hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子構造情報としてのアンチセンスペプチドホモロジーボックス

ダブルストランドDNAのうち、ネガティブストランドDNAに相補的なRNAを想定し、それにより翻訳されると仮定したときのペプチドをアンチセンスペプチド(AS-P)を人工的に合成すると、元のペプチド(センスペプチド;S-P)と相互反応を起こすことが多い。このS-PとAS-Pの相互反応が蛋白質分子内でペプチド間相互反応を起こすことにより、分子の高次構造の形成や維持に得割を果たしていると考えた。S-PとAS-Pの関係を重複している部位をアンチセンスホモロジーボックス(Antisense Homology Box:AHB)と命名し、AHV部位のペプチド(AHB-P)を作用させると分子の立体構造に変化を起こさせ、蛋白質分子の機能を阻害したり、あるいは増強したりする変化を及ぼすことができる。すでにエンドセリンレセプターやC5aレセプターの分子機能にAHB-Pが作用を及ぼすことを確認できたので、可溶性蛋白質のモデルとして補体第3成分(C3)分子の機能に対するAHB-Pの作用を解析した。C3分子内には34個所にAHBが認められたので、それらの部位に相当するAHB-Pを合成した。合成した32種類のAHB-Pのうちで、6種類のAHB-Pが補体C3の溶血活性を阻害する作用を示した。C3とAHB-Pとを反応させたあと、Sephadex G25を用いたゲル濾過法により、C3からAHB-Pを除してもC3の溶血活性の回復は認められなかった。このことから、AHB-PによるC3分子の構造変化は不可逆的であると考えられた。このことは、C3の吸収スペクトルの変化にも現れていた。
データサイエンス活用による腐食電流密度推定式の決定方法の開発

様々な過酷環境で使用される耐食性材料の寿命を推定できる腐食電流密度は、使用される環境条件(温度、湿度、腐食溶液)下で分極曲線を測定して決定する。しかし、様々な条件下で実験的に測定するため、耐食性材料の寿命を推定するには、実験回数が多くなり、膨大な時間コストを要することが課題であった。そこで、データサイエンスの一手法である数量化Iを活用して、環境条件と材料の種類とを説明変数として、目的変数である腐食電流密度を推定する式を決定する方法を開発する。この方法により、実験的に推定式を決定できれば、その後は、実験で測定することなく、短時間、低コスト、および高精度で、推定式より腐食電流密度を決定できる。
ミトコンドリア病根治薬を目指した塩基配列選択的ＤＮＡ結合能をもつ化合物の開発

本研究では、ミトコンドリア病治療薬としての応用を見据えた変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害を目指している。この目的を達成するため、我々が2017年に報告したミトコンドリアDNAに塩基配列選択的に結合可能な化合物mtPIPにDNA複製阻害能を有した化合物を導入することにより、変異配列の認識能とDNA複製阻害能を併せ持つ化合物の開発に取り組んでいる。mtPIPはその構成骨格にN-メチルイミダゾールとN-メチルピロールを有し認識する塩基配列をデザインできるが、標的塩基配列の違いによりDNAの副溝の形状が異なることやmtPIPの構造も変わることから、すべての標的配列に対して同じような選択性及び結合性が得られる訳ではない。そのためまず、正常/変異配列における1塩基変異認識能を最大化させるための構造最適化について重点的に取り組んだ。報告されているSNPを標的としたmtPIPを複数合成し、その選択的結合能を各配列を模した二重鎖DNAの融解温度測定により評価した。この実験ではmtPIP標的配列の長さや標的配列内での変異塩基の場所により結合能が大きく変化することが確認された。その中で変異配列に高い結合をもつ一方、正常配列にはあまり結合しないmtPIPが同定され、そのmtPIPは高い変異配列選択的結合能を有することが示唆された。これにより1塩基変異を認識するために最適な標的配列の長さおよび変異塩基の位置について有益なデータが取れたため、今後はこれをもとにほかの変異配列を標的にした場合でも同様の選択的結合能が得られるか評価を進める予定である。今回同定されたmtPIPについては、既にDNA複製阻害剤を導入した化合物の合成を行い、in vitroでの配列選択的反応性の評価と培養細胞を用いた変異配列選択的複製阻害能の評価を開始している。2018年度の研究では変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害剤の開発に向け、化合物の構造検討を中心に行った。細胞内にある膨大な数の塩基対から1塩基変異を認識し、部位選択的に機能する化合物の開発において、正常/変異配列での1塩基変異認識できるmtPIPをin vitro系において同定したことは、本研究課題において重要な進展であると考えている。これまでの検討では単一の変異を標的としたmtPIPを設計・評価してきたが、これまでに得られたデータをベースに検討することで、他の変異を標的としたmtPIPの設計も容易になるため、今後の加速度的な研究の進展が期待される。既にDNA複製阻害剤を導入したmtPIPのin vitro系における塩基配列選択性の評価および細胞を用いた機能評価を開始している。以上の内容を踏まえ、当該研究課題は順調に進行しているものと判断する。前述した通り、1塩基変異の認識能を有するmtPIPについては、既にDNA複製阻害剤を導入した化合物の合成を行い、in vitroでの配列選択的反応性の評価と培養細胞を用いた変異配列選択的複製阻害能の評価を開始している。これまでの評価から、複製阻害剤の反応性が重要であることが示唆されている。つまり、複製阻害剤が単体でも強い阻害能を示す場合、mtPIPの配列選択性を十分に生かすことができず、非特異的に機能してしまう。そのため今後は複製阻害剤の最適化に焦点を当てて研究を進めていく。この過程において、標的とする変異ミトコンドリアDNAを有する細胞をそれぞれの化合物で処理することで、変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害能をもつmtPIPの同定を目指す。

細胞内にある膨大な数の塩基対から1塩基変異を認識し、部位選択的に機能する化合物の開発において、正常/変異配列での1塩基変異認識できるmtPIPをin vitro系において同定したことは、本研究課題において重要な進展であると考えている。これまでの検討では単一の変異を標的としたmtPIPを設計・評価してきたが、これまでに得られたデータをベースに検討することで、他の変異を標的としたmtPIPの設計も容易になるため、今後の加速度的な研究の進展が期待される。既にDNA複製阻害剤を導入したmtPIPのin vitro系における塩基配列選択性の評価および細胞を用いた機能評価を開始している。以上の内容を踏まえ、当該研究課題は順調に進行しているものと判断する。前述した通り、1塩基変異の認識能を有するmtPIPについては、既にDNA複製阻害剤を導入した化合物の合成を行い、in vitroでの配列選択的反応性の評価と培養細胞を用いた変異配列選択的複製阻害能の評価を開始している。これまでの評価から、複製阻害剤の反応性が重要であることが示唆されている。つまり、複製阻害剤が単体でも強い阻害能を示す場合、mtPIPの配列選択性を十分に生かすことができず、非特異的に機能してしまう。そのため今後は複製阻害剤の最適化に焦点を当てて研究を進めていく。この過程において、標的とする変異ミトコンドリアDNAを有する細胞をそれぞれの化合物で処理することで、変異ミトコンドリアDNA選択的な複製阻害能をもつmtPIPの同定を目指す。
樹木の防御特性を生かした落葉広葉樹林の健全性維持技術の創出

