hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
pH感受性微小電極とpHガラス電極を用いた細胞内局所麻酔薬濃度の測定

細胞外に塩酸プロカインを投与したときの細胞内プロカイン濃度と細胞内pHの変化を調べた。1)、細胞内pH測定にもちいる水素イオン感受性センサーは細胞内の水素イオンだけでなくイオン化型局所麻酔薬でも電位を生じる。プロカイン濃度をかえて電位をはかるとプロカインによる校正曲線が得られる(Figure 1)。pH感受性電極をザリガニの巨大軸索内に刺入して、細胞外を1mMのプロカイン溶液で灌流したところ、10分間で電位は32.4±1.2mV(mean±SD;n=8)増加した。これを校正曲線にあてはめると、細胞内プロカイン濃度は0.7-0.8mMとなる。実験に用いた溶液のpHは7.60±0.03。このとき細胞内pHは7.25で、上記の校正曲線は細胞内液類似液にプロカインを溶解してpH7.25に調整したもので測定した。ここでは局麻薬による細胞内pHの変化分は無視した。2)、局所麻酔薬は非イオン化型で細胞膜を通過して、細胞内でイオン化する。したがって、局所麻酔薬により細胞内pHは上昇するはずである。水素イオンセンサーに高濃度の局麻薬を溶解させると、pH感受性は保たれたまま、局所麻酔薬感受性のみが低下する。これを用いてプロカインによるザリガニ巨大軸索での細胞内pHの変化を調べたところTable 1.に示す結果が得られた。いずれも10分間の灌流による結果である。3)、1)の結果を2)で得られた細胞内pHの変化分で補正した。電極のpH応答性は40mV/pHだったので、1)の結果に7.2(40^*0.18)mVをたしてプロカイン濃度を求めたところ、細胞内のプロカイン濃度は1.0-1.1mMと修正された。結論;プロカイン1mMで軸索を灌流すると10分間で細胞内のpHは0.18上昇し、細胞内のプロカイン濃度は1.0-1.1mMになることがわかった。
居住文化育成の視点からみた持続可能な都市・地域デザイン -関西圏を中心として-

都市・地域デザインにおける持続可能性に関する理論的枠組みについて検討を行った。持続可能性の3つの側面、環境、経済、社会のうち、環境的側面に人工環境も含めて考えることで、都市・地域の持続可能性を総合的に捉えることができる。また事例からの示唆を得るため、大阪市都心部、京都市都心部、枚方・八幡地区、京都・洛西ニュータウン、イギリス・セントヘレンズ、インドネシア・ボロブドゥール寺院周辺などを対象にアクションリサーチを進めた。居住者による居住環境の合意形成支援と「居住文化育成」の連携を実証的に記述、分析するとともに、地域の居住文化に即したローカルレベルでのガバナンスの重要性を示した。持続可能な都市・地域のあり方を考える際には、居住者による組織・活動を主体とした上で、行政、専門家との適切な連携による、居住環境のマネジメントが重要となる。居住環境のマネジメントとは、地域資源を発見し、その空間・生活構造を、再生・継承・発展させる行為である。い換えれば、居住文化の育成であり、持続可能な都市・地域には、居住文化育成の継続的なサイルがみられると考えられる。本研究課題は、フィールドでのアクションリサーチを通じて実際の事例を記述・分析することによって、居住文化育成の視点からみた持続可能な都市・地域デザインのあり方を明らかにすることを目的としている。そのため、本研究課題では、「居住者参加による居住環境の合意形成支援」と「居住文化育成」が連携したプログラムを構築し、各フィールドでの調査内容をフィードバックさせることで、持続可能な都市・地域デザインのあり方を検討する。本研究課題は、都市計画・農村計画・建築計画・交通計画の研究者が、関西圏のそれぞれのフィールドを通じて居住文化育成の視点からみた持続可能な都市・地域デザインのあり方を検討するものであるが、領域課題「持続可能な発展の重層的環境ガバナンス」における各研究課題と連携することにより、持続可能な都市・地域デザインを実現しうる行政や法律、計画といった社会システムの構築を期待することができる。今年度の研究実績としては、「居住文化育成」と「居住者参加による居住環境の合意形成支援」の連携プログラムの理論的検討、および、国内事例について、京都・洛西ニュータウンを対象とした調査(2006年11月12月にインタビュー調査実施、2007年12月19日にワークショップ実施)、沖縄・八重山諸島を対象とした調査(2007年1月14日20日)を実施した。国外事例については、台湾における歴史的建造物の保存・再生やまちづくり活動の実態調査(2007年3月16日19日)、フランスにおける住宅事情視察調査(2007年3月25日31日)を行った。