間がかかり、苦労しているのが現状である。戯曲を比較検討しながら作品研究の方法を探るために秋元松代や清水邦夫の諸作品の女性像・戯曲の構成なども検討・研究した。秋元については「秋元松代『常陸坊海尊』--<自由を生きる>(『新日本文学』2003,4、)に、清水邦夫については『20世紀の戯曲--現代戯曲の展開』(共著社会評論社2002,7、)に発表している。清水論は、アメリカのハワイ大学出版発行の"ASIANTHEATRE JOURNAL"[Vol.20,No.1,SPRING2003]に翻訳・掲載された。次年度は、作品研究および資料の収集・分類・整理を行いたい。岡田八千代の研究は3年目に入る。これまで収集した資料の分類、さらには新たに発見した資料の収集と整理に時間を取られた。前年度は戯曲を中心に検討したが、本年度は劇評を中心に資料収集と検討をした。劇評の場合、具体的な舞台の状況も把握しなければならないために、多くの雑誌に当たり、劇評が書かれた当時の舞台写真を収集し、他の劇評にも目配りし、想像以上に時間が掛かった。したがって検討しながらの作業であったために研究成果の発表をまとめることが出来なかった。同時に八千代についてかかわりのあった劇作家や映画などの周辺の調査もした。特に秋元松代と小津安二郎について比較検討を試みた。八千代が主催した女性劇作家の集まりで秋元松代と会っているために、秋元に何らかの影響がないかどうかを秋元のの作品を読み直して検討した。秋元の激しい情熱と八千代の激しさは共通するものがあるように推測された。今後の研究成果の発表でそれを明らかにしたい。小津安二郎については、当時の演劇(新派)の演技を否定して、小津映画独特の演技(写実と小津は表現)を考えだした。八千代は新派や歌舞伎の劇評が多いために、当時の演技についてどのように評価していたか小津と比較することで検討を加えた。小津の演技に関する検討の成果は論文にすることが出来た。これからの予定は研究が終了する来年度までに資料のデーターベース化を可能に出来るように努力することであり、同時に大量の劇評のコピーを取り、それに関する検討成果を論文にしたいと考えている。岡田八千代(18831962)の資料調査に関する研究は研究期間を終了した。20世紀の初めからほぼ半世紀にわたる足跡を調査したわけだが、劇評・小説・戯曲・詩・随筆・ラジオドラマ・その他、さまざまなジャンルで仕事をしているために散逸した資料も多く、調査は困難を極めた。今回の研究期間で調査できた資料はおよそ730であった。
寒冷地における収縮ひび割れ抑制技術の開発

寒冷地での収縮ひび割れ抑制技術の開発のために,収縮低減剤の乾燥収縮低減および凍害劣化メカニズムを解明し,凍結融解抵抗性を改善した新規収縮低減剤を開発した。また,乾燥収縮と凍結融解作用劣化に対する統合モデルを構築し,構築したモデルに従って収縮低減剤の分子構造の最適化を図り,試作した新規収縮低減剤がコンクリートの流動性,凝結,力学的特性,乾燥収縮抵抗性,中性化抵抗性,鉄筋腐食抵抗性および凍結融解抵抗性に及ぼす影響を確認し,無混和のコンクリートと同等であることを室内実験で確認した。さらに,レディーミクストコンクリート工場の実機ミキサによる製造試験および実構造物への適用も実施し,新規収縮低減剤の性能について検証を行った。本年度において得られた成果は以下に列挙される。1.乾燥収縮は基本的にはセメント硬化体中の主要成分であるC-S-H粒子表面の表面エネルギーの変化など粒子間力に由来するものであることを明らかにした。また、相対湿度が変わったときのC-S-Hの構造と水分の存在形態について、DSCを用いたサーモポロメトリー、^<29>SiNMRおよび^<2H>NMRなど、測定前の試料乾燥の影響を取り除いた測定法の組み合わせにより、従来の測定手法の不確定性の問題点を改善し、高い推定精度を実現する測定方法の開発に成功した。提案手法を適用した結果、乾燥や高温履歴によってC-S-H中のSiの重合度が増加した結果、数nm10nmの細孔が閉塞し、10nm100nmの凍結融解作用に寄与する粗大細孔が増大することが確認された。本効果は、高温を受けた高炉スラグ微粉末モルタルでも確認され、収縮低減剤による収縮抑制と凍害促進の機構に対する重要な情報を得ることができた。