昨年度に引き続き、北海道立林業試験場試験地内にある落葉広葉樹二次林において樹木の開葉フェノロジーに伴う葉質の変化が植食者に与える影響について調査を行った。フユシャクガが高密度に観察された2005年春に対して、2006年春はフユシャクガは低密度で推移した事から、フユシャクガ大発生年と非発生年間で、シラカンバ、ウダイカンバ、ミズナラの3種について開葉パターンと開葉に伴う葉質の変化および食害パターンを比較した。大発生年と非発生年では、食害率は異なるものの、樹種ごとの食害パターンは似通っていた。シラカンバは未熟葉、成熟葉ともに食害をうけにくく、ウダイカンバは未熟葉では食害率は低く推移するものの夏期に多く食害を受けた。一方ミズナラは開葉期に全生育期間に受ける食害の大部分を占める食害を受け、その後成熟葉では食害を受けにくかった。葉の形質を調べたところ、カンパ2種では開芽直後の短い期間だけ見られる特異的な防御形質(Glandular trichome)の存在が確認され、その物質が存在する期間は高いC/N比を示した。また、量的防御物質である縮合タンニンはシラカンバで最も高く、葉が成熟するにつれ増加した。一方ミズナラでは、開葉期のC/N比は低く、カンパで見られるような特異的な防御形質は全く見られなかった。しかし葉の伸長終了後、急激に堅さが増加した。以上の結果から、樹種ごとに開葉フェノロジーに伴う葉の形質変化のパターンは異なり、食害パターンは刻々と変化する葉の形質をよく反映していることが示された。1樹木の開葉フェノロジーに伴う葉質の変化が植食者に与える影響2004年頃から北海道各地で発生しているフユシャクガ類の食害パタンや樹木への影響を調べるため、昨年度に引き続き調査を行っている。今年度は開芽期における葉質変化と植食者の挙動について詳細な調査を行った。林道脇に生育するシラカンバ、ウダイカンバ、ミズナラの3種について、各樹種30個体ほどに観察シュートを設け、2、3日ごとに観察と葉のサンプリングを試みた。以上の調査からミズナラは開芽から開葉に向かって防御形質が高まって行くパタンが見られたのに対し、カバノキ属の2種は開芽のごく初期に高い防御形質を保持しており、開葉とともにその形質が急激に失われた後、再び緩やかに防御物質濃度を高めて行くと言う変則的なパタンを示す事が明らかになった。また、フユシャクガもこれらのパタンに敏感に応答しているものと思われる挙動を示した。2北海道のウダイカンバ山火再生林におよぼすフユシャクガ類大発生の影響北海道立林業試験場では「ウダイカンバ山火再生林における森林衰退の解明」についてこれまで調査を行っているが、フユシャクガ大発生が森林衰退におよぼす影響を調べる調査を昨年度から共同研究にて行っている。調査から、食害頻度は斜面の上部と下部では上部のほうが著しく高く、食害面積率が高い個体ほど水ストレスを受けていることが分かった。また斜面上部の個体では夏シュートの成長率が抑制されていることも分かった。3野外における高CO_2操作実験での食葉性昆虫の出現パタンと樹木への影響北海道大学北方生物圏フィールド科学センターでは、野外において高CO_2環境を作り出す操作実験(FACE)が行われている。本研究では、高CO_2条件区と大気条件区におかれた数種類の落葉広葉樹稚樹上において、植食者の密度や食害度、葉の防御物質について調査を行っている。これまでの調査から、高CO_2条件区と大気条件区では植食者の季節消長に違いが見られ、高CO_2条件区の昆虫は幼虫期の生育期間が延長することが野外のセンサスと室内摂食実験から明らかになった。

以上の結果から、樹種ごとに開葉フェノロジーに伴う葉の形質変化のパターンは異なり、食害パターンは刻々と変化する葉の形質をよく反映していることが示された。
高強度レーザー光による分子のイオン化確率の角度依存性の計測法開発