京都・洛西ニュータウンを対象とした調査では、ニュータウン内でまちづくり活動を行っている23名に対するインタビュー調査による各活動の始動プロセスの分析、及び、活動の連携に関するワークショップを開催し、住民主体のまちづくり活動の始動条件を明らかにした。沖縄・八重山諸島の調査では、竹富島、小浜島、波照間島の3島における島内資源の保全のあり方について、各島の公民館長、NPO職員などへのヒアリング調査や資源調査(自然資源、建物)によって島内の資源の分布状況を把握し、所有・利用・管理の観点から資源保全の実態を明らかにした。台湾における歴史的建造物の保存・再生やまちづくり活動の実態調査については、台北における歴史的商業地区(台北工場、迪化街、剥皮寮老街)、日式住宅の保存地区(青田街)、台南における歴史的地域の保存・再生(安平国家歴史風景区、孔子廟文化園区、赤坩文化園区)と社区総体営造(台湾におけるまちづくり活動の総称)を行っている地域(五条港歴史地区)の視察調査を実施した。フランスにおける住宅事情視察調査では、パリ市の社会住宅改善事業地区と都市再生開発事業計画実施地区、近郊のニュータウンと田園都市、及び、まちなみ保全事業例としてリヨン旧市街地、ペルージュ、ニース近郊の鷹ノ巣村の視察調査を実施した。平成19年度に行った研究の主要な成果は下記である。・まちづくりにおける持続可能性概念と各事例のプロセスの記述方法の検討都市・地域デザインにおける持続可能性に関する理論的枠組みについて検討を行った。持続可能性の3つの側面、環境、経済、社会のうち、環境的側面に人工環境も含めて考えることで、都市・地域の持続可能性を総合的に捉えることができると考えられる。また、まちづくり活動のプロセスの記述方法について検討を行った。それにより、事例における具体的なガバナンスの状況を把握することが可能となる。・イギリス・セントヘレンズにおける旧産業地域の景観戦略と低・未利用地の環境再生の事例調査本研究では、低・未利用地の利活用を進めるイギリスのセントヘレンズ景観戦略、景観戦略を推進する個々の事例、および両者の中間に位置するフォレスト・パーク計画についてとりあげ、三者間における影響や役割の観点から検討を行った。その結果、セントヘレンズ区の景観戦略の特徴は、これまでの総合開発計画に加えて、低・未利用地の環境再生を含〓

景観面から個々の事例別に土地利用評価を行う全体的な景観戦略を有していることがわかった。・韓国・清州市の老朽住宅市街地を対象としたまちづくりWS手法の開発清州は、韓国の地方都市の中では比較的積極的に住民参加を推進している都市であるが、住民参加のまちづくりに対する意識はまだまだ低い。そこで本研究では、まちづくりWSでの議論の経験が少ない住民を対象に、建設的な意見交換と合意形成を促すことを目的とし、まちづくりWS手法としてのPIC(Pictogram Ideogram Communication)シンボルの開発と、実際のWSへの適用を行った。上記以外に、関西圏都心部・郊外ニュータウン・地方都市・農山漁村を対象とした国内調査、海外の事例調査、および持続可能な都市・地域を実現する交通システムの検討を行った。平成20年度に行った研究の主要な成果は下記である。・都市・建築分野における持続可能性概念の検討持続可能性概念について扱った日本建築学会および日本都市計画学会の既往の査読付き論文を分析し、本研究の位置づけを行った。それにより、総合的概念である持続可能な発展を実現するためには工学と社会科学の連携が不可欠であり、本研究はその方向性を既往の研究からさらに進めるものであることを確認できた。・フィールド調査の継続と理論へのフィードバックの検討持続可能な都市・地域デザインの理論構築に向けて事例からの示唆を得るため、フィールド調査を継続して行った。具体的な調査対象は、大阪市都心部におけるネットワーク型まちづくり、京都市都心部における景観まちづくり、枚方・八幡地区における交通まちづくり、京都・洛西ニュータウンにおける居住者参加型まちづくり、イギリス・セントヘレンズにおける低・未利用地の環境再生活動、インドネシア・ボロブドゥール寺院周辺のむらづくりなどである。・シンポジウム開催による研究成果の公表と他班との統合に向けた議論平成21年1月26日にシンポジウムを開催し、上記の研究成果を取りまとめて報告を行った。また、シンポジウムには法学、行政学、政治学といった他分野の研究者も参加して話題提供、及び研究成果の統合に向けた議論を行った。それにより、ガバメントの役割の検討、ストックの経済的価値の検討、パートナーシップ実現のための実践的方法論の提案といった共通の課題を抽出することができた。・中間成果報告としての出版企画原稿執筆平成21年夏に上記の研究成果を出版する予定であり、そのための原稿執筆を進めた。平成21年度に行った研究の主要な成果は下記である。
