hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アンモニアを窒素源とする革新的なアミン類合成法の開発

本研究は、金属とそれをとりまく配位子が協働的に作用する「協奏機能触媒」を用いて、基幹化成品であるアンモニアから付加価値の高いアミン類へと直接変換する新規触媒反応プロセスの開発を目的とするものである。研究開始初年度である平成30年度は、ペンタフルオロフェニルスルホニル基をもつルテニウム、イリジウムのアミド錯体がアンモニアと反応し、そのN-H結合切断をともなってペンタフルオロフェニル基の分子内アミノ化が円滑に進行することを見いだし報告した。フッ素NMRや速度論実験、DFT計算によって反応機構を詳しく調べ、金属に対するアンモニアの配位と、金属ー配位子協奏機能によるN-H結合切断によって生じる無置換アミド(NH2)錯体が反応の鍵中間体であることを明らかとした。また反応の結果生じる多座キレートアミン錯体は、カルボニル化合物に対する水素移動型還元に高い触媒活性、立体選択性を示すことがわかった。一方で、反応活性の向上を目指し、複数の協奏機能触媒を組み合わせた超分子構造の構築にも取り組んだ。その結果、1,3-ビス(ジフェニルホスフィノ)ベンゼンが、自己反応による協奏機能触媒の失活を抑制しつつ集積した構造を組み立てる有効な分子素子であることを明らかにした。さらに、プロトン応答性配位子で囲まれたカゴ状の配位空間の中に窒素分子や二硫化炭素などの小分子が取り込まれ、その結合長が伸長することもわかった。アンモニアも同様に多点での活性化を受けるものと期待される。研究開始初年度である平成30年度の研究の結果、(1)協奏機能触媒とアンモニアが反応する(2)その結果として無置換アミド(NH2)種が生じ、これが高い求核性を示すことが実証された。多様な協奏機能触媒に対する一般性の検証、ならびに分子間反応、触媒反応への展開が解決するべき課題として残っているものの、一連の結果は研究開始当初の作業仮説を支持するものである。協奏機能触媒によるアンモニアを窒素源とするアミン類の直接合成の実現に向けて、本研究は当初の計画通り順調に推移していると判断できる。令和元年度は、触媒反応に含まれる素過程であるN-H結合切断、C-N結合形成に必要な要件を探るべく、錯体化学的な研究をさらに進展させる。具体的には、C-N結合形成の対象化合物の候補であるアルケン、アルキン、ハロゲン化アリールなどの有機化合物の存在下で、当研究室でこれまでに開発した種々の協奏機能触媒とアンモニア、アミン類との反応を実施する。生成物は核磁気共鳴分光法や単結晶X線結晶構造解析によって同定する。一連の反応によって、協奏機能触媒のブレンステッド酸点の酸性度や金属中心の電子密度、立体的かさ高さなどの特性と反応性の相関を明らかにする。またC-N結合形成が観測された反応系については、金属錯体の量を低減した反応へと条件検討をおこない、反応の触媒化に着手する。同時にアジ化物イオンなどアンモニア以外の窒素源からも、C-N結合形成反応の想定中間体であるNH2錯体の合成をおこない、C-N結合形成反応を中心にNH2錯体の反応性を調査する。令和2年度は、前年度までに得られた知見をもとに、アンモニアから第1級アミンを得る触媒反応の開発に取り組む。とくに、アンモニアから得られるNH2錯体を鍵化合物とする、アルケン、アルキンの触媒的ヒドロアミノ化や、ハロゲン化アリールのアミノ化による第1級アミンの合成を標的反応とする。アルケンのヒドロアミノ化による第1級アミン合成では、アンチマルコフニコフ型の付加生成物がとくに望まれているが、期待に反してマルコフニコフ型付加体が得られた場合には、置換シクロアルケン類を基質とするジアステレオ選択的反応への展開を試み、合成化学的な付加価値を高める。また、ハロゲン化アリールとアンモニアの触媒的カップリングによるアニリン誘導体の合成についても検討する。得られた結果を取りまとめ、国際学会も含めた場での成果発表をおこなう。

研究開始初年度である平成30年度の研究の結果、(1)協奏機能触媒とアンモニアが反応する(2)その結果として無置換アミド(NH2)種が生じ、これが高い求核性を示すことが実証された。多様な協奏機能触媒に対する一般性の検証、ならびに分子間反応、触媒反応への展開が解決するべき課題として残っているものの、一連の結果は研究開始当初の作業仮説を支持するものである。協奏機能触媒によるアンモニアを窒素源とするアミン類の直接合成の実現に向けて、本研究は当初の計画通り順調に推移していると判断できる。令和元年度は、触媒反応に含まれる素過程であるN-H結合切断、C-N結合形成に必要な要件を探るべく、錯体化学的な研究をさらに進展させる。具体的には、C-N結合形成の対象化合物の候補であるアルケン、アルキン、ハロゲン化アリールなどの有機化合物の存在下で、当研究室でこれまでに開発した種々の協奏機能触媒とアンモニア、アミン類との反応を実施する。生成物は核磁気共鳴分光法や単結晶X線結晶構造解析によって同定する。一連の反応によって、協奏機能触媒のブレンステッド酸点の酸性度や金属中心の電子密度、立体的かさ高さなどの特性と反応性の相関を明らかにする。またC-N結合形成が観測された反応系については、金属錯体の量を低減した反応へと条件検討をおこない、反応の触媒化に着手する。同時にアジ化物イオンなどアンモニア以外の窒素源からも、C-N結合形成反応の想定中間体であるNH2錯体の合成をおこない、C-N結合形成反応を中心にNH2錯体の反応性を調査する。令和2年度は、前年度までに得られた知見をもとに、アンモニアから第1級アミンを得る触媒反応の開発に取り組む。とくに、アンモニアから得られるNH2錯体を鍵化合物とする、アルケン、アルキンの触媒的ヒドロアミノ化や、ハロゲン化アリールのアミノ化による第1級アミンの合成を標的反応とする。アルケンのヒドロアミノ化による第1級アミン合成では、アンチマルコフニコフ型の付加生成物がとくに望まれているが、期待に反してマルコフニコフ型付加体が得られた場合には、置換シクロアルケン類を基質とするジアステレオ選択的反応への展開を試み、合成化学的な付加価値を高める。また、ハロゲン化アリールとアンモニアの触媒的カップリングによるアニリン誘導体の合成についても検討する。得られた結果を取りまとめ、国際学会も含めた場での成果発表をおこなう。平成30年度予算では分析機器の修理費用を計上していたが、幸いにも当年度には大きなトラブルが起こらず、支出が発生しなかった。また、研究実施に必要な誌薬類について、すでに研究室に在庫のもののうち有効活用できるものがあり、当初の予定よりも支出額が少なくなった。剰余となった予算は次年度使用額として令和元年度予算と合わせ、本研究計画実施のために有効活用する予定である。
ランダム系における準安定状態の関与するダイナミックス