O2分子のイオン化確率の角度依存性の測定結果の解析を行った。具体的に、高強度レーザー光(100 fs, 800 nm, 10TW/cm2)を超音速分子線としたO2と相互作用させ、生成したイオンを飛行時間型質量分析器によって検出をした。高強度光はマイケルソン干渉計へ導入し、分子配列をさせるポンプ光とイオン化させるプローブ光に分け、二つのパルスに遅延時間をつけてO2へ照射した。生成したO_2^+, O_2^2+のイオン収量を遅延時間の関数として得られ、そのデータからイオン化確率の角度依存性の情報を抽出した。得られたイオン終了の遅延時間依存性は、分子軸分布とイオン化確率の角度依存性の両方の情報が含まれているが、分子軸分布は時間依存のシュレディンガー方程式を数値的に解くことによって得ることができた。未知量であるイオン化確率の角度依存性については、ルジャンドル関数により展開し、その展開係数を実験結果に合うように最適化することで決定した。この結果、イオン化確率の角度依存性は、O_2分子のHOMO(πg軌道)の形状を反映したものであることが明らかとなった。また得られた遅延時間に対するO_2^+, O_2^2+の収量の依存性をフーリエ変換したところ、N_2分子では観測されない回転量子数Nが4変化するような周波数領域のスペクトルが得られた。これも、HOMO(πg軌道)からのイオン化が起きていることから実験結果を説明をすることができた。すなわち、イオン化確率の角度依存性が、次数が4の球面調和関数の成分を含んでいることを意味しており、πg軌道からのイオン化の寄与があることを示している。O2分子のデータの解析を進め、周波数領域のスペクトルが回転量子数が4変化する信号を見つけた。このことと、時間依存のシュレディンガー方程式のシミュレーションの比較から、イオン化確率の角度依存性がHOMO軌道の形状を反映していることを明らかにできた。また、この解析を通して、ポンプ光によって回転波束を生成し,遅延時間ののちにイオン化させるためのプローブ光を照射し,遅延時間に対する親イオンの収量が,分子軸分布,イオン化確率の角度依存性を反映していることを明らかにした。回転波束を決定する従来の実験の多くは,親イオンの観測ではなく,クーロン爆発後のフラグメントイオンの観測を行っていたが,今回は親イオンを観測することによって,イオン化確率の角度依存性の一般的な解析方法を確立出来た。イオン化確率の角度依存性を決定するための一般的な方法を開発できたため,今後は、確立した手法に基づいて、様々な分子、特に計画をしていたCO_2分子について同様にイオン化確率の角度依存性を求めてゆく予定である。今年度の研究を通して、下記の方法によってイオン化確率の角度依存性を抽出できることが分かった。分子配列をするポンプ光、遅延時間の後にイオン化のためのプローブ光を照射することによって、生成した親イオンの収量を、遅延時間に対する依存性を測定する。この信号を再現するようにイオン化確率の角度依存性を決定する。この際に、イオン化確率の角度依存性はルジャンドル多項式によって展開され、その展開係数を未知変数として実験結果を再現するように最適化する。ルジャンドル多項式は適度なところで打切る(4次程度)。親イオンの収量は,分子軸分布とイオン化確率によって支配されるため,イオン化確率は上記のように展開し,一方,分子軸分布は時間依存のシュレディンガー方程式を数値的に解くことのよって正確に知ることができる。この方法が機能することが明らかとなったので、今後はこの方法を様々な分子へ適用し、高強度光によるイオン化過程について調べてゆく。特に,理論計算と実験が合致していなかったCO_2分子の実験を行うとともに,NOやNO2といった奇数個の電子を持つ分子のイオン化確率の角度分布を調べてゆく。本研究では,高強度フェムト秒レーザー光による分子のイオン化確率の角度依存性を調べることが目的である。イオン化確率を実験的に決定する方法はいくつか考えられ,例えば分子配列技術を用いて空間的に分子を固定し,直線偏光を持つ光によってイオン化し,イオン収量を測定する。様々な偏光の向きに対してイオン収量を測定することによって,イオン化確率の角度依存性を知ることができる。一方で,真逆の方法,すなわち,イオン化させる光の偏光は固定しておき,分子軸を変化させてイオン収量を計測し,そこからイオン化確率の角度依存性を知ることもできる。本研究では,後者のアイデアによって実験を行うものである。直線偏光のポンプ光により電子基底状態における回転波束を生成させ、遅延時間ののちに照射する直線偏光のプローブ光によりイオン化させ,生成した親イオンの収量を延時間に対して測定する。ポンプ光によって生成した回転波束は,分子軸分布を大きく変化させながら時間発展し,プローブ光により生成したイオン収量の遅延時間依存性にはイオン化確率の角度依存性の情報が含まれることになる。初年度は様々な分子に対してこの手法を用いてデータを収集することを目的とした。具体的にはOCS分子に対して上記の手法を用いて,OCS2+, OCS3+親イオンの収量の遅延時間依存性の測定を行った。OCS2+, OCS3+共に分子配列特有の過渡的な信号が観測されたが,OCS3+にはOCS2+には現れない回転周期の1/8の奇数倍の位置に信号が観測された。

これは,OCS3+が生成するイオン化確率の角度依存性がOCS2+と比べて複雑な(高次のルジャンドル関数を含む)形状となっていることを示唆している。また,提案した手法によってイオン化確率の角度依存性が得られることが示された。ポンプ・プローブ法によって高強度レーザー光によるイオン化確率の角度依存性を知ることが本研究の目的となっている。ポンプ光によって回転波束を生成し,分子軸分布を時間変化させ,遅延時間の後にプローブ光を照射しイオン化する。生成した親イオンの収量の遅延時間依存性から角度依存性の情報を引き出し,様々な分子の角度依存性を決定することによって,高強度光によるイオン化過程を理解することを目指す。初年度は,OCS分子を用いて実験を行った。測定したOCS2+, OCS3+親イオンの収量の遅延時間依存性には,分子配列特有の過渡的な信号が観測された。OCS分子の回転周期はTrot = 82 psであるが,OCS2+およびOCS3+の収量は,遅延時間が1/4 Trot, 1/2 Trot, 3/4 Trot, Trotの時に過渡的な信号強度の変化が現れた。さらに,OCS3+には1/8 Trot, 3/8 Trot, 5/8 Trot, 7/8 Trotにも信号が現れた。測定しているイオン種はOCS2+, OCS3+であるが,信号の変化が現れる時刻はOCSの回転周期に関連しており,測定したイオン収量の変化は,OCS分子の分子軸の変化によるものと結論できた。また,OCS2+には現れない1/8Trotの奇数倍の時刻にOCS3+の信号が観測されたことから,OCS3+が生成するイオン化確率の角度依存性がOCS2+と比べて高次のルジャンドル関数を含む複雑な形状となっていることが示唆された。全体的に当初計画通り進んでいる。O2分子のイオン化確率の角度依存性の測定結果の解析を行った。具体的に、高強度レーザー光(100 fs, 800 nm, 10TW/cm2)を超音速分子線としたO2と相互作用させ、生成したイオンを飛行時間型質量分析器によって検出をした。高強度光はマイケルソン干渉計へ導入し、分子配列をさせるポンプ光とイオン化させるプローブ光に分け、二つのパルスに遅延時間をつけてO2へ照射した。生成したO_2^+, O_2^2+のイオン収量を遅延時間の関数として得られ、そのデータからイオン化確率の角度依存性の情報を抽出した。得られたイオン終了の遅延時間依存性は、分子軸分布とイオン化確率の角度依存性の両方の情報が含まれているが、分子軸分布は時間依存のシュレディンガー方程式を数値的に解くことによって得ることができた。未知量であるイオン化確率の角度依存性については、ルジャンドル関数により展開し、その展開係数を実験結果に合うように最適化することで決定した。この結果、イオン化確率の角度依存性は、O_2分子のHOMO(πg軌道)の形状を反映したものであることが明らかとなった。また得られた遅延時間に対するO_2^+, O_2^2+の収量の依存性をフーリエ変換したところ、N_2分子では観測されない回転量子数Nが4変化するような周波数領域のスペクトルが得られた。これも、HOMO(πg軌道)からのイオン化が起きていることから実験結果を説明をすることができた。すなわち、イオン化確率の角度依存性が、次数が4の球面調和関数の成分を含んでいることを意味しており、πg軌道からのイオン化の寄与があることを示している。
胎児発生過程におけるストレス蛋白質HSP105の役割に関する研究