確率分割モデルとその統計的推測

(1)等確率全順列の巡回から得られる分割は,確率的分割のもっとも典型的なものである。それがいろいろなモデルから導けることを示し,また2つの独立な確率分割の間の距離の分布の漸化式と4次までのモーメントを求めた.(2)上記の確率分割はより広い確率分割のクラスの1つである.そのクラスは玉の色が増加するポリアの壷における,玉の各色への分割に相当する.これは,社会学で噂の伝播のモデルとして用いられ,Blackwell-Mc QueenがFergusonのDirichlet Processの導出に用い,最近はHoppeが集団遺伝学におけるEwans' formulaの説明に導入していることに気付いた.実際,Hoppeの壷のモデルから,集合または自然数の,確率分割または順序ある確率分割が得られることを示した.(数理解析研,講究録)このモデルで,玉の数を無限にすることによりGEM分布と呼ばれるものが得られる.この点についてはさらに研究する.(3)独立でない諸亊象の出現数の確率分布を得ることが一般的には困難であり,それを評価するのがBonferrow'型の不等式である.諸亊象の出現について対称的な確率が与えられている場合に,sharpな不等式を完全に得ることに成功した.(1)等確率全順列の巡回から得られる分割は,確率的分割のもっとも典型的なものである。それがいろいろなモデルから導けることを示し,また2つの独立な確率分割の間の距離の分布の漸化式と4次までのモーメントを求めた.(2)上記の確率分割はより広い確率分割のクラスの1つである.そのクラスは玉の色が増加するポリアの壷における,玉の各色への分割に相当する.これは,社会学で噂の伝播のモデルとして用いられ,Blackwell-Mc QueenがFergusonのDirichlet Processの導出に用い,最近はHoppeが集団遺伝学におけるEwans' formulaの説明に導入していることに気付いた.実際,Hoppeの壷のモデルから,集合または自然数の,確率分割または順序ある確率分割が得られることを示した.(数理解析研,講究録)このモデルで,玉の数を無限にすることによりGEM分布と呼ばれるものが得られる.この点についてはさらに研究する.(3)独立でない諸亊象の出現数の確率分布を得ることが一般的には困難であり,それを評価するのがBonferrow'型の不等式である.諸亊象の出現について対称的な確率が与えられている場合に,sharpな不等式を完全に得ることに成功した.
脳皮質形成の分子基盤の解明

神経細胞の移動・配列の機構を解明する上で、移動が終了する過程を理解することは非常に重要であるが、従来、移動中の細胞を移動終了後の成熟神経細胞群から区別して同定する有用な方法がなかったため、これまでの研究は主に移動そのもの(周囲に成熟神経細胞が存在しない部位)の解析に留まっていた。この点をbreakthroughするため、電気穿孔法を用いて、子宮内胎児脳に対する高効率で簡便な遺伝子導入法を確立し、移動神経細胞のみに特異的に外来遺伝子を発現させる系を開発した。移動を終了して成熟した神経細胞には発現しないため、特に移動終了時に起こる変化等を解析する上で重要な技術と考えられる。この手法を用いて、まずは正常大脳皮質発生過程の細胞移動様式を、生きたままタイムラプス観察した結果、多極性細胞への形態変化を含む全く新しい移動様式を発見し、multipolar migrationと命名した。従来報告されていた移動様式のように単純に脳表面に向かって移動するのではなく、多くの細い突起を周囲に伸ばしたり縮めたりして、周囲を探るような様子を見せながら徐々に脳表面へと移動する。これは、特に発生初期には、少なくとも2/3以上を占める重要な移動様式であることも見いだした。また、最近、リーリンの複数の受容体が報告されたが、その意義や、リガンド結合後細胞内のDab1がリン酸化されシグナルが伝達される機構などは全く不明である。これまでは、リーリンが受容体に結合すると、細胞内でチロシンキナーゼが活性化され、その結果としてDab1がリン酸化されるものと考えられていた。しかしながら、本研究で解析を進めた結果、Dab1のリン酸化を担う酵素は、リーリン非存在下でも活性型として存在しており、リーリンが受容体に結合すると、Dab1が局在を変えてリン酸化を受けるという新しい機構が存在することが示唆された。
雪氷コア中への大気エアロゾル起源物質の定着化過程と形成シグナルの評価