1.スピングラス(SG)のSK模型における純粋状態とパリシ理論:実磁化空間における自由エネルギー表式に基づくTAP理論における純粋状態を、スピン総数が有限な系において数値的に求める方法を考案し、この解法を用いて純粋状態を詳しく調べた。その結果と、レプリカ法に基づくパリシ理論に現れる諸方程式を具体的に解いた結果とを比較検討することによって、両理論をつなげる重要な対応関係を定量的に検証した。この研究により、平均場理論によるSG転移の描像が完結したと言える。SK模型の純粋状態と現実のSGの準安定状態との関連は今後の課題に残された。2.SG転移への磁場効果:(1)静磁場中の等方的m-ベクトルSK模型のGabay-Toulouse転移においては横方向非線形帯磁率は発散しないことを示した。(2)ソフトスピンで書かれたランジェバン型方程式(動的平均場理論)によって、交流磁場中でもSG相が存在すること、しかしその転移温度は【(交流磁場の振幅)^2】×【(周波数)^(-1/2)】に比例して低下することを示した。3.電荷密度波(CDW)のダイナミックス:不純物によるピン止め効果の著しいCDWの運動に伴う異常輸送現象が種々の擬1次元導体で観測されている。この現象をCDWを古典力学に従う連続媒質と見なす福山-Lee-Rice(FLR)模型に基づいて詳しく研究し、以下の成果を得た。(1)高電場領域においてピン止めポテンシャルに関する摂動論を解析し、線形交流伝導度と非線形直流伝導度との間のスケーリング則をはじめ多くの実験事実がFLR模型で説明されることを明らかにした。(2)1,2,3次元FLR模型に関する計算機実験を行い、非線形直流伝導,モードロッキングなどの非線形動力学現象、さらに多くの準安定状態の存在を反映する種々の履歴現象など多様な異常輸送現象はFLR模型の、即ち、不規則性を伴った多自由度非線形動力学系の特性であることを検証した。
学習意欲と学力の低い子どもたちに関する事例研究――自己肯定感に着目して

本研究では、学習意欲と学力が極端に低い子どもたちへの教育と支援の可能性について考察した。子どもたちの事例研究からは、彼らが、「勉強することに何の意味があるの?」と言って授業にほとんど参加しない背景に、彼らの自己肯定感の極端な低さ(現在と未来の自分自身に対する絶望)があることが示された。子どもが抱えているこうした課題は、学習場面だけではなく、日常のあらゆる場面における周囲の人びととの関係の齟齬の中で顕在化する。したがって、子どもたちへの教育は、彼らと関わるおとながありのままの彼らをひとまず受け容れるという姿勢のもと、学習・生活・心理におよぶ包括的な支援を含んで展開すべきであることが示された。本研究は、児童養護施設や小学校でのフィールドワークで収集した事例に基づき、基礎学力が身につかなかったり、教室から飛び出したり、静かに授業を受けながらも実は参加していなかったりと、それぞれに異なる仕方で学びに逃避的である子どもたちのありようを、彼らの思いや状況に即して捉えなおすことを目指している。この目的の達成のために、本研究では、1本研究に独自の自己肯定感の概念化、2教職員への聞き取り調査、3子どもたちの事例研究、の3つを研究の柱としている。1本研究に独自の自己肯定感の概念化については、先行研究の収集・分析と、日々収集している事例とのすり合わせを行ないつつ、概念化を行なっているところである。2本年度は、教職員2名への聞き取り調査を行なった。1件目は、児童養護施設における治療指導担当職員への聞き取り調査である。発達障害を抱える入所児童への治療的なかかわりの内実について聞き取り調査を行ない、その成果を論文として発表した。2件目は、新任中学教諭への聞き取り調査である。新任教員が感じる生徒とのかかわりの難しさについて語ってもらった。3子どもたちの事例研究は、児童養護施設を校区内にもつ首都圏の公立小学校に毎週、地方の公立小・中学校に2回、フィールドワーク調査を行なった。特に、首都圏の公立小学校では、(1)教室からの飛び出しや授業妨害などを表出する子ども、(2)静かに授業を受けながらも実は参加していない子ども、(3)学習意欲もあり、器質的な問題もないにもかかわらず、基礎学力がなかなか身につかない子どもに着目し、通年にわたる事例の収集と考察を行なっている。また、その成果を、事例研究の論文集や教育機関のwebでの連載として発表した。本研究では、小学校や児童養護施設での定期的なフィールドワークにより、年齢相応の基礎学力が身についていなかったり、学習意欲が極端に低かったりする子どもたちの事例を収集してきた。事例の考察によって、学習や他者関係に困難を抱えてしまう子どもたちのありようを、彼らの思いや状況に即して捉えなおし、彼らを理解・支援するための新たな視点を提供することが、本研究の目的である。本年度は、国内のフィールドワークに加え、移民が特に多い地域にあるイギリスの公立小学校でのフィールド調査を行なった。この調査からは、特別支援の必要性をオープンにすることにより、個々の子どものニーズに即した、経済的・物質的支援や、人的支援(補教体制の充実や多職種によるチーム支援体制)がなされていることが明らかになった。今後の研究の展開に活かしたい。以上の調査に基づく本年度の実績として、調査報告書を兼ねた事例集の発行、ならびに、本研究成果に基づく著書を2冊発刊した(共同研究者との共著)。1冊目の著書では、虐待、低学力、いじめ、非行、進路選択など多様な教育問題に、子どもたちの自己肯定感の低さが関わっていることを明らかにした。この場合の自己肯定感とは、他者と比べることで高まるような自己肯定感ではなく、自分の悪いところも含めて自分として愛せることを支えるような自己肯定感である。それを本書では、先行研究をふまえて、「基本的な自尊感情」と呼んだ。2冊目は、幼稚園、小学校、児童福祉施設、フリースクールといった多様な教育機関における人間理解についての事例集である。事例の考察からは、低学力であったり、暴力的であったり、自分の進路を自分で選択できなかったりする子どもの背景に、基本的な自己肯定感の欠如があることが示された。その結果から、子どもの行動に対症療法的に関わるのではなく、まずは自己肯定感を高める関わりが必要であることを述べた。初年度である平成24年度は、理論的基盤整備の段階であり、事例と文献資料収集を主として行なう予定であった。研究の第一の柱である自己肯定感に関しては、自己肯定感とその関連概念に関する文献資料、現象学における自己意識や時間意識に関する文献資料、学力や学習意欲に関する文献資料の収集と論点整理を行なう計画であり、そのように実施した。しかし、本研究に独自の自己肯定感の概念化までは至らなかったため、平成25年度に引き継ぐ課題としたい。