1. HSP105遺伝子の構造と発現制御機構を明らかにするため、マウスHSP105遺伝子のクローニングを行った。その結果、(1)HSP105遺伝子は22kヌクレオチド長のDNA上に18のエクソンと17のイントロンで構成されており、HSP105βで選択的スプライシングを受ける領域は第12番目のエクソンとして存在すること、(2)サザンプロット解析よりHSP105遺伝子は1コピーであること、(3)プライマー伸長法により転写開始点はATG開始コドンより165塩基上流のTであること、(4)プロモーター領域にはTATA box、2つの熱ショック転写因子の結合する熱ショックエレメント、CTFやSP1などの結合領域が存在し、構成的発現と熱ショック誘導性を示すこと、また(5)欠損変異体を用いたプロモター解析により2つのHSE共通配列を含む領域が構成的および熱ショック誘導性の発現に必須であることなどを明らかにした。HSP105遺伝子の発生および分化における生理的機能また病理的役割を検討するため、現在HSP105遺伝子のノックアウト・マウスを作製中である2.マウス胚奇形腫由来F9細胞の分化やアポトーシスにおけるHSP105の関与を検討するため、(1)マウスHSP105αcDNAを発現ベクターpcDNA3に組み込みF9細胞に導入しHSP105αの発現量が約2-3倍に増加した2株を得た。(2)これらのHSP105α高発現F9細胞は、熱ショック、アクチノマイシンD、エトポシドおよび過酸化水素などのストレスに対して親株や発現ベクターのみの対照細胞と比較して感受性の増加が認められた。(3)これらの感受性の増加はアポトーシスによる細胞死の増加であることから、HSP105は種々のストレスによるアポトーシスを促進すると考えられた。現在HSP105のアポトーシの促進段階・機構について検討中である。1.マウスHSP105遺伝子のクローニングを行い、(1)HSP105遺伝子は21.8kヌクレオチド長のDNA上に18のエクソンと17のイントロンで構成されており、HSP105βで選択的スプライシングを受ける領域は第12番目のエクソンとして存在すること、(2)プライマー伸長法により転写開始点はATG開始コドンより166塩基上流のTであること、(3)プロモーター領域には-26-32にTATAbox、-45-62に熱ショック転写因子の結合する熱ショックエレメント、さらにCTFやSP1などの結合領域が存在し、ストレス誘導性を示すこと、また(4)サザンブロット解析よりHSP105遺伝子は1コピーであることなどを明らかにした。(投稿準備中)今後、HSP105遺伝子のノックアウト・マウスを作製し、HSP105遺伝子の発生および分化における生理的機能また病理的役割を検討する予定である。2.マウス胚奇形腫由来F9細胞の分化やアポトーシスにおけるHSP105の関与を検討するため、HSP105の発現をテトラサイクリンにより制御できるTet-offプラスミドを構築し、F9細胞にトランスフェクションしHSP105の誘導型発現を示すF9細胞クローンのスクリーニングをおこなっているが、現在未だ目的とする細胞株を分離できていない。現在、さらにTet-offプラスミドの構築など工夫してスクリーニングを行っている。3.マウス胎児四肢の指間間充織のアポトーシス誘導におけるHSP105mRNA、HSP105蛋白質の部位特異的発現については、現在検討中である。

1.平成9年度のマウスHSP105遺伝子のゲノムクローニングに引き続いて、HSP105遺伝子のプロモーター活性の解析を行った。その結果、(1)プロモーター領域にはTATAbox、2つの熱ショック転写因子の結合する熱ショックエレメント、CTFやSP1などの結合領域が存在し、構成的発現と熱ショック誘導性を示すこと、また(2)5′-欠損変異体を用いたプロモター解析により2つのHSE共通配列を含む領域が構成的および熱ショック誘導性の発現に必須であることなどを明らかにした。HSP105遺伝子の発生および分化における生理的機能また病理的役割を検討するため、現在HSP105遺伝子のノックアウト・マウスを作製中である。2.マウス胚奇形腫由来F9細胞の分化やアポトーシスにおけるHSP105の関与を検討するため、(1)マウスHSP105αcDNAを発現ベクターpcDNA3に組み込みF9細胞に導入しHSP105αの発現量が約2-3倍に増加した2株を得た。(2)これらのHSP105α高発現F9細胞は、熱ショック、アクチノマイシンD、エトポシドおよび過酸化水素などのストレスに対して親株や発現ベクターのみの対照細胞と比較して感受性の増加が認められた。(3)これらの感受性の増加はアポトーシスによる細胞死の増加であることから、HSP105は種々のストレスによるアポトーシスを促進すると考えられた。現在HSP105のアポトーシの促進段階・機構について検討中である。
“有機ゼオライト"における不斉空間の構築とその利用

分子内に直交因子を有するアントラセンのビスレゾルシン誘導体(ホスト)は2次元(シート状)の水素結合ネットワークを形成し、生じた大きな空孔には種々のゲスト分子がとりこまれる。本研究においてはこのようにとりこまれたゲストが触媒的な化学反応をうけることが判明した。アクロレインやアクリル酸エステルなどのジエノフィルと1、3-シクロヘキサジエンや1、3-シクロペンタジエンなどのジエンは固体ホストの空孔に同時にとりこまれ、空孔内ディールス・アルダー反応をうける。立体選択性は極めて高く、エンド生成物を与える。さらに重要なことは反応が多孔質の結晶性ホストに関して触媒的であることである。キラルなアクリル酸メンチルとシクロペンタジエンとの反応においてはかなり(70%)の立体(ジアステレオ)選択性が認められる。シトロネラールも固体ホストの空孔にとりこまれ、極めて立体(ジアステレオ)選択的なエン反応をうけ、イソプレゴールを与える。いずれの反応においても参照反応に対して著しい反応加速が認められる(エン反応では最低100倍)。これは、ホストと水素結合したジエノフィルの“酸触媒"活性化に帰することができる。本ホストの触媒能は(1)基質のとりこみ、(2)酸触媒活性化、(3)3次元空孔内の立体規制による立体選択性、(4)ターンオーバー挙動に基づいているが、これらは多孔質無機結晶であるゼオライトの特徴でもある。触媒的な“有機ゼオライト"の世界最初の例であろう。
1細胞メタボローム・プロテオーム分析によるがん細胞株の分子フェノタイプ解析