氷河や氷床など氷久雪氷層中には大気中からさまざまな物質がさまざまな過程を経て混入している。それらの物質は雪氷層中に初期堆積状態を保ち、あるいは続成過程の結果として保存される。このように保存された各種物質の濃度、組成、存在形態は雪氷コア中に特色ある情報系を構成し、堆積環境、気候状態の情報指標(シグナル)となる。とりわけ物質起源に関して地球環境、輸送機構に関して大気環境と大きく結びついているエアロゾル起源物質は地球環境情報の指標として重要である。本研究ではエアロゾル起源物質の雪氷層への(1)初源的堆積過程、(2)積雪の変態過程に伴う二次堆積-移動過程、(3)定着化過程を積雪の氷化過程を中心課題として研究を進め、(4)指標シグナル全体としての特性の形成機構を中心に解析をおこなった。極域にはさまざまな起源からエアロゾルが大気循環を通じて転送され、極域大気循環を通じて雪氷層に堆積する。降水の同位体組成とともに、エアロゾル物質の濃度、組成化、その他の指標特性はさまざまな時間規模の大気環境、雪氷堆積環境の状態とその変動特性を指標する。しかしその指標特性は単純ではない。エアロゾルの輸送、堆積に関る大気環境と堆積後の諸過程に関る雪氷堆積環境にはさまざまな地域特性を反映しているからである。極域における雪氷コアから抽出できる各種の指標シグナルは極めて豊富であるが、指標特性の形成の過程と形成の機構の解明に不可欠な再現実験が困難という問題が存在する。そのため、本研究ではフィールド観測対象域として極域の積雪変態過程とほぼ同様な変態、氷化の諸過程が生じる、北海道東北地方の内陸部を選び、二冬期間に観測を実施した。わが国の積雪域は現在の気候下では季節雪氷圏であり、氷久雪氷圏の極域雪氷の諸現象との相違も大きいが基礎観測としてほぼ十分な成果をあげることができた。今年度は大気中から雪氷層中に混入する物質の雪氷層への定着化過程を研究した。すなわち定着化過程を、大気を通して物質が積雪表面層に堆積する諸過程とその積雪層中での融解・変態過程を通した氷化の諸過程として捉えた。物質が積雪表面層に堆積する諸過程については、積雪層形成過程に伴う溶存化学成分・非溶存化学成分の変動解析を野外で実施し冬期の降雪フラックスをシグナルとして考察した。この調査をシベリア高気圧が卓越する北海道東部で実施し、北極域での雪氷環境として位置づけた。積雪層中での氷化の諸過程に対しては、雪氷層中の初期構造を画像解析によって捉えることを試みた。雪氷層中に初期続成過程の結果として保存された層構造を画像シグナルとして評価するつもりである。以上のように物質の雪氷圏への堆積後初期的あるいは二次的に形成される化学的あるいは物理的シグナルを解析し、その形成機構と地球環境との関連を調査した。今後シグナルの環境指標としての有効性を検討していく。また積雪層中の各種物質の化学的あるいは物理的存在形態をシグナル化し雪氷コア中の各種シグナルと対比した。環境情報指標としての雪氷コア中の各種シグナルの評価方法として検討した。また観測の過程でエアロゾル・降雪・積雪試料を区分して取り扱い、既存試料の産状別データ・ファイルを作成する準備作業とした。今年度は、エアロゾル及び降積雪試料について化学的可溶特性および物理的結晶形態別解析を実施した。フィールド観測としては降積雪観測とともにエアロゾル起源物質の雪氷層への定着化現象の観測を行った。シベリア高気圧が卓越する北海道東部の観測地でエアロゾルを採取し可溶特性の観点から化学分析を行なった。大気中の輸送経路と物質循環過程においてエアロゾル特性と可溶特性の関連を検討した。

実験室では、上記観測地を含む様々な地域の雪氷圏から採取した積雪試料を用いて、エアロゾル起源物質の積雪層中への定着化過程を検討した。すなわち各降雪期に対応した積雪単位層あるいは1年間に堆積した年間積雪層から雪氷試料を採取し、上記特性解析を行なった。積雪層の変態過程に伴う物質移動現象とそれを反映した環境シグナルとしての定着過程を考察した。また雪氷コアの積雪組織と結晶構造について画像解析を行ない、コア中の環境シグナルとの関係を検討した。画像による形態データと化学解析による物質が示す環境シグナルとを対比するため、マクロスケールの化学解析手法を開発した。各地域の雪氷層の気象環境、特に雪温と堆積速度を反映して、堆積直後から氷化に至るまでの雪粒子の形態変化と化学組成変化することが、上記の解析から明らかになった。積雪中に形成される化学的あるいは物理的シグナルは、堆積直後から起こる雪粒子間の昇華・凝結、融解といった変態過程に大きく依存している。今後、様々な氷化過程を含むエアロゾル起源物質の積雪層中への定着化過程と物理的及び化学的環境シグナル形成過程との関連を明らかにする。さらに雪氷層が示す化学的あるいは物理的シグナルの地球環境指標としての有効性を評価する。エアロゾル及び降雪・積雪試料の時空間解析を行った。以上はエアロゾル、降積雪の時空間特性を明らかにし、エアロゾル起源物質の雪氷層への定着化過程を雪氷コア中へのシグナル形成機構として検討するためである。参考資料として降水の解析を行い降雪、降水の差異を検討した。