研究の第三の柱である子どもたちの事例研究については、児童養護施設と小学校での継続的なフィールドワークによって事例を多数収集する計画であり、そのように実施した。かなりの事例が収集できたことに加え、事例の考察に基づく報告書も発行することができた。さらに、研究の第二の柱である教職員への聞き取り調査については、今年度は予定していなかったが、2件行なう機会に恵まれ、うち1件は論文として発表することができた(2013年4月発行)。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度も、前年度から継続して、1フィールドワークによる通年的な事例の収集と分析、2本研究に独自の自己肯定感の概念化、3事例の分析がある程度進んだ時点で、事例として取り上げる子どもを担当している児童養護施設や小学校の教職員を主たる対象として行なう聞き取り調査、という三本柱で研究を進めていく。本研究は、基本的に、一人で遂行するものである。そのため、視点の固着化を防ぐためにも、研究領域や関心を同じくする他の研究者に、研究の進捗状況と内容を定期的にプレゼンテーションし、フィードバックやアドバイスを得るという形で研究を推進してきた。2年計画の最終年度であることから、今年度は、研究領域や関心を同じくする他の研究者たちとの共著で、研究成果を書籍化して発行する予定である。さらに、本研究が最終的に目指すのは、学力や学習意欲が低い子どもたちの自己肯定感、主体的な学び、基礎学力と学習意欲を底上げするための働きかけの方法を、具体的に提案することである。この提案は、子どもたちの現実のありように即し、かつ、施設や小学校の教職員の現場ニーズに対応したものでなければならない。そのため、昨年度と同様、今年度も、教職員に対しても、研究の進捗状況と内容を定期的にプレゼンテーションし、フィードバックを得る予定である。今年度は、地方の公立小・中学校で研究成果発表の機会をいただく予定になっている。上述の研究成果の書籍化に際しては、こうしたフィードバックも十分に反映させたものとしたい。
食糧種子タンパク質モジュレーターに関するプロテオミクスの展開

ダイズには5種類のAP(soyAP1soyAP5)が存在する。このうち、soyAP1とsoyAP1は57%の相関性を示す。ノーザン解析からsoyAP1は乾燥種子に特異的に発現するのに対し、soyAP2は乾燥種子以外の根、茎、葉、花などに発現する。soyAP1は乾燥種子以外でも発芽の早い時期には発現しているが、発芽が進むにつれて、発現は停止した。一方、soyAP2は室温で48時間吸水させるとその発現は上昇した。このように、両者の発現パターンは大きく異なっていた。soyAP1のように乾燥種子特異的APは今までに報告がないことから、私達はsoyAP1のダイズ種子における機能について解析を行った。まず、発現の部位を知るためにin situハイブリダイゼーションを行った。その結果、soyAP1は未成熟の篩管および導管に強く発現していることが明らかになった。ところがその発現は成熟に伴って著しく低下した。以上のことからsoyAP1は、未成熟の篩管において成熟化する過程、おそらくプログナム細胞死のような過程で作用している可能性が示唆されてた。コムギ種子から4種のシスタチン(WC14)をクローン化した。すべて登熟期の初期に発現が高く、その後減少した。さらに、発芽1日の種子においても発現が認められた。WC1はいつの時期でもWC2やWC4にくらべ高発現していた。WC1とWC4はアリューロン層ならびに胚に局在していたが、WC1は胚乳にも局在していた。このようにmRNAの発現量や、局在部位の違いから、これらのWCの種子生理学的な役割は異なっていることが示された。食糧種子タンパク質モジュレーターとしてダイズのアスパラギン酸プロテアーゼ(AP)を中心に解析を行い、異なる5種(soyAPαsoyAPε)のクローンを得た。これらについて発現部位と発現時期(発芽、登熟、葉、根、茎、子葉)をノーザン分析によって検討したところ、soyAPαは、発芽後の種子、葉、根、茎など、植物体のほとんどの部位に発現した。soyAPβは、soyAPαと塩基配列の相同性が極めて高く、soyAPαとほぼ同様の発現パターンを示した。これに対してsoyAPγ,soyAPεは、いずれの部位、ステージにおいても発現が、ほとんど検出されなかった。soyAPδは、発芽過程においてsoyAPαとは対照的に休眠種子及び発芽の初期段階で発現した。次に発現部位をしらべるためにin situハイブリダイゼーションをおこなった。その結果、soyAPαは、種子のうち子葉細胞、表皮細胞、維管束に分化する細胞などの広い範囲で発現したのに対し、soyAPδは、維管束に分化する細胞と胚軸付近に特に強い発現が見られた。このようにsoyAPαとsoyAPδはターゲット分子が異なることが予想され、今後活性測定ならびに立体構造の差異を検討する予定である。プロテアーゼインヒビターとして小麦のシスタチンについても解析を行った。小麦種子にはWC1, 2, 3, 4の4種のシスタチンが存在し、互いに4570%のアミノ酸の相同性を示した。これらのうち、WC1, 2および4は登熟期に発現するものの、その後徐々に減少した。一方、発芽期にはWC1は他の分子種にくらべ明らかに発現が高かった。また、抗体染色から、WC1は種子全面に発現しているのに対し、WC4はアリューロン層と胚のみであった。シスタチンについても生理機能の異なるWC1と4についてタンパク質レベルの解析を行っている。食糧種子タンパク質モジュレーターとしてダイズのアスパラギン酸プロテアーゼ(AP)を中心に解析を行い、異なる5種(soyAP1soyAP5)のクローンを得た。

これらについて発現部位と発現時期(発芽、登熟、葉、根、茎、子葉)をノーザン分析によって検討したところ、soyAP2は、発芽後の種子、葉、根、茎など、植物体のほとんどの部位に発現した。soyAP1は、soyAP2と塩基配列の相同性が極めて高く、soyAP2とほぼ同様の発現パターンを示した。これに対してsoyAP3、soyAP4は、いずれの部位、ステージにおいても発現が、ほとんど検出されなかった。soyAP1は、発芽過程においてsoyAP2とは対照的に休眠種子及び発芽の初期段階で発現した。次に発現部位を解析するためにin situハイブリダイゼーションをおこなった。その結果、soyAP2は、種子のうち子葉細胞、表皮細胞、維管束に分化する細胞などの広い範囲で発現したのに対し、soyAP1は、維管束に分化する細胞と胚軸付近に特に強い発現が見られた。このようにsoyAP2とsoyAP1はターゲット分子が異なることが示唆された。プロテアーゼインヒビターとして小麦のシスタチンについても解析を行った。小麦種子にはWC1,2,3,4の4種のシスタチンが存在し、互いに4570%のアミノ酸の相同性を示した。これらのうち、WC1,2および4は登熟期に発現するものの、その後徐々に減少した。一方、発芽期にはWC1は他の分子種にくらべ明らかに発現が高かった。また、抗体染色から、WC1は種子全面に発現しているのに対し、WC4はアリューロン層と胚のみであった。これらのシスタチンWC1とWC4の生理機能が異なることが強く示唆された。
水中の分子認識における基本的な相互作用の解明