従来のメタボロームおよびプロテオーム解析は,技術的限界から,細胞集団(1100万個の細胞)ごとの分析が主であり,「時間および空間で平均した細胞の応答」を観測してきた.真の代謝の機能を見極めるためには,ヘテロな細胞集合体ではなく,個々の細胞に着目してメタボローム解析およびプロテオーム解析を実施することが望ましいと考えられる.本研究課題では,「ライブセルイメージング」×「1細胞サンプリング技術」×「超高感マルチ分子フェノタイプ解析」を融合した1細胞レベルでの代謝機能を網羅的かつ定量的に数値化するための基盤技術を創生し,がん細胞の細胞周期と代謝の差異を明らかにすることを目指す.従来のメタボロームおよびプロテオーム解析は,技術的限界から,細胞集団(1100万個の細胞)ごとの分析が主であり,「時間および空間で平均した細胞の応答」を観測してきた.真の代謝の機能を見極めるためには,ヘテロな細胞集合体ではなく,個々の細胞に着目してメタボローム解析およびプロテオーム解析を実施することが望ましいと考えられる.本研究課題では,「ライブセルイメージング」×「1細胞サンプリング技術」×「超高感マルチ分子フェノタイプ解析」を融合した1細胞レベルでの代謝機能を網羅的かつ定量的に数値化するための基盤技術を創生し,がん細胞の細胞周期と代謝の差異を明らかにすることを目指す.
植物の栄養分配に関わる膜輸送体タンパク質の構造機能解析

TPTの高分解能での構造解析を目指し、結晶化条件の改善を試みた。まずは、昨年度に結晶が得られた高熱性紅藻類由来のTPTタンパク質に関して、基質との共結晶化スクリーニングを行うことにより、リン酸、あるいは3-ホスホグリセリン酸の存在下で良質な共結晶を得た。次に、これらの結晶を最適化し、放射光施設においてX線回折実験を行うことで、高分解能の回折像を得ることに成功した。これらのデータに関して、階層的クラスタリングを用いたデータ処理と、分子置換法を用いた位相決定を行うことにより、それぞれ分解能2.1 A、2.2 Aでの構造決定に成功した。決定した構造から、基質の結合並びに輸送に関わる残基を特定し、それらの残基に関する変異体を、リポソームを用いた基質輸送アッセイにより解析した。その結果、基質結合部位に存在する正電荷を帯びたアミノ酸残基が基質の結合と輸送に重要であることを見出した。この結果に基づき、負の電荷を帯びた基質と正の電荷を帯びたアミノ酸残基との静電的相互作用によって、輸送体の構造変化が引き起こされるというモデルを立案した。このモデルを検証するため、分子動力学シミュレーションにより、TPTタンパク質の脂質二重膜中での挙動を解析した。分子動力学シミュレーションの結果、基質の結合に依存した構造変化が見受けられ、静電的相互作用に基づくコンフォメーション変化のモデルが裏付けられた。これらの結果から、TPTによる交換輸送機構に関するモデルを提唱した。29年度が最終年度であるため、記入しない。TPTの構造解析に用いる結晶作製を目指し、まずは溶液中で安定なTPTホモログタンパク質のスクリーニングを行った。複数の植物由来のTPTホモログ遺伝子を種々の発現ベクターに導入し、酵母および昆虫細胞を用いた発現系の構築を行った。目的タンパク質にGFPを融合することにより、蛍光検出ゲルろ過クロマトグラフィー法による性質評価を行えるようにした。酵母および昆虫細胞による発現量の比較の結果、両者において一定の発現が見られるものの、昆虫細胞においてより高い発現量が得られることが分かった。そのため、タンパク質の性質評価には扱いが容易な酵母を用いた後、大量発現および精製には昆虫細胞を用いることとした。酵母における網羅的な発現スクリーニングを行ったところ、イネ、ダイズ由来のTPTホモログタンパク質が高い熱安定性を示した。これらに関して、種々の界面活性剤による可溶化条件の検討をしたところ、非イオン性界面活性剤によって可溶化したときに最も良い挙動を示すことが分かった。そのため、これらのTPTホモログタンパク質を昆虫細胞によって大量に発現し、非イオン性界面活性剤による可溶化とアフィニティークロマトグラフィーによる精製を行った。これらの精製サンプルを用いて脂質キュービック相法による結晶化を試みたが、結晶は得られなかった。そこで、他の複数の生物種由来のTPTホモログタンパク質に関しても精製と結晶化を行った。その結果、藻類由来のTPTに関してX線を回折する良質な結晶が得られた。この結晶に関して、SPring-8においてX線回折実験を行い、高分解能の回折像を得ることに成功した。このデータに関して位相決定を行うことによって、TPTのX線結晶構造を得ることに成功した。当初の計画通り様々な生物種からTPTをクローニングし、発現系の構築に成功した。また、可溶化条件の検討の結果、数種類の植物由来TPTを精製することに成功した。それらを精製・結晶化し、X線結晶構造を決定することに成功した。したがって、おおむね順調に進展していると評価する。引き続き現状の結晶の改善を行いつつ、基質との共結晶化や構造に基づく機能解析を進める。
インシュリン非依存性糖尿病におけ腎障害進展阻止機構の検討

近年インシュリン非依存性糖尿病による腎不全が、腎医療において重要な位置を占めるようになった。糖尿病では腎微小循環の異常が腎障害の発症・進展に大きく関与するが、本研究ではインシュリン抵抗性肥満モデル動物であるZucker obese(Z-O)ラットにおける微小循環調節機構の変化が将来の腎障害へ進展する可能性を目的とした。【方法・結果】Z-Oラットにおいて腎微小循環異常の有無を検討した。方法は当研究室で行っているisolatedperfusedhydronephrotic kidneyを用いた。正常ラットにおいてノルエピネフリンによって収縮した腎輸入・輸出細動脈は、インシュリンの生理的濃度(e.g.,10μM)で拡張を示した。この血管拡張はZ-Oラットで減弱していた。さらに内皮機能の異常の有無を検討するために、アセチルコリンの拡張作用を検討した結果、Z-Oラットで減弱していた。加えて、Z-Oラットでの輸入細動脈による収縮を検討したが、正常ラットで見られる腎灌流圧の上昇に伴う収縮は、Z-Oラットでは著明に減弱していた。この圧による収縮反応の減弱はインシュリン抵抗性改善薬の前処置(1-2週間)で改善した。【考案】インシュリンが糖代謝をコントロールするのみならず、腎微小血管のトーヌスをもコントロールしており、その機序として血管内皮から一酸化窒素を遊離させることが明らかとなった。インシュリン抵抗性が存在すると、輸入細動脈では筋原性反応の減弱により全身血圧の糸球体への伝達がおこり、輸出細動脈ではインシュリンによる拡張作用の低下により輸出細動脈のトーヌスの上昇が起こることが推定される。したがって、インシュリン抵抗性状態における輸入・輸出細動脈の病態は、ともに糸球体内圧を上昇させる方向に働き、糸球体硬化病変を誘導する可能性が考えられた。また、インシュリン抵抗性改善薬による腎微小血管反応性の回復は、肥満・耐糖能異常に伴う腎障害の予防薬となりうる可能性が示唆された。
洗浄機構に関わる流体力の検討-洗浄力に及ぼす界面活性剤水溶液の流れ挙動の解明-