2.上記の結果に基づき、分子量および分子構造や官能基の種類・比率を変えた十数種類の高分子を合成し、モルタルによる簡易収縮拘束試験を用いて得られる品質が最適な1種類の高分子を選定することができた。3.新規の合成した高分子によるコンクリートの収縮ひび割れ抑制と凍結融解抵抗性の向上について検証を行った。コンクリートの自由乾燥収縮量、拘束収縮試験及び凍結融解試験の結果から、新規の高分子は従来の収縮低減剤と同等の乾燥収縮ひび割れ抵抗性を有し、かつ高い凍結融解抵抗性を満足し、従来の収縮低減剤の問題点であった凍結融解抵抗性の著しい低下を抑制することに成功した。また、拘束応力と引張強度の関係についても従来品と比較・検討を行った結果、ひび割れ発生時の両者の比率は新規高分子でも変わらないことを示し、構造設計に用いられる基礎データを得ることができた。本研究の目的は、凍結融解作用を受けると著しいスケーリングを生じさせるため寒冷地での使用に注意が必要であった収縮低減剤の凍結融解抵抗性を改善できる新規の収縮低減剤を創製するものである。平成23年度において得られた成果は以下に列挙される。(1)乾燥収縮低減メカニズムの解明とモデル化^2H NMRによる微細空隙中の水分の動的存在状態および^<29>Si NMR、サーモポロメトリーによるC-S-H構造の詳細解析を通じて、収縮低減剤の収縮低減メカニズムの解明を図った。その中で、収縮低減剤のC-S-H中の存在場所および水分子の運動性への寄与を明らかにするとともに、C-S-Hの乾湿繰返しによる構造変化の原因としてC-S-H中のシリケートモノマーの存在を明らかにすることができた。特に、細孔壁表面と水との相互作用を導入したサーモポロメトリーの測定原理の高度化により半径2nmのごく微小細孔までの測定に成功した成果は大きく、以上の結果に基づいて、熱力学に立脚したセメント硬化体中の吸脱着モデルおよび乾燥収縮モデルの構築を図ることができた。(2)収縮低減剤の分子構造の最適化収縮低減剤の存在場所に関する実験結果に基づき、昨年度とは高分子のサイズを変更し、分子量および分子構造や官能基の種類・比率を変えて材料開発を進め、数十種類の合成した高分子について昨年度と同様のモルタルによるスクリーニングを行い、2種類の高分子を選定した。(3)新規の合成高分子の収縮ひび割れ抑制と凍結融解抵抗性の向上の検証選定した高分子について昨年度と同じコンクリート試験を実施し、1種類の高分子について、収縮ひび割れ抵抗性および耐凍結融解抵抗性を満足することを実証した。レディーミクストプラントでの製造実験でも室内実験と同じ結果を得ることができ、収縮低減性能と凍結融解抵抗性能の両方を具備する収縮低減剤の開発に成功した。平成24年度では、昨年度に開発した凍害に対する抵抗性を改善した収縮低減剤(SRA)についてその作用機構の解明を進め、更なる分子構造の最適化を図り、さらに実構造物への適用を行い、その効果を確認した。得られた成果は以下の通りである。

(1)乾燥収縮低減効果および耐凍害性改善効果の機構解明:収縮低減剤の表面張力およびそれを添加したセメント硬化体の吸着等温線を測定し、その詳細な解析を通じて、乾燥収縮の低減機構は表面張力の低下ではなく、5nm以下のカルシウムシリケート水和物(C-S-H)中のゲル細孔へのSRAポリマーの浸透による収縮抑制と乾燥前収縮の促進という異なる2つ作用機構の相乗効果によることを実証した。また、凍結融解抵抗性の改善はゲル中に吸着したSRAポリマーが脱着しないため粗大空隙や気泡中の氷晶が成長せず著しい膨張が生じないことに起因することを明らかにした。なお、乾燥収縮低減および耐凍害性改善の効果は何れも、表面間力を考慮した熱力学モデルで数量化できることを明らかにし、モデルの構築を図ることができた。(2)収縮低減剤の分子構造の最適化:昨年度選定した2種類のポリマーの化学構造を基に分子構造の最適化を行い、少ない添加量で同等の収縮低減作用を示すポリマー組成・構造を見出した。