1.電荷を配置し疎水環境を付与した水溶性ホスト分子の合成ポルフィリンを骨格に持ち外向けにイオン基を配し,内部は疎水環境を有するような水溶性ホスト分子を多段階の合成スキームに従って合成した。これらのホスト分子の種々のアミノ酸,オリゴペプチド,タンパク質に対する認識能の評価を行った。これらのゲストに対する平衡定数を分光学的に測定した。25°Cホウ酸緩衝溶液での会合定数は、1010^5 M^<-1>の範囲で変化した。これらのレセプターは、特に、疎水性のゲストおよび、カチオン性のゲストにたいして強い親和性を有することが示された。ヒスタミンやヒスチジンを含むオリゴペプチドに対する親和性は、会合定数で、10^5 M^<-1>のオーダーであり、水中での親水性ゲストに対する親和性としてはきわめて大きなものであった。2.分子認識に伴う熱力学量(エンタルピー,エントロピー変化)の測定上記の分子認識に伴う平衡過程の熱力学量をvan't Hoff分析によって決定した。塩化メチレン中のエンタルピー変化に比べて水中では、エンタルピーの利得は遥かに少なく、極性基に対する溶媒和の寄与が大きいことを示した。また、カチオン性のゲストの認識において、正のエントロピー変化が観測され、塩橋の形成において脱溶媒和による大きなエントロピーの獲得が会合を駆動していることを示唆した。以上、ルイス酸、疎水空間、カチオン認識部位を有する水溶性ポルフィリンの合成に成功し、その種々のゲスト分子に対する分子認識能を、会合定数により評価した。ポルフィリンに付与した疎水性に応じて、疎水性ゲストを認識することが分かった。また、親水的なゲスト分子に対する会合定数のイオン強度依存性、pH依存性を調べることにより、静電相互作用の寄与について定量的に評価した。
ウイルス肝炎患者および易感染性患者の歯科治療における院内感染対策に関する研究

近年、医療の高度化に伴い、重度な全身疾患を有する易感染性患者の歯科受診が増加している。それらの患者には、歯科診療行為が原因となって感染症が併発しないように、高度な感染対策が必要である。本研究では、治療時に歯の切削、歯石除去やうがいに使用している水中の細菌数測定を行った結果、生活用水道水よりも著しく細菌数が多く、易感染性患者には感染症を引き起こす危険性が明らかになった。そこで、感染対策として、80°Cの熱水を用いた消毒で細菌が死滅し、熱水の有効性が示唆された。歯科診療時には、歯科診療用ユニットから供給される水を用いて、歯牙切削時の冷却、歯や軟組織の洗浄、および患者のうがいなどを行っている。このユニット水はユニット内部の細いチューブ内に停滞している間に細菌の増殖が生じ、チューブ内にバイオフイルムを形成するとの報告がある。近年、易感染性患者の歯科受診が増加しており、ユニット水を原因とする感染症の発症が危惧されている。そこで、本研究ではユニット水中の汚染状況とその対策について検討した。1.歯科用ユニット内部の水フィルターの効果ユニット水の細菌汚染防止のため、歯科用ユニットには水フィルターが装着されている。フィルターを新しく交換すると、フィルター通過直後の水からは細菌が検出できないレベルになった。しかし、ユニット末端のタービンハンドピースから採取した水には3.0×10^2CFU/mlの菌が検出された。フィルターから末端までのチューブ内が汚染されていることが示された。さらに、フィルター装着から1年経過すると、フィルター通過直後の水から6.0×10^4CFU/mlの細菌が測定され、ブイルターそのものが汚染源となっており、短期間に水フィルターを交換する必要性が認められた。2.ユニット水の熱消毒歯科用ユニットから採取し、3.9×10^4CFU/mlの従属栄養細菌が検出されたユニット水を、80°Cに加熱し、熱消毒を行ったところ、1分間で全ての菌が殺菌された。歯科用ユニット内部には化学消毒液の使用が困難であるため、ユニット内のチューブを熱消毒することにより、ユニット水の細菌汚染が防止できる可能性が示唆された。1.歯科用ユニットのタービンハンドピース、エンジン、超音波スケーラー、スリーウエイシリンジおよびうがい用に供給される水には、100CFU/ml以上の微生物が存在することを報告してきた。歯科用ユニットの2mm程度のチューブ内の水中で微生物が生存する原因を調査するため、ユニット内部の残留塩素濃度を調査した。ユニットに流入する直前の水の残留塩素濃度は0.20.8mg/Lであったが、診療開始時のユニットから供給される水の残留塩素濃渡は0mg/Lであった。ユニット内部で塩素が消費されていた。ユニット水の残留塩素濃度が、日本水道法の基準値である0.1mg/Lを上回るためには、300ml程度のユニット水を放流させる必要があった。2.歯科診療行為に伴う院内感染として、針刺し事故がある。注射後の針には血液が付着しており、それがB型あるいはC型ウイルス肝炎患者の血液であれば、その針を医療従事者が誤って、自分の手指に刺せば、医療従事者に感染が生じる危険性がある。針刺し事故は、医療行為中に少なからず発生している。そこで、東北大学歯学部附属病院における過去5年間の針刺し切創・血液暴露事故調査を行い、次のような結果を得た。1)過去5年間に54件の針刺し事故発生の報告があり、その44%が経験年数1年未満であった。明らかに経験の浅い従事者に頻度が高かった。2)受傷器具は注射針、縫合針が最も多かったが、次いで歯石除去に使用するスケーラーチップが多く、歯科独自の器具による事故が発生していた。3)歯科用ユニットに装着された状態のスケーラーチップやバー・ポイントによる受傷が多いことから、これらの使用後は直ちに歯科用ユニットから撤去することが必要である。1.歯科用光照射器は頬粘膜、舌、歯肉、あるいは唾液によって汚染されることが多いが、光照射器は洗浄、消毒および滅菌などの感染予防対策に非対応の機種が多く、現状での感染対策は不十分である。そのため、照射器の先端部を保護するため、ディスポーザブルの被覆材が開発されている。ハロゲンタイプ3台とLEDタイプ1台の計4台の照射器に、2種類の照射器先端部専用カバー、および各種診療器材の汚染防止用被覆材として使用されている2種類のカバーを用いて、被覆した場合の光量を測定した。照射光量の平均値は、被覆材を装着しない条件では4781, 520mW/cm^2を示したが、被覆材を装着した場合には4461, 484mW/cm^2になり、照射光量は有意に低下した。

しかし、被覆材による光量の低下よりも、照射器間の照射光量の差がきわめて大きく、照射光量は使用する照射器の性能に大きな影響を受けることが示された。2.光照射器先端部の汚染度を調査するために、先端部に付着している細菌数の測定を、ふき取り試験法で行なった。使用前の細菌数は033個、使用後の細菌数は01.8×10^3個であった。照射器が口腔内の軟組織や唾液に接触した場合などには、汚染が著しく、付着細菌数は照射前に比較して10^210^3個の細菌数の増加を認めた。3.照射器に対して、洗浄、消毒、オートクレープ処理などの十分な感染予防対策が行えない環境下では、被覆材の使用は有用であることが示唆された。
盲学校の養護・訓練種目としての『ハプティック技能訓練』の確立に関する研究