洗浄機構に関わる物理的,機械的作用を流体工学の面から検証するため,主に洗剤の主成分である界面活性剤水溶液の流動挙動を,単純化した基本モデル装置を作成して実験を行い,解明した.すなわち,流路中央部に張られた布モデルであるメッシュに,各種溶液の垂直流を当て,メッシュ間隙を通過する際に生じる抗力を,圧力損失から算出して比較した.その結果,界面活性剤水溶液の抗力は水より低い抵抗減少効果が見られた.一方,各種溶液の粘度をレオメータを用いて測定したところ,界面活性剤水溶液の粘度は水より高く,抗力の順位と一致しなかった.洗浄機構に関わる物理的,機械的作用を流体工学の面から検証するため,主に洗剤の主成分である界面活性剤水溶液の流動挙動を,単純化した基本モデル装置を作成して実験を行い,解明した.すなわち,流路中央部に張られた布モデルであるメッシュに,各種溶液の垂直流を当て,メッシュ間隙を通過する際に生じる抗力を,圧力損失から算出して比較した.その結果,界面活性剤水溶液の抗力は水より低い抵抗減少効果が見られた.一方,各種溶液の粘度をレオメータを用いて測定したところ,界面活性剤水溶液の粘度は水より高く,抗力の順位と一致しなかった.洗浄機構における汚れの除去機構を考える場合,洗浄液中め界面活性剤や洗浄補助剤による界面化学作用とともに,外部から被洗物に与えられる物理作用も重要である本研究は,物理作用のひとつである洗浄液の持つ流体力に着目したもので,特に界面活性剤水溶液の流動特性を解明し,流体力学的にも水より汚れ除去に有効である手がかりを得ることを目的としているます,流れ挙動の特性を探る実験として,各種流体が布モデルであるメッシュ間隙を通過する際に生じる抗力を通過前後の圧力損失を測定して算出し比較検討したこれにより,球状ミセルを形成する界面活性剤水溶液の抗力は,水に比べて低く,希薄高分子水溶液より高かった.この原因を探るために,対象とした流体の物性のひとつである粘度をレオメータを用いて様々な条件下で測定したごその結果,粘性が最も低かったのは水で,界面活性剤水溶液は非常にわずかだがすべての条件下で水より高い粘性を有していた以上のように,抗力と粘性の結果が一致しないことから,抗力には粘性以外の要因が関わっていることが示唆された一方で希薄高分子水溶液は抗力,粘性とも水より高く,両者が関係している可能性も示唆され,抗力には複雑な要因が同時に影響していると推測されたまた,実験値を様々なパラメータを用いて解析した結果,流体がメッシュに当たって通過する流れに関しては,メッシュを構成する糸(障害物)まわりの流れではなく,多数の空間内部を通る流れとみなして計算する方が,この流れの解釈にはより適切であることがわかった.洗浄機構における汚れの除去機構を考える場合,洗浄液中の界面活性剤や洗浄補助剤による界面化学作用とともに,外部から被洗物に与えちれる物理作用も重要である.本研究は,物理作用のひとつである洗浄液の持つ流体力に着目したもので,特に界面活性剤水溶液の流動特性を解明し,流体力学的にも水より汚れ除去に有効である手がかりを得ることを目的としている.まず,流れ挙動の特性を探る実験として,各種流体が布モデルであるメッシュ間隙を通過する際に生じる抗力を通過前後の圧力損失を測定して算出し比較検討した.これにより,球状ミセルを形成する界面活性剤水溶液の抗力は,水に比べて低く,希薄高分子水溶液より高かった.この原因を探るために,対象とした流体の物性のひをつである粘度をレオメータを用いそ様々な条件下で測定した.その結果,粘性が最も低かったのは水で,界面活性剤水溶液は非常にわずかだがすべての条件下で水より高い粘性を有していた.以上のように,抗力と粘性の結果が一致しないことから,抗力には粘性以外の要因が関わっていることが示唆された.一方で希薄高分子水溶液は抗力,粘性とも水より高く,両者が関係している可能性も示唆され,抗力には複雑な要因が同時に影響していると推測された.また,実験値を様々なパラメータを用いて解析した結果,流体がメッシュに当たって通過する流れに関しては,メッシュを構成する糸(障害物)まわりの流れではなく,多数の空間内部を通る流れとみなして計算する方が,この流れの解釈にはより適切であることがわかった.さらに,本年度は粘性測定の条件を様々に変化させて行い粘性に影響を与える要因を探った結果,濃度,温度の依存性が最も大きいことがわかった.このことから,各種溶液の流れが洗浄性能に及ぼす影響として,粘性は無視できない要因であることが示唆された.洗浄機構における汚れの除去機構を考える場合,洗浄液中の界面活性剤や洗浄補助剤による界面化学作用とともに,外部から被洗物に与えられる物理作用も重要である.本研究は,物理作用のひとつである洗浄液の持つ流体力に着日したもので,特に界面活性剤水溶液の流動特性を解明し,流体力学的にも水より汚れ除去に有効である手がかりを得ることを目的としている.本課題の最終年度であった本年度は,特に界面活性剤水溶液の物性値の1つである粘性を測定した.試料溶液は,洗浄液として通常用いられる球状ミセルを形成する界面活性剤6種(LAS, SDS, AE(10), AE(23), BC, CTAB),およびひも状ミセルを形成する各種塩を添加したCTABで,濃度,温度依存性を探った.用いたレオメータは微小粘度測定装置(ReoRoxJR.)である.