(3)収縮低減剤を適用したコンクリートの物性評価:開発した収縮低減剤を実構造物に適用し、1レディーミクストコンクリート工場の次バッチのコンクリート品質に悪影響がなく、排水の泡立ちもない、2膨張材と組み合わせた場合も含めて微細なひび割れが発生しない、3低温でも強度低下や異常膨張が認められない、4工事現場でのアジテート車への添加・撹拌でも同等の効果が得られる、5様々な骨材や調合に対して優れた対凍害性が得られることを確認することができ、収縮低減剤を用いた寒冷地での収縮ひび割れ対策技術を構築することができた。C-S-H構造の詳細な解析に基づいて研究開始2年目て、本研究の目的てある従来の乾燥収縮低減剤が抱える凍結融解作用を受けると著しいスケーリングを生じるという問題点を克服できる新規の収縮低減剤を創製に成功した点では、当初の計画以上に進展しているといえる。しかし、乾燥収縮の低減メカニズムやそのモデル化は当初の計画通り遂行できたが、耐凍結融解性の向上に関するメカニズムの解明か不十分であった点を考慮するとおおむね順調に進展している段階であると評価される。24年度が最終年度であるため、記入しない。より効果的な収縮低減剤の開発には、乾燥収縮低減モデルおよび耐凍融解抵抗性モデルの構築および統合化が必須である。前者のモデルの高度化のためには、C-S-H粒子間に作用している相互作用力として、毛管張力および表面エネルギーを考慮していたが、細孔壁面と細孔中水分との相互作用である表面エネルギーのより詳細な解析が必要であることが判明しつつあり、最終年度である本年度で検討を進める予定である。また、凍結水量と凍結・融解時の膨張挙動とが一致しないことから、微細空隙での氷晶の生成とそれによる膨張圧の発生について熱力学的見地からの考証が必要であり、これについて研究を進め乾燥収縮低減モデルおよび耐凍結融解抵抗性モデルの構築および統合化を図る予定である。
電子移動型光触媒と白金代替触媒の複合化による新規水素発生系の構築

1.9-メシチル-10-メチルアクリジニウムイオンとNADHを用いた光触媒水素発生反応において、形状、サイズが異なる白金ナノ粒子の触媒活性を水素発生速度及び金属ナノ粒子への電子注入速度から比較検討しました。その結果、平均粒径6.3nmのキューブ状ナノ粒子が最高活性を示しました。また、電子注入過程における逆同位体効果及びpH依存性の結果から、白金表面上でのPt-H結合生成が水素生成の律速段階であることが分かりました。また、光触媒を金ナノ微粒子上に集積化することに成功し、その機能評価を行いました。2.生体内酸化酵素の反応中心における活性種である高原子価金属オキソ種は、一般に過酸化水素や過酸などの活性酸素種を用いて生成されます。一方、電子移動酸化による金属オキソ種の生成が出来れば、トリスビピリジンRu(II)錯体を光触媒として用いた反応が可能となります。その結果、ポルフィリンを配位子とする(P)Mn(III)(OH)を用いた水を酸素源とする光触媒酸素化反応の構築に成功しました。この酸素化反応機構は光生成したRu(III)錯体によって1電子酸化されたMn(IV)(O)の不均化反応により、Mn(V)(O)が生成し活性種として機能していることが分かりました。また、非ヘム金属オキソ種の光触媒生成への応用展開も可能となっております。3.呼吸鎖の末端に存在する酵素であるシトクロムcオキシダーゼは、酸素から水への変換を触媒しています。その活性中心は鉄と銅の複核錯体であり、これまでに銅単核錯体を用いた触媒反応は報告されていません。そこで酸素存在下、単核銅(II)錯体をフェロセン類で電子移動還元することで酸素の触媒的4電子還元反応が進行することを見いだしました。本年度は、研究課題に従い白金代替触媒の開発と電子移動型光触媒との複合化について研究を行った。また、水の完全分解に用いる酸化触媒として非ヘムオキソ錯体に注目し、これまで未解明であったその電子移動特性について検討を行った。1、白金代替触媒として酵素(ヒドロダナーゼ)にも含まれている鉄クラスターからの水素発生系の構築を行った。光触媒として光励起により長寿命の電子移動状態を生成する電子移動型光触媒(AcrMes)を用いた。AcrMesの電子移動状態からこの鉄クラスターへの電子移動速度は白金の場合に比べて遅いことが分かった。【Phys.Chem.Chem.Phys.2008,10,5159】2、鉄クラスターからの水素発生の高効率化を目指して、光触媒と金属クラスターの複合化を行った。まず、光触媒であるAcrMesカルボン酸誘導体と表面修飾を行った金クラスターへの直接修飾を行った。