本年度の研究の結果、次のような成果を得た。1.具体物(三次元)、形態(三次元と二次元の中間に位置づけられる切抜き教材)、および凸図形を用いて形状の同定課題を行い、形状の同定にかかわるハプティツク技能には「動作的探索」にも「操作的探索」にも多くの種類があることが明らかになった。それらのハプティツク技能のうち、形状以外の属性(大きさ、重さ、材質、固さ)の同定で重要な働きをするハプティック技能を除いて、主に形状の同定にかかわる、「動作的探索」に属するハプティック技能5種類、及び「操作的探索」に属するハプティック技能4種類を抽出した。2.具体物、形態、及び凸図形の同定課題をとおして、同じハプティック技能でも「知覚レベル」と「認知レベル」の二つの探索レベルがあることを示す知見が得られた。ちなみに具体物や形態の同定では、「知覚レベル」の探索、すなわち形態的特徴を統合してある物のイメージと照合する探索が行われることが多く、一方、複合図形などの凸図形の探索では、図の意味を仮定してそれを検証するような「認知レベル」の探索が行われることが多いと考えられる。また、本年度の研究においても、幼児期のハプティック技能の発達に関する検討、視覚的な形状とハプティック的な形状についての比較検討、及びハプティック技能の訓練に必要な教具の開発に関して若干の課題を残すこととなった。しかし、本研究の最終年度に当たり、これまでの研究成果を踏まえて研究成果報告書として「手で形をみて楽しむために」という表題のもとにハプティック技能の学習マニュアル(試案)作成した。盲学校の養護・訓練、あるいは各教科担当の教師と研究分担者との間で研究協議を行い「ハプティック技能」の定義をさし当たって次のように規定した。すなわち、ハプティック技能を、日常生活における形(shapeやform)に関する課題解決に利用される主に手による探索技能の総称、とすることで了解が得られた。この仮説的定義における「形」には、視覚的な形(構成された結果としての形)とハプティックな形(感触な印象を含む運動パターン)が含まれる。この仮説的定義に基づいて先天盲の児童・生徒による、3種類の知覚学習を実験的に実施して、次のことを確認した。「ハプティック技能」には、動作的探索と操作的探索のふたつの側面があり、両者の間には「摘む(輪郭の探索)」という動作的探索が、「方向操作(物の本来的な向きの探索)」という操作的探索を導き、物の形の再認に至らせるという関係がある。動作的探索「摘む」は、手指の運動発達とも密接に関連しており、その他の動作的探索、すなわち、「撫でる」(肌理の探索)」、「握る(ボリュームの探索)」、「挟む(厚みの探索)」、および「掴む(幅・距離の探索)」よりは発達的には遅れて出現する。また、発達的に早く出現するその他の動作的探索は、平面的操作や表裏同時的操作といった操作的探索と結びついている。ハプティック技能の定義の精緻化に関して、今後、Leadermanら(1987)の研究との比較が必要である。1.ハプティック技能の定義の妥当性に関する検討では、実物(3次元)、形態(3次元と2次元の中間に位置づけられる物)、および凸図形(2次元)のそれぞれの形の探索に認められる種々のハプティック技能は、前年度の研究で明らかにされた「動作的探索」と「操作的探索」という観点から統一的に整理できる見通しが得られた。また、Ledermanら(1987)の探索動作(EP)との比較では、多くの共通点が認められたが、さらに本研究で見出された回転、叩く、引っ張るなどの諸動作を加えて体系化する必要である。

2.ハプティック技能の発達に関しては、形の同定課題の成績が発達的に向上した対象児では、動作的探索の「摘まむ」と「挟む」(ともに形の検知に有効)、および操作的探索の「方向操作」の時間的比率が高まった。一方、その向上が認められなかった対象児では、とくに操作的探索の「方向操作」の時間的比率が減少し、「表裏操作」の時間的比率が高くなった。後者の事実は、盲児の年齢が高くなるほど、ハプティックス本来の機能、すなわち物の形態的属性よりは感触的属性の検知に注意が向くという主張(Hellerら1996)に沿う知見であり、さらに検討する必要がある。3.そのほかに次のような知見が得られた。(1)就学前の盲幼児について、大きさや形状が系列的に変化するような触覚教材の提示が、形の探索に有効なハプティック動作(例えば、輪郭たどり)を誘発すること、(2)探索対象に関する範疇情報の提示は、同定課題の成功率を高めるとともに、形の検知に有効なハプティック技能だけを集中的に使って、最も情報多い部分に探索を焦点化させる効果があること。本年度の研究の結果、次のような成果を得た。1.具体物(三次元)、形態(三次元と二次元の中間に位置づけられる切抜き教材)、および凸図形を用いて形状の同定課題を行い、形状の同定にかかわるハプティック技能には「動作的探索」にも「操作的探索」にも多くの種類があることが明らかになった。それらのハプティック技能のうち、形状以外の属性(大きさ、重さ、材質、固さ)の同定で重要な働きをするハプティック技能を除いて、主に形状の同定にかかわる、「動作的探索」に属するハプティック技能5種類、及び「操作的探索」に属するハプティック技能4種類を抽出した。2.具体物、形態、及び凸図形の同定課題をとおして、同じハプティック技能でも「知覚レベル」と「認知レベル」の二つの探索レベルがあることを示す知見が得られた。ちなみに具体物や形態の同定では、「知覚レベル」の探索、すなわち形態的特徴を統合してある物のイメージと照合する探索が行われることが多く、一方、複合図形などの凸図形の探索では、図の意味を仮定してそれを検証するような「認知レベル」の探索が行われることが多いと考えられる。また、本年度の研究においても、幼児期のハプティック技能の発達に関する検討、視覚的な形状とハプティック的な形状についての比較検討、及びハプティック技能の訓練に必要な教具の開発に関して若干の課題を残すこととなった。しかし、本研究の最終年度に当たり、これまでの研究成果を踏まえて研究成果報告書として「手で形をみて楽しむために」という表題のもとにハプティック技能の学習マニュアル(試案)作成した。
台湾漁民社会における民俗知識と「日本」-植民統治の影響とその翻訳をめぐって-