特に降水中の金属元素や主要化学成分の濃度変動を解析し、大気中での降水と大気に含まれる金属元素と主要化学成分の相互関係を明らかにした。そして、降水及びエアロゾル中の金属元素の輸送過程の解明を行った。金属元素が降水に取り込まれる過程には、降水が降下する前に取り込まれるRainoutと降水が降下中に取り込むWashoutの2種類があり、主としてRainoutによって降水中に最初から溶け込んでいた金属元素は降水の経過時間とともに降下量が大きく変化せず、主としてWashoutによって降水の降下時に取り込まれた量が多かった金属元素は降下量が減少したことが明らかになった。以上の結果から降水中に含まれる金属元素の移送過程の特徴が明らかとなり、その過程の違いによって金属元素が分類できた。以上の結果を取りまとめエアロゾル、降雪、積雪試料の形態別データファイルを作成する。
データ包絡分析法を活用した個別化予防医療の開発

目的: DEAを活用したリスクモデルを実際の特定健診・特定保健指導を行った集団に適応することで特定保健指導介入下におけるリスクモデルの有効性を明らかにする。結果をもとに、DEAを活用した予防医療プログラムを作成し、前向き研究でその効果を確認する。当初の計画:1)申請者らが行っているゲノムコホート研究である「神奈川県みらい未病コホート研究」(新学術領域・がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動H28-33年度)を活用し、実際の特定健診・特定保健指導を行ったコホート集団を対象にDEAによるリスクモデルを構築し、肥満、高血圧、高脂血症に効率性スコアを算出する。2)疾患毎だけでなく、年齢毎、男女毎、治療状態(服薬群、被服薬群)ごとの効率性スコア算出も行う。3)健診受診時および1年後の健診再受診時のデータを利用してリスクモデルの有効性を検討する。その中でリスクモデルの有効な疾患、有効な受診者グループを抽出する。4)有効なリスクモデルを指標に活用し予防医療プログラムを作成し、介入を行い、前向き研究にてその効果を明らかにする。5)上記の成果を踏まえて、DEAを活用した有効な個別化予防法を明らかにする。進捗:平成30年度は健康データの取得を行った。新学術領域のコホート生体試料プラットホームに採択され、同プラットフォームのプロジェクトの一つである神奈川県みらい未病コホート研究のデータを使用する準備を整えた。本年度も約500人のデータを収集することができた。同時に予定していた高畠町の特定健診データベースからの情報取得に関しては、同地区で2004年より行われている山形大学のコホートデータを使用することになり、介入可能なリスクモデルを開発した。DEAを活用した介入研究のプログラムを作成した。次年度そのプログラムを活用した介入研究を実施する予定である。データの収集および予防医療介入準備がおおむね当初の予定通り進んでいるため。高畠コホートデータを使った探索にて、予防医療介入が可能な実効性のあるリスクモデルを構築し、予防医療プログラムの開発をした。今後のその実効性を検証する介入研究を実施する。リスクモデルのvalidationのために、コホート生体試料プラットホームからの支援を受け、引き続き神奈川県未病コホートからのデータの収集を進める。当初の計画:研究期間内に以下のことを明らかにすることを計画した。1)申請者らが行っているゲノムコホート研究である「神奈川県みらい未病コホート研究」(新学術領域・がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動H28-33年度)を活用し、実際の特定健診・特定保健指導を行ったコホート集団を対象にDEAによるリスクモデルを構築し、肥満、高血圧、高脂血症に効率性スコアを算出する。進捗:平成29年度は健康データの取得を行った。本年度は約500人のデータを収集することができた。同時に予定していた高畠町の特定健診データベースからの情報取得に関しては、同地区で2004年より行われている山形大学のコホートデータを使用することになり、介入可能な視的なリスクモデルの開発を進めることになった。