その結果、光触媒の金属表面への集積化に成功した。3、これまで水素発生は電子源としてNADHを用いていたが、光合成反応中心と同様に水を電子源とする触媒サイクルを達成するため、その触媒探索を行った。その中でも鉄及びマンガンオキソ錯体に注目し、その電子移動特性の解明を行った。その結果、これまで分かっていなかったオキソ錯体の電子移動特性である一電子還元電位や再配列エネルギーなどを決定することができた。【Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,7321,J.Am.Chem.Soc.2008,130,15134】【1.水素発生触媒の最適化と光触媒との複合化】これまで水素発生触媒として白金ナノ微粒子が用いられているが、そのサイズ及び形状依存性についてはほとんど報告例が無かった。以前、光触媒から水素発生触媒への電子移動速度を決定した方法を用いて、水素発生触媒のサイズ及び形状がその反応速度に与える影響について詳細な検討を行った。その結果、最適なサイズは形状によって異なり、球状のナノ微粒子では4.5nm、キューブ状のナノ微粒子では6.3nmで最大の活性を示すことを見いだした。さらなる水素発生システムの高効率化、簡素化を達成するために光触媒と水素発生触媒の複合化について検討した。その方法の1つとして、光触媒と水素発生触媒多孔質の両方をメソポーラスシリカ内へ挿入することによる複合化に挑戦した。その結果、白金ナノ微粒子と電子移動型光触媒であるAcr^+-Mesが同一のメソポーラスシリカに吸着した複合触媒の開発に成功した。【2.ノンヘム高原子価金属オキソ種の反応性とその生成メカニズム】水の完全分解に用いる酸化触媒としてノンヘム高原子価金属オキソ種に注目し、光合成反応中心と同様に水を電子源とする触媒サイクルを達成するための触媒探索を行った。その中でも鉄及びマンガンオキソ錯体に注目し、その電子移動特性の解明を行った結果、これまで分かっていなかったオキソ錯体の電子移動特性である一電子還元電位や再配列エネルギーなどを決定することができた。従来、このようなノンヘム高原子価金属オキソ種は過酸化水素やヨードソベンゼンといった酸化剤の添加により生成していた。このノンヘム高原子価金属オキソ種を電子移動酸化により生成した例はほとんどありません。そこでルテニウムトリスビピリジン錯体を光触媒として高原子価金属オキソ種の生成について検討した結果、光触媒的高原子価金属オキソ種の生成に成功した。

1.9-メシチル-10-メチルアクリジニウムイオンとNADHを用いた光触媒水素発生反応において、形状、サイズが異なる白金ナノ粒子の触媒活性を水素発生速度及び金属ナノ粒子への電子注入速度から比較検討しました。その結果、平均粒径6.3nmのキューブ状ナノ粒子が最高活性を示しました。また、電子注入過程における逆同位体効果及びpH依存性の結果から、白金表面上でのPt-H結合生成が水素生成の律速段階であることが分かりました。また、光触媒を金ナノ微粒子上に集積化することに成功し、その機能評価を行いました。2.生体内酸化酵素の反応中心における活性種である高原子価金属オキソ種は、一般に過酸化水素や過酸などの活性酸素種を用いて生成されます。一方、電子移動酸化による金属オキソ種の生成が出来れば、トリスビピリジンRu(II)錯体を光触媒として用いた反応が可能となります。その結果、ポルフィリンを配位子とする(P)Mn(III)(OH)を用いた水を酸素源とする光触媒酸素化反応の構築に成功しました。この酸素化反応機構は光生成したRu(III)錯体によって1電子酸化されたMn(IV)(O)の不均化反応により、Mn(V)(O)が生成し活性種として機能していることが分かりました。また、非ヘム金属オキソ種の光触媒生成への応用展開も可能となっております。3.呼吸鎖の末端に存在する酵素であるシトクロムcオキシダーゼは、酸素から水への変換を触媒しています。その活性中心は鉄と銅の複核錯体であり、これまでに銅単核錯体を用いた触媒反応は報告されていません。そこで酸素存在下、単核銅(II)錯体をフェロセン類で電子移動還元することで酸素の触媒的4電子還元反応が進行することを見いだしました。