その結果,ほぼすべての条件下で,界面活性剤水溶液の粘度はわずかではあるが水より高かった.特に,ひも状ミセルを形成する塩添加したCTAB水溶液は水との差が大きく,さらに添加モル比が大きいほど粘度も高かったことから,これは形成されたミセルの数量に依存していると推察された.また,温度の影響も明確で,20°C前後の低温域での変化が著しく,30°C以上の中温域での変化はそれに比べて小さかった.今回得られた粘性の傾向と,これまでに得られている流動実験を比較すると,界面活性剤水溶液の流動挙動の解析に水の粘度を利用することは不適切であると考えられ,各種流体固有の物性値を用いる必要があると判断される.しかし,界面活性剤水溶液に見られる抵抗減少効果は粘性のみでは説明できないこともあらためて裏付けられ,弾性力の寄与,ミセルの流動時の変形,すべり流動の可能性などの関与が示唆される結果となった.
ネコ大脳輻輳領域の長潜時領域-短潜時領域間の関連についての研究

1998年度研究実績ネコ大脳高次視覚領の一つである外側シルビウス上領尾側輻輳領域に存在する短潜時領域及び長潜時領域(脳内微小刺激によりそれぞれ短潜時、長潜時で輻輳運動が誘発される)間の関係を、両領域間で視覚応答の潜時を比較することで検討した。実験には成ネコ4匹を用い、必要な手術はあらかじめペントバルビタール麻酔下で無菌的に行った。記録実験は覚醒状態で行った。脳内微小刺激及びニューロン活動はガラスタングステン電極で密閉式チェンバを通して行い、両眼の眼球運動は磁気コイル法で記録した。視覚刺激は計算機制御の下、レール上をネコに向い接近する視標を用いた。潜時は、視覚刺激開始からニューロン活動が視覚刺激2秒前から1秒前の間の平均ニューロン活動+2SDを越えるまでの時間とした。また、視標接近前に予告信号を与え、条件反射的輻輳を誘発させることで、輻輳関連ニューロン活動を同定した。ニューロン活動を130個記録した内、短潜時領域から46個、長潜時領域から24個のニューロンに関しては、複数の視標速度で応答を記録したところ、短潜時領域と長潜時領域の間で統計学的な有意差がなかった。また輻輳関連ニューロシ活動は15個記録したが、ほとんどが短潜時領域であり、短潜時領域が長潜時領域に比べ、輻輳運動の出力系に近いことを示唆する。今年度の研究成果については、第76回日本生理学会大会で発表する予定である。ネコ大脳高次視覚領の一つである外側シルビウス上領尾側輻輳領域に存在する短潜時領域及び長潜時領域(脳内微小刺激によりそれぞれ短潜時、長潜時で輻輳運動が誘発される)間の関係を、両領域間で視覚応答の潜時を比較することで検討した。実験には成ネコ3匹を用い、必要な手術はあらかじめペントバルビタール麻酔下で無菌的に行った。視覚刺激は計算機制御の下、レール上を4種類の速度(高速、中速、低速、停止)でネコに向い接近する指標を用いた。潜時は、視覚刺激開始からニューロン活動が視覚刺激2秒前から1秒前の間の平均ニューロン活動+2SDを超えるまでの時間とした。短潜時領域から46個、長潜時領域から24個のニューロンを記録した。短潜時領域ニューロンの平均潜時は558ms,911ms及び1647ms(夫々、高速、中速、低速刺激)であった。一方長潜時領域ニューロンの平均潜時は同様に711ms,1070msおよび1742msであり、短潜時領域と統計学的な有意差がなかった。この結果は長潜時領域→短潜時領域の順に情報が送られるのでなく、両領域が独立並行して入力を受け、脳幹に出力を送るが、長潜時領域からの出力は間接的で遅延を伴う、という仮説を支持する。ニューロンの潜時は、短潜時領域が長潜時領域よりむしろ短い傾向にあり、これはデータの蓄積による更なる検討を要すると思われる。また、自発輻輳と関係したニューロン活動が、短潜時領域に比べ長潜時領域に多く見られる傾向があり、これは別の研究による検討を要すると思われる。今年度の研究成果については、現在学会発表及び論文投稿の準備中である。
精密有機合成におけるカルボン酸およびカルボン酸誘導体の直接利用法の開発

当該年度は、新規な有機合成反応として、エステルへの直接的な二種類の炭素求核剤の直接導入反応を、ガリウム触媒とケイ素有機反応剤を用いることで達成した。有機合成においてカルボニル化合物は最も基礎的かつ重要な化学種である。特に化学的に安定で保存性が良いエステルは、塗料や繊維、エンジンオイルなどの最終工業製品にも含まれる高い汎用性を有するカルボニル化合物である。そのため、エステルのカルボニル部位で直接的に炭素ー炭素結合形成を行うことは容易ではない。もしエステルを精密有機合成の出発原料として用いることが可能となれば、その実用的効果に加えて、化学反応の拡大に大きなインパクトを与えることが期待される。本研究では、ガリウムの中程度のルイス酸性と有機ケイ素反応剤の適度な求核性を利用することにより、一段階の反応操作、温和な反応条件下でエステルと二種類のケイ素反応剤の直接三成分反応が可能となった。本反応は様々な種類のエステルやシリルエノラートに適用可能であり、適用範囲の広さを示すことができた。また、上記の反応条件はエステルだけではなくラクトンに対しても適用可能であり、生成物として二置換の環状エーテルが得られた。反応終了後の環状エーテル生成物のさらなる変換反応が可能であることを示しており、多置換のスピロ環化合物をラクトンから二段階の操作で合成している。さらに、ギ酸エステルと三種類のケイ素反応剤による触媒的な四成分反応も当該年度に見出しており、今後の発展に期待が持てる。26年度が最終年度であるため、記入しない。エステルやアミド、カルボン酸などの化学的に安定な化合物を、触媒反応により、簡便な一段階の反応操作で高度に修飾された化合物に変換する手法の開発が研究目的である。安定で容易に入手可能な化学原料であるエステルなどを、効率的に多官能性化合物へ変換することが可能になれば、有機合成化学の分野に大きな波及効果をもたらす。具体的には、エステルとヒドロシラン、有機ケイ素化合物の直接三成分反応をヨウ化インジウム触媒存在下、室温で行うことによって、エステルに対して還元的に求核剤の付加が起こり、官能基化されたアルコールまたはエーテルが得られた。エステルに代えて、アミドを用いた反応においては、アミドの窒素原子上に電子求引基であるスルホニル基を導入することで、連続的な二種類の求核剤の付加反応が可能となり、アミノ基のα位が置換されたアミン化合物が得られた。また、酸性プロトンを有するカルボン酸に対しては、反応系中でヒドロシランを用いる簡便な前処理を施した後に、エステル・アミドの反応と同様に還元的な求核剤の付加を行うことで、目的のアルコール化合物が生成した。特に、アミドを用いた反応においては、得られた生成物のスルホニル基の脱保護を行うことで、β-ラクタム骨格を有する縮環化合物の合成に成功した。さらに、ガリウム触媒を用い、エステルと、異なる二種類の有機ケイ素求核剤の三成分反応を一段階の反応操作で行うことで、二種類の求核剤が付加したアルコール誘導体を得ることに成功した。特に、反応基質としてラクトンを用いた場合には、環状エーテルの酸素原子のα位に二種類の置換基を有する多官能性化合物が得られた。上記の反応は、安定なカルボン酸誘導体を直接利用し、二種類の求核剤の効率的な付加反応を開発したという点で重要である。現在までに、エステル、アミド、カルボン酸に対して、一段階の簡便な操作で還元的に求核剤を導入する反応においては、成果を学術論文として発表した。二種類の炭素求核剤を連続的にエステルに付加させる反応に対しては、現在、論文作成中であり、近日中に論文投稿を行う。アミドからカルパネム系抗生物質の合成を行うことはできなかったが、類似骨格であるβ-ラクタム環を有する縮環化合物の合成には成功している。