新学術領域のコホート生体試料プラットホームに採択され、同プラットフォームのプロジェクトの一つである神奈川県みらい未病コホート研究のデータを使用する準備を整えた。本年度も約500人のデータを収集することができた。同時に予定していた高畠町の特定健診データベースからの情報取得に関しては、同地区で2004年より行われている山形大学のコホートデータを使用することになり、介入可能なリスクモデルを開発した。DEAを活用した介入研究のプログラムを作成した。次年度そのプログラムを活用した介入研究を実施する予定である。データの収集および予防医療介入準備がおおむね当初の予定通り進んでいるため。高畠コホートデータを使った探索にて、予防医療介入が可能な実効性のあるリスクモデルの構築とそれを使った予防医療プログラムの開発を行う。リスクモデルのvalidationのために、コホート生体試料プラットホームからの支援を受け、引き続き神奈川県未病コホートからのデータの収集を進める。高畠コホートデータを使った探索にて、予防医療介入が可能な実効性のあるリスクモデルを構築し、予防医療プログラムの開発をした。今後のその実効性を検証する介入研究を実施する。主に、リスクモデル開発に必要データ収集が次年度にもずれ込んだため、使用額が生じた。次年度に主にはモデル解析の結果の論文化および介入研究データ収集のための旅費、データマネージメントおよび解析費用、論文作成関連費として使用する予定である。主に、リスクモデル開発に必要データ収集および介入研究実施が次年度にもずれ込んだため、使用額が生じた。
卵巣癌に対する新規抗腫瘍剤開発のための基礎的研究

クロフィブリン酸によって増加するcarbonylredustase遺伝子を導入された卵巣癌細胞による腫瘍はある時点までは増殖するが、その後は自然に退縮した。アポトーシス細胞の発現増加と血管新生の抑制がおこるためである。また貪食細胞とアポトーシス細胞との間のファゴサイトーシスのためのネクローシスの増加が腫瘍の自然退縮する機序である。また、ヌードマウスに卵巣癌の皮下腫瘍を作製し、光感受性物質である5-アミノレブリン酸メチルエステル塩酸塩による光線力学的療法を行ったところ有意な腫瘍縮小効果を得た。卵巣癌に抗腫瘍効果をもつクロフィブリン酸はProstaglandin(PG)E_2をPGF_<2α>に変換するCarbonyl reductase(CR)の発現を増加させることが主な機序である。そこで本研究ではCR導入卵巣癌細胞を作製して腫瘍形成の違いを検討した。CR導入卵巣癌細胞をヌードマウス皮下に移植すると、腫瘍形成をはじめてから2週間はCRを導入しない卵巣癌細胞(コントロール)の腫瘍と同様の増殖を示すが、2週間以降ではCR導入卵巣癌細胞の腫瘍では自然に体積の縮小が認められた。5週間目ではコントロールの腫瘍が80mm^3であるのに対し、CR導入卵巣癌細胞の腫瘍は20mm^2であった(p<0.01)。腫瘍の病理学的検索では、CR導入卵巣癌細胞の腫瘍では明らかに腫瘍壊死の部分が多く、また炎症性細胞の浸潤も多数認められた。CR導入卵巣癌細胞ではCaspase-3の発現が有意に増加しており腫瘍内でのアポトーシス発現が起こっていることが示唆される。そこで、アポトーシス細胞から放出されるeat-me-signalの一つであるMilk fat globule EGF factor 8 (MFG-E8)を調べてみると、CR導入卵巣癌細胞の腫瘍でその発現が著増していることが確認された。したがって、CR導入卵巣癌細胞の腫瘍が自然退縮していく機序は、CR発現細胞がアポトーシスを引き起こし、MFG-E8が放出されマクロファージなどを引き寄せ腫瘍細胞が貧食されることによって腫瘍の退縮がおこる可能性が示唆された。Irradiated Methyl-ALA ipによって癌組織の壊死性変化とともに、アポトーシスの誘導と血管新生阻害が明らかに増加しており、それらがPDTの抗腫瘍効果の機序として考えられた。PPARαリガンドであるクロフィブリン酸の卵巣癌に対する抗腫瘍効果は、プロスタグランディンE_2(PGE_2)の変換酵素であるCarbonyl reductase(CR)を腫瘍内で増加させ、減少したPGE_2のため血管新生抑制、アポトーシス誘導が起こることによって達成されるが、この研究課題ではCRの遺伝子を卵巣癌細胞に導入し、その腫瘍形成過程を調べた。CR遺伝子を導入された卵巣癌細胞による腫瘍はある時点までは増殖するが、その後は自然に退縮していった。CR導入群の腫瘍はネクローシスと炎症性細胞浸潤が顕著であった。さらにアポトーシス細胞の出現頻度はコントロール群に比べCR導入群で有意に増加していた。マクロファージなどの貪食細胞を引き寄せるEat-me-signalであるmilk fat globule EGF factor 8(MFG-E8)はCR導入群で明らかに増加していた。MFG-E8はCR導入群の腫瘍細胞質内あるいは間質細胞内に広く分布し、マクロファージがアポトーシス細胞を貪食している像が蛍光二重染色で確認された。腫瘍組織内のVEGF発現はコントロール群に比べCR導入群で減少していた。以上の結果からCR導入細胞の腫瘍内ではアポトーシス細胞の発現増加と血管新生の抑制が引き起こされることが示唆された。さらに、増加したMFG-E8によって引き寄せられた食食細胞とアポトーシス細胞との間のファゴサイトーシスのためのネクローシスの増加がCR導入細胞の腫瘍が自然退縮する機序と考えられた。