本研究で現地調査の対象となった漁業領域においても、それは同様である。調査地である台湾東部における漁業は、日本人漁業移民の移住と公的機関による漁港の築港を伴う開発に由来する。日本人漁業移民は、移民村と呼ばれる場所に集住していた。1930年代後半より周辺地域に暮らす台湾の人びと(漢人/先住民アミ)が、日本人主体の漁業領域に参入する。このとき、日本人漁民との問で顔の見える関係性のなかでの技術移転が行われた。この技術移転は、1945年以降に実施された国民党政府による漁業振興策の中でも継続した。こうした1945年をはさんだ約10年間を経て、調査地は1980年代半ばまで東部地区を代表する近海漁業基地となった。植民統治期からこの地を代表してきたカジキ突棒漁は、船長を中心とした漁法だが、戦後活躍してきた彼らの多くが日本人漁民との漁撈を経験している。そして、彼らの持つ漁撈技術を始めとする「船長の力」は、漁撈の成功を目的としている。その力の起源をめぐっては、日本人漁民との漁撈経験が重要な位置を占めている。実際に彼が、日本人漁民とともに漁撈にあたったのは、若年の頃のごく短い期間でしかない。しかし、このときに習い覚えたと言及することは、彼らの社会内部に通用する「民俗知識」の中に、日本植民統治期の影響が取り込まれていることを示している。これをある種の翻訳過程の結果としてとらえることが出来る。以上を踏まえての研究成果の一部はすでに国際ワークショップの場や台湾の学術雑誌に投稿を通じて公表している。平成14年度は、台湾(中華民國)および日本の黒潮流域における現地調査を実施した。台湾南東部に位置する調査地では、カジキ突棒漁を主とする近海漁業の史的展開に関してインタビュー形式の現地調査を行なった。主に台湾漢人・先住民アミ族のカジキ突棒漁の船長およびその経験者が、それぞれ持つ漁撈経験について、個人的漁撈史を収集した。あわせて、当該地における漁業の緒をつけた日本人漁業移民(含む沖縄出身者)について、日本植民統治期の行政文書や戸籍資料などの文献資料を収集した。この日本人漁業移民については、調査地で実際に日本人漁民のもとで漁撈経験を持つ人びと、およびこれについて知る人びとに詳細なインタビューを重ねている。そこでは、1945年をはさんだ数年間の日本人・沖縄人漁民と台湾漢人・アミ族との漁撈経験が重要であることが理解された。また、インタビューの主たる調査事項として、漁民たちの間で知られている豊漁をもたらす呪的行為を置き、これについて一次的資料を収集した。これらの資料の中には、日本人漁民由来と指摘される行為がある。いわゆる「民俗」(日常生活上、人びとにとって当然視され伝えられている知識体系)の一部である、これら呪的な行為は、の台湾漁民をめぐる人文社会学的研究からは見過ごされてきた。しかし、台湾東部地区を舞台とした、日本人、沖縄人、台湾漢人、アミ族、それぞれ異なるエスニックグループに属する漁民たちの交流を経て生成された民俗知識として、これらの行為を理解する必要がある。次年度以降もこれに関する一次資料の収集を継続する。さらに台湾の調査地に漁業システムをもたらした、日本人漁業移民たちの出身地(千葉県、和歌山県、大分県)において現地調査を実施した、特に、大分県臼杵を中心としたかつてカジキ突棒漁が盛んであった地域と台湾東部地区との人的移動と知識の移動については、引き続き調査を行なう予定である。平成15年度は、台湾(中華民國)において現地調査を中心的に行い、またあわせて日本と台湾の諸機関に赴いて文献サーベイを実施した。台湾南東部に位置する調査地では、カジキ突棒漁を主とする近海漁業の史的展開に関してインタビュー形式の現地調査を行った。調査にあたっては、特に日本植民統治の末期から台湾において「光復」と称される1945年の第2次世界大戦終了を挟む約20年間に展開した、漁業をめぐる日本人漁民と台湾漁民(漢人/アミス)のやり取りに焦点をあてた。この時期、植民統治期は「漁業移民」、光復初期は「留用者」として、日本人漁民はそれぞれの政治支配者側の技術コラボレーターの役割を果たすことで、台湾住民と対面していていた。日本人漁民と台湾漁民との、個人と個人の間で交わされた漁撈経験は、その後の近海カジキ突棒漁の活況もあり、調査地の漁撈知識に大きな影響をおよぼしている。これと関連して、日本植民統治期に発行された水産関連雑誌や新聞などの記事にあらわれる、調査地についての記録収集を実施した。これらの史料に加え、光復直後に中華民国政府によって徴用された日本人漁民に関する文献の分析を進めている。インタビューで得られたデータと文献史料の分析から、従来の植民地研究には欠けている、当時を生きた主体に接近する観点の重要性を確信することが出来た。さらに、戦後の台湾漁民社会に存在するイメージ化された「日本」の形成と民俗知識の関係性について、その解読の手がかりとなる歴史的背景の再構成を進めている。以上の実績を踏まえた研究の成果は、日本および台湾において、研究報告あるいは論文発表を通じて、明らかにしている。

1930年代後半より周辺地域に暮らす台湾の人びと(漢人/先住民アミ)が、日本人主体の漁業領域に参入する。このとき、日本人漁民との問で顔の見える関係性のなかでの技術移転が行われた。この技術移転は、1945年以降に実施された国民党政府による漁業振興策の中でも継続した。こうした1945年をはさんだ約10年間を経て、調査地は1980年代半ばまで東部地区を代表する近海漁業基地となった。植民統治期からこの地を代表してきたカジキ突棒漁は、船長を中心とした漁法だが、戦後活躍してきた彼らの多くが日本人漁民との漁撈を経験している。そして、彼らの持つ漁撈技術を始めとする「船長の力」は、漁撈の成功を目的としている。その力の起源をめぐっては、日本人漁民との漁撈経験が重要な位置を占めている。実際に彼が、日本人漁民とともに漁撈にあたったのは、若年の頃のごく短い期間でしかない。しかし、このときに習い覚えたと言及することは、彼らの社会内部に通用する「民俗知識」の中に、日本植民統治期の影響が取り込まれていることを示している。これをある種の翻訳過程の結果としてとらえることが出来る。以上を踏まえての研究成果の一部はすでに国際ワークショップの場や台湾の学術雑誌に投稿を通じて公表している。
大気環境刺激による皮膚脂質の酸化修飾とその制御のための食品応用

表皮脂質(皮膚表面の脂質)は太陽光などの大気環境刺激の影響を受けやすいと考えられ、先に我々は、太陽光暴露によるヒト表皮脂質スクアレンの過酸化を認めた。本研究では、この知見を確証するとともに、スクアレンヒドロペルオキシドによる皮膚炎症惹起を見いだした。この炎症の予防には、米糠に特徴的に含まれるトコトリエノールの有効性を明らかにした。このように、大気環境刺激による皮膚脂質(スクアレン)の酸化修飾・炎症作用とその抑制のための食品(トコトリエノール)応用に資する知見を得た。ヒト皮膚は太陽光や光化学オキシダントなどの大気環境刺激に常に曝されている。皮膚表面の脂質(表皮脂質)が大気環境の影響をもっとも受けやすいと予想され、先に我々は、生活環境下の太陽光暴露による表皮脂質の過酸化(スクアレンヒドロペルオキシドの生成)を証明した。この知見を基に「大気環境刺激による皮膚脂質の酸化修飾とその制御のための食品応用」と題して、"大気環境による皮膚脂質の修飾機構とその影響(皮膚炎症・老化)の化学的特性の理解"、"食品の新しい機能(皮膚疾病予防)の発見"、これらに関する下記課題の解決を目指して、研究を実施した。(1)大気環境の影響による表皮脂質の酸化修飾・構造変化の機構解明では、表皮脂質の酸化修飾産物の探索を行い、下記の細胞実験の成果も踏まえて、ヒト表皮脂質の過酸化においてはスクアレンの過酸化によるスクアレンヒドロペルオキシドの生成が重要であることをあらためて確認した。(2)皮膚脂質の構造修飾が皮膚細胞機能に与える影響の評価では、表皮脂質の酸化修飾物(スクアレンヒドロペルオキシドや他の酸化物)の生理作用を細胞実験で評価した。実験にはヒト表皮角化細胞(HaCaT)や3次元培養ヒト皮膚モデル(Vitroife-Skin)を用い、ニュートリゲノミクス的手法などで解析した。その結果、スクアレンモノヒドロペルオキシドによる顕著な皮膚炎症惹起作用を明らかにすることができた。(3)皮膚炎症・老化の予防に向けた皮膚脂質の構造修飾を抑制できる食品成分の同定と効能評価では、上記のスクアレンモノヒドロペルオキシドの皮膚炎症作用を抑制できる成分の探索を進め、トコトリエノール(米糠に特徴的に含まれる不飽和ビタミンE)の有効性を確認した。以上のように、研究は計画通り順調に推移したと言える。表皮脂質は大気環境の影響をもっとも受けやすいと予想され、先に我々は、太陽光暴露による表皮脂質の過酸化(スクアレンヒドロペルオキシド(SQOOH)の生成)を証明した。この知見を基に、"大気環境による皮膚脂質の修飾機構とその影響(皮膚炎症・老化)の解明"、"食品の新しい機能(皮膚疾病予防)の発見"、これらを目指して下記研究を実施した。(1)大気環境の影響による表皮脂質の酸化修飾・構造変化の機構解明では、表皮脂質の酸化修飾産物の探索と定量を引き続き進めた。表皮脂質のなかで、SQの変化(酸化)がもっとも顕著であり、ヒト表皮脂質の過酸化においてはSQOOHの生成が重要であることをあらためて確認した。(2)皮膚脂質の構造修飾が皮膚細胞機能に与える影響の評価では、昨年度にSQOOHによる顕著な皮膚炎症惹起作用を認めている。このSQOOHには6種の異性体があり、今年度は異性体ごとの影響解析を、3次元培養ヒト皮膚モデル(Vitroife-Skin)を用いて行った。その結果、異性体の違い(SQOOHの酸化修飾部位の違い)により、3次元培養ヒト皮膚モデルに対する細胞毒性及び炎症性サイトカイン産生能が異なることを明らかにした。(3)皮膚炎症・老化の予防に向けた皮膚脂質の構造修飾を抑制できる食品成分の同定と効能評価では、SQOOHの皮膚炎症作用を抑制できる成分としてトコトリエノール(米糠に特徴的に含まれる不飽和ビタミンE)の有効性を、昨年度に細胞実験で確認した。本年度は、動物実験(UV照射モデル)でトコトリエノール摂取の有効性を明らかにした。(4)大気環境変化指標としての皮膚脂質修飾物の分析の有効性検証では、(1)の知見から考えて、表皮SQOOHのモニターリングは、大気環境状態(とくに紫外線の変化)の推定につながる可能性が考えられた。
呼吸器系におけるアクアポリン水チャネルの発現亢進の意義に関する研究