エステルよりも酸化度が高い炭酸エステルや二酸化炭素に、連続的に異なる三種類の求核剤を付加させる反応の開発を行う。炭酸エステルや二酸化炭素などの酸化度が高い基質に対して、選択的な炭素-炭素結合の形成を行うことができれば、有機合成化学の発展に繋がり、資源の効率的な利用の観点からも重要である。一度に四成分の反応を行う場合、求核剤の連続的な付加の制御がさらに困難になり、副生成物が多く得られることが予想される。これに対して、エステルなどへの連続的な付加反応と同様に、有機ケイ素求核剤とインジウム触媒もしくはガリウム触媒を用いることで、炭酸エステルや二酸化炭素に連続的な付加反応が達成されるものと期待している。
静電噴霧熱分解法による金属硫化物半導体微粒子の直接合成

ZnS,CdSのような金属硫化物の半導体微粒子は、蛍光物質、液晶の材料、CO_2ガスなどの光還元触媒用の機能性材料として非常に注目されている。本研究では静電気を利用した静電噴霧熱分解法によるZnSおよびCdSの微粒子の製造を試みた、以下のような結果を得た。1)内径が0.11mmのノズルに亜鉛もしくはカドミニウムの硝酸塩およびチオウレアのプリカーサーを含む液をシリンジポンプにより一定流量で送り込み、ノズルに10kV程度の直流電圧をかけ、噴霧液を静電噴霧させる装置を製作した。2)噴霧した液滴の個数濃度および粒径の分布を凝縮核計数器およびモビリティーアナライザー法を用いて測定したところ、溶液の粘度が高いほど、テイラーコーンが形成されるのに高い電圧が必要となることが明らとなった。3)静電噴霧装置を用いて、電圧、流量などの操作条件を種々に変えて、CdS、ZnS、CdSおよびZnSの複合体の微粒子を製造し、得られた粒子のサイズおよび形状を電子顕微鏡で調べたところ、粒子のサイズが0.1μm以下の超微粒子であることがわかった。この結果より、静電噴霧法で生成される液滴のサイズは、1μm以下であることがわかった。4)CdSおよびZnSの超微粒子の螢光特性のサイズ依存性、およびCdSおよびZnSの複合体の微粒子の螢光特性の組成依存性を測定した。5)ZnS粒子について、噴霧溶液濃度を数点変えて静電噴霧法と超音波噴霧法を用いて微粒子を製造し、粒子形状および粒径について検討したところ、平均径は静電噴霧法の方が、超音波噴霧法の場合の約1/5となっており、静電噴霧法は従来の噴霧法では発生できない微小液滴を発生させることが明らかとなった。ZnS,CdSのような金属硫化物の半導体微粒子は、螢光物質、液晶の材料、CO_2ガスなどの光還元触媒用の機能性材料として非常に注目されている。しかも粒子のサイズが0.1μm以下の超微粒子となると非常に有用となることがわかっており、本研究では、噴霧熱分解法によるZnSおよびCdSの微粒子の製造を試みた。噴霧熱分解法で、現在用いられている噴霧法としては、二流体ノズル、超音波の利用が一般的であるが、いずれの場合にも液滴の大きさを10μm以下とすることができないために、静電気を利用した噴霧法を用い、微小液滴を発生させることを試み、以下のような結果を得た。1)ノズルとして内径が0.11mmのノズルに金属硝酸塩およびチオウレアのプリカーサーを含む液をポンプにより一定流量で送り込み、ノズルに10kV程度の直流電圧をかけ、噴霧液を静電噴霧させる噴霧装置を作製した。実験では、液の種類をアセトン、エタノールおよびエチレングリコールと変えたところ、テイラーコーン状の理想的な噴霧が得られる操作条件が明かとなった。2)噴霧した液滴の個数濃度および粒径の分布を凝縮核計数器およびモビリティーアナライザー法を用いて測定したところ、エチレングリコールでは、他の2つに比べて粘度が高いためにティラーコーン形成されるのに高い電圧が必要になり、電圧による液滴の個数濃度の変化は他の場合に比くらべ急激に増加することが明かとなった。3)生成された液滴を管状型の電気炉に流し熱分解反応させたところ、金属硫化物の微粒子が直接合成されていることが明かとなった。

ZnS、CdSなどの微粒子は半導体の特性を持つ螢光体であり、例えばAgをドープしたZnS微粒子は発光色が青色の硫化亜鉛螢光体で、ブラウン管の画像表示などに利用されているほか、さまざまの分野でこれらの微粒子の応用が期待されている。本年度は、昨年度の研究で開発された静電噴霧法を用いて、以下のように研究を進めた。(1)静電噴霧装置を用いて、電圧、流量などの操作条件を種々に変えて、CdS、ZnS、CdSおよびZnSの複合体の微粒子を製造し、得られた粒子のサイズおよび形状を電子顕微鏡で、結晶相の同定をX線回析法で調べたところ、粒子のサイズが0.1μm以下の超微粒子であることがわかった。この結果より、静電噴霧法で生成される液滴のサイズは、1μm以下であることがわかった。(2)CdSおよびZnSの超微粒子の螢光特性のサイズ依存性、およびCdSおよびZnSの複合体の微粒子の螢光特性の組成依存性を測定した。(3)ZnS粒子について、噴霧溶液濃度を数点変えて静電噴霧法と超音波噴霧法を用いて微粒子を製造し、粒子形状および粒径について検討したところ、平均径は静電噴霧法の方が、超音波噴霧法の場合の約1/5となっており、静電噴霧法は従来の噴霧法では発生できない微小液滴を発生させることが明らかとなった。今後、さらに操作条件を変えることにより、さらに小さな微粒子の製造が期待できる。