進行期骨軟部肉腫に対する細胞外マトリックス制御による新規腫瘍免疫療法の開発

肉腫細胞におけるヒアルロン酸を中心とした細胞外マトリックス・細胞膜上受容体・細胞内シグナル伝達のネットワークと腫瘍免疫との関係を明らかにし、これらをターゲットとした新規免疫治療の確立および既存の免疫治療との併用効果によるヒアルロン酸ネットワークのへの影響を評価するため、(1)骨軟部肉腫細胞株と腫瘍組織における免疫チェックポイント分子の発現、(2)骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析した。(1)と(2)の具体的な進捗としてマウス骨肉腫細胞株(LM-8)、マウス肉腫細胞株(Sarcoma18)、ヒト骨肉腫細胞株(MG-63)、ヒト線維肉腫細胞株(FLYRD18)について、ヒアルロン酸合成酵素(HAS-1, -2, -3)、ヒアルロニダーゼ(HYAL-1, -2, -3)のアイソフォーム発現、ヒアルロン酸の細胞膜上受容体(CD44, RHAMM)、Emmprinの発現解析やParticle Exclusion Assayにより同一培養条件下での細胞外マトリックスの評価を行った。加えて、各肉腫cell lineにおけるヒアルロン酸オリゴ糖、ヒアルロン酸合成阻害薬4-MUの影響をCellviability assay (MTT)、アポトーシス評価、HAS、ヒアルロン酸の細胞膜上受容体(CD44, RHAMM)発現への影響をreal time RT-PCRやウエスタンブロットにて解析した。これらの治療における各細胞株における細胞外マトリックスへの影響ついてParticle Exclusion Assay、細胞自身のヒアルロン酸発現の影響をヒアルロン酸免疫染色により評価し、マウス抗PD-L1抗体をマウス細胞株に用いて同様の実験を行った。今後、骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現と予後との関連の解析を行う予定であったが、これらの検体準備に時間がかかっており進捗状況がやや遅れている。これまでの、実験の結果を踏まえて、ヒアルロン酸を中心とした細胞外マトリックスの制御に焦点を当て、免疫チェックポイント阻害薬との併用などの新しい治療戦略の開発を行うため、現在準備している骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析に加え、動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による腫瘍免疫への影響、動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による免疫チェックポイント阻害への影響についてそれぞれ検証する。本研究は、肉腫細胞におけるヒアルロン酸を中心とした細胞外マトリックス・細胞膜上受容体・細胞内シグナル伝達のネットワークと腫瘍免疫との関係を明らかにし、これらをターゲットとした新規免疫治療の確立および既存の免疫治療との併用効果を明らかとすることを目的としている。肉腫細胞におけるヒアルロン酸を中心とした細胞外マトリックス・細胞膜上受容体・細胞内シグナル伝達のネットワークと腫瘍免疫との関係を明らかにし、これらをターゲットとした新規免疫治療の確立および既存の免疫治療との併用効果を明らかにし、ヒアルロン酸ネットワークのへの影響を評価するため、(1)骨軟部肉腫細胞株と腫瘍組織における免疫チェックポイント分子の発現、(2)骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析(3)動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による腫瘍免疫への影響、(4)動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による免疫チェックポイント阻害への影響についてそれぞれ検証する予定である。それらの検討を通して骨軟部腫瘍における新規免疫治療の開発を図る。現在(1)の骨軟部肉腫細胞株と腫瘍組織における免疫チェックポイント分子の発現について評価しており、(2)の骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析について準備を行っている。(3)の動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による腫瘍免疫への影響、と(4)の動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による免疫チェックポイント阻害への影響についても次年度中に評価を行う予定である。現在、骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析の準備を行っている。加えて、各肉腫cell lineにおけるヒアルロン酸オリゴ糖、ヒアルロン酸合成阻害薬4-MUの影響をCell