肺気腫など,肺胞の傷害を伴う呼吸器疾患に対する現行の治療法には高濃度酸素吸入以外になく,肺胞の再生や肺でのガス交換能を促進する治療法の開発が望まれている.我々は肺胞上皮細胞に高発現する水チャネルの一種aquaporin-5(AQP5)が水のみならずCO_2ガスをも透過させることを見出し,本分子がガス交換の効率化を考える上での重要な標的分子となる可能性を提唱してきた.本研究では,AQP5機能の調節に基づく換気障害治療に関する戦略に関する基盤を構築することを目的とし,肺胞上皮細胞でのAQP5遺伝子の発現,病的状態でのAQP5機能の変化および本分子の高発現がもたらす細胞生物学的変化について検討した.その結果,まず,肺胞上皮細胞でのAQP5の発現は,本遺伝子のSp1結合部位のDNA脱メチル化が重要であることが分かった.また,水透過性を指標に調べたAQP5機能は,一酸化窒素(NO)により著明に抑制され,その機序にはAQP5分子中のシステイン残基のS-ニトロシル化が関わると考えられた.一方,CO_2ガスの透過については,AQP類の孔構造内腔にあるシステインおよびヒスチジンが,金属イオンと複合体を形成してCO_2ガス選択的結合ポケット様の働きをすると推定された.さらに,AQP5によるガス分子の透過性亢進は,低酸素環境により誘発される細胞死に対する抵抗性と密接に関わることが分かった.アデノウイルスを用いてAQP5を高発現する実験動物は依然,作製中であり.引き続き,確立を目指す.これらの成績は,炎症を伴う種々の呼吸器疾患時の換気効率に関する病態生理と,その正常化に向けた治療戦略を考える上で重要な基礎データである.肺気腫など,肺胞の傷害を伴う呼吸器疾患に対する現行の治療法には高濃度酸素吸入以外になく,肺胞の再生や肺でのガス交換能を促進する治療法の開発が望まれている.我々は肺胞上皮細胞に高発現する水チャネルの一種aquaporin-5(AQP5)が水のみならずCO_2ガスをも透過させることを見出し,本分子がガス交換の効率化を考える上での重要な標的分子となる可能性を提唱してきた.本研究では,AQP5機能の調節に基づく換気障害治療に関する戦略に関する基盤を構築することを目的とし,肺胞上皮細胞でのAQP5遺伝子の発現,病的状態でのAQP5機能の変化および本分子の高発現がもたらす細胞生物学的変化について検討した.その結果,まず,肺胞上皮細胞でのAQP5の発現は,本遺伝子のSp1結合部位のDNA脱メチル化が重要であることが分かった.また,水透過性を指標に調べたAQP5機能は,一酸化窒素(NO)により著明に抑制され,その機序にはAQP5分子中のシステイン残基のS-ニトロシル化が関わると考えられた.一方,CO_2ガスの透過については,AQP類の孔構造内腔にあるシステインおよびヒスチジンが,金属イオンと複合体を形成してCO_2ガス選択的結合ポケット様の働きをすると推定された.さらに,AQP5によるガス分子の透過性亢進は,低酸素環境により誘発される細胞死に対する抵抗性と密接に関わることが分かった.アデノウイルスを用いてAQP5を高発現する実験動物は依然,作製中であり.引き続き,確立を目指す.これらの成績は,炎症を伴う種々の呼吸器疾患時の換気効率に関する病態生理と,その正常化に向けた治療戦略を考える上で重要な基礎データである.肺気腫など,肺胞の傷害を伴う呼吸器疾患に対する治療法は高濃度酸素吸入以外になく,肺胞の再生や肺でのガス交操を促進する治療法の開発が望まれている.我々は肺胞上皮細胞に高発現する水チャネルの一種aquaporin-5(AQO5)が水のみならずCO_2ガスをも透過させることを見出し,本分子がガス交換の効率化を考える上での重要な標的分子となることを提唱してきた.今回は,換気障害を伴う種々の呼吸器疾患におけるAQP5の発現制御の機序と,その高発現を誘発する刺激の同定および高発現の意義を解明することを目的として,研究を遂行した.その結果,まず,AQP5の肺胞I型上皮細胞への細胞種選択的な発現には,その遺伝子プロモーター上のSp1結合部位のDNA脱メチル化が重要であること,また炎症時に多量に産生される一酸化窒素は,肺上皮細胞内でのAQP5の局在を変化させ,細胞表面のAQP5量を著明に減少させることを見出した.さらに,AQP5高発現動物モデルの作製のために,アデノウイルス発現系の構築を行った.次年度以降に,動物の気道内へ感染させることで肺胞のAQP5の高発現状態作製し,AQP5の呼吸生理学的および病態生理学的意義について追究する予定である.本年度の成績は,呼吸器疾患治療薬を開発するためのAQP5の発現制御の戦略を考える上で重要であり,呼吸器疾患時に肺胞レベルではガス交換効率の低下が生じている可能性を示唆する基礎データと考えられる.肺気腫など、肺胞の傷害を伴う呼吸器疾患に対する治療法は高濃度酸素吸入以外になく、肺胞の再生や肺でのガス交換を促進する治療法の開発が望まれている。我々は水チャネルとして知られるaquaporin(AQP)が水のみならずCO_2ガスをも透過させることを見出し、本分子がガス交換の効率化を考える上での重要な分子となる可能性を提唱してきた。

今回は、AQP類によるCO_2ガスの透過性亢進機序およびその細胞生物学的意義を解明するとともに、アデノウイルス発現系によるAQP高発現動物の作製を行った。その結果、AQP類は、種々のアイソフォーム間で良く保存さえている孔構造内腔に存在するシステインおよびヒスチジン残基の点変異により、水透過性に影響することなくCO_2ガス透過性を失うこと、また、2価の金属イオンキレート薬EDTAもAQP類を介した水透過性に影響せず、CO_2ガス透過だけを抑制することが判明した。すなわち、AQPを介したCO_2ガスの透過亢進作用は、CO_2ガスが水分子のための孔構造を非特異的に通過しているのではなく、2価の陽イオンおよびシステイン、ヒスチジン等のアミノ酸残基によって構成される独自のフィルター様機構によって調節されていると推定された。さらに、AQPを安定高発現させた細胞では、コントロール細胞に比べ低酸素により誘発される細胞死が著明に軽減することが明らかとなった。AQPの高発現動物については現在なお作製中であるが、上記の成績はAQPが呼吸生理学的に重要な役割を果たしていることを明確に示す科学的証拠であり、換気不全を呈する種々の呼吸器疾患に対する新たな創薬標的分子を提唱するものであると考えられる。
極性ダイヤ分子の機能開拓

ダイヤモンドイドと呼称されるダイヤ骨格を内包する分子群の高機能化を目指して、理論計算および実験検証の双方による検討を行った。ダイヤ骨格が1つと2つの分子について、終端水素をケトン化やハロゲン化することによって双極子モーメントを導入した「極性ダイヤ分子」を合成した。理論計算と実測の赤外スペクトルの良い一致から目的物質の合成成功が同定でき、合計で6種類の市販されていない極性ダイヤ分子を物性測定が行える収量で得ることに成功した。精製し単結晶化した試料を用いて誘電特性を測定したところ、結晶中での分子回転の凍結に起因する異常を観測し、置換基の大きさ(回転障壁)を反映した系統性を見い出した。ダイヤモンドの結晶構造に特徴的な炭素のカゴ型クラスターを骨格とし、炭素の末端が水素で終端された化合物群「ダイヤ分子」は、バルクダイヤモンドの優れた物理的特性、熱的特性、機械的特性を受け継ぎつつ、ナノのサイズや特徴的な形状、高い対称性に起因する新奇物性を発現する可能性を秘めた炭素系ナノテク材料として注目されている。本研究では、ダイヤ分子の化学修飾も活用して、更なる高機能化について検討を行った。着目したのは、ダイヤ分子は室温以上の温度から固体状態に凝集していること、分子形状が楕円状に近いことから固体相中でも回転しやすいことである。そこで、終端水素を電気陰性度の大きな酸素やハロゲン原子に化学置換することで、双極子モーメントを付与した極性ダイヤ分子について理論計算科学的な検討を行うとともに、その知見を活かして実験的な検証を進めた。ハロゲン化およびケトン化されたダイヤ骨格が1つのダイヤ分子については、第一原理計算から双極子モーメントの大きさの予測を定量的に行った。また、ケトン化およびハロゲン化(塩素、臭素、ヨウ素)した計4種類の極性ダイヤ分子を合成・精製・単結晶化することに成功し、それらを用いて室温以上から低温(80K)までの誘電率の温度依存性の評価も完了した。誘電率測定では、結晶中の分子回転に起因する転移を反映した急峻な変化(誘電率異常)を検出することに成功し、その温度が置換基に依存した分子の回転障壁の大きさで説明可能なことを見出した。この結果は、結晶中の回転障壁を制御・設計することで室温以上での強誘電性の発現も目指せることを示唆し、今後の研究の進展を期待させるものといえる。単純な構造をもつダイヤ骨格が1つのダイヤ分子については、極性を持たせた場合の全容を理論計算科学的にも実験的にもほぼ明らかにすることができて、今後の研究の方向性も定めることができた。炭素のダイヤモンド型カゴ型クラスターを骨格にもち、酸素の末端が水素で終端された化合物群「ダイヤ分子」は、ダイヤモンドの優れた物理的性質、熱的特性、機械的特性を受け継ぎつつ、ナノのサイズや特徴的な形状、高い対称性に起因する新奇物性を発現する有力なナノテク新素材である。本研究では、ダイヤ分子における終端水素を化学的修飾して双極子モーメントを導入する戦略に基づき、ダイヤ分子の高機能化について理論計算および実験検証の双方から検討を行った。具体的には、ダイヤ基礎ブロック数や置換基の位置・大きさ、異種分子混合などの自由度を利用して、分子楕円性、回転障壁、双極子モーメント(大きさ・方向・相互作用)の効果を理解し、更に設計・制御する指針を得ることを目的とした。ダイヤ骨格が2つまでのダイヤ分子をハロゲン化およびケトン化した場合について、第一原理計算を用いた理論計算科学的な検討を行うことで、双極子モーメントや分子振動などの諸物性の系統的な予想を行った。市販されていない6種類の極性ダイヤ分子の合成と精製、更には単結晶試料化することにも成功し、理論予測された分子振動の実験実証ができた。合成した試料を用いて、誘電率の温度依存性の評価を進めたところ、結晶中の分子回転に起因する転移を反映した急峻な変化(誘電異常)を発見した。置換基の種類や分子楕円率に依存して変化する分子の回転障壁により、異常の生ずる温度を定性的に説明できる実験データを蓄積することもできた。単一分子および純物質の結晶状態における特性のほぼ全容が解明できたことから、異種のダイヤ分子を固溶させた合金的な系についての誘電特性も実験を進めた。極性と無極性のダイヤ分子の固溶系において、ダイポールグラスやリラクサー的な挙動をもつ誘電特性を発見し、双極子モーメントの多体効果で生じた新たな誘電相の可能性について議論することも出来た。この1年間で確立した研究の進め方を、化学修飾の自由度も増すダイヤ骨格が2つ以上のダイヤ分子について適用して、配向分極による室温以上での強誘電性の発現を実現するための検討を効率的に進める。

更に高機能化の可能性を拡げるために、単一分子および純物質の特性に加えて、異種のダイヤ分子を固溶させた合金的な系も対象として、双極子モーメントの多体効果で生まれる新たな誘電相の創出にも挑戦する。予備実験の結果として、極性と無極性のダイヤ分子固溶系において、ダイポールグラスやリラクサー的な挙動を示唆する誘電特性が観測されていることから、物質系の組合せや固溶組成を系統的に変化させながら、純物質では発現しない機能の開拓を目指す。物質科学国際会議での成果発表を計画していたが、学内行事との重複により日程調整ができずに断念したため。課題の成果発表にふさわしい国際会議の開催が本年度もあるため、旅費として使用予定である。