viability assay (MTT)、アポトーシス評価、HAS、ヒアルロン酸の細胞膜上受容体(CD44, RHAMM)発現への影響をreal time RT-PCRやウエスタンブロットにて解析した。これらの治療における各細胞株における細胞外マトリックスへの影響ついてParticle Exclusion Assay、細胞自身のヒアルロン酸発現の影響をヒアルロン酸免疫染色により評価し、マウス抗PD-L1抗体をマウス細胞株に用いて同様の実験を行った。今後、骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現と予後との関連の解析を行う予定であったが、これらの検体準備に時間がかかっており進捗状況がやや遅れている。これまでの、基礎実験の結果を踏まえて、ヒアルロン酸を中心とした細胞外マトリックスの制御に焦点を当て、免疫チェックポイント阻害薬との併用などの新しい治療戦略の開発を行うため、現在準備している骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析に加え、動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による腫瘍免疫への影響、動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による免疫チェックポイント阻害への影響についてそれぞれ検証する。これまでの、実験の結果を踏まえて、ヒアルロン酸を中心とした細胞外マトリックスの制御に焦点を当て、免疫チェックポイント阻害薬との併用などの新しい治療戦略の開発を行うため、現在準備している骨軟部肉腫腫瘍組織におけるヒアルロン酸発現と免疫細胞浸潤、免疫チェックポイント分子発現、予後との関連の解析に加え、動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による腫瘍免疫への影響、動物モデルにおける細胞外マトリックス制御による免疫チェックポイント阻害への影響についてそれぞれ検証する。マウス肉腫細胞株の同種移植モデルを用いてヒアルロン酸-受容体結合を阻害する低分子ヒアルロン酸オリゴ糖投与、ヒアルロン酸合成酵素の阻害剤である4-MU、ヒアルロニダーゼの投与による腫瘍組織のヒアルロン酸発現、ヒアルロン酸合成酵素発現、ヒアルロン酸レセプター発現、血管形成、免疫チェックポイント分子発現への影響を免疫染色、Western blotにより評価を行う予定であったが遅れたため、次年度使用額が生じた。今後の使用計画として、マウスの同種移植モデルを用い、低分子ヒアルロン酸オリゴ糖投与、4-MUによる腫瘍組織のヒアルロン酸発現、ヒアルロン酸合成酵素発現、ヒアルロン酸レセプター発現、血管形成、免疫チェックポイント分子発現への影響を免疫染色、Western blotにより評価するため、マウス購入費用、薬剤の費用、抗体等購入費用に研究費を使用する。2)ヒト骨軟部肉腫腫瘍組織を用いた研究のための抗体および試薬に対して研究費を使用する。3)研究結果の発表に関連する学会および論文校正費用、また研究に関連する書籍購入費用に研究費を使用する。
摂食・代謝制御におけるガングリオシドの機能解明

食餌性肥満における視床下部の炎症と摂食・代謝調節機構の破たんの分子機序については不明な部分が多い。本研究では、高脂肪食誘導性肥満マウスの視床下部において糖脂質ガングリオシド合成に関わる遺伝子の発現増加を見出した。また、過食・肥満によりレプチン抵抗性を発症するモデルマウスにおいて、ガングリオシド合成に関わるGM3合成酵素遺伝子の欠損は、視床下部におけるレプチン応答性を改善し、過食・過体重および耐糖能・インスリン感受性を著明に改善することを明らかにした。高脂肪食摂取などのストレスは、視床下部での炎症とそれに伴うレプチン抵抗性を惹起し、摂食・代謝調節機能に異常をきたすことで肥満・インスリン抵抗性などの病態へと導く。本研究では、(1)視床下部におけるガングリオシド分子種の炎症性メディエーターとしての役割の検証,(2)炎症および摂食・代謝性の受容体シグナルにおけるガングリオシドの生理的機能の解析を行い、視床下部のエネルギー恒常性維持機能における糖脂質ガングリオシドの生理的役割を明らかすることを目的としている。(1)について、視床下部由来神経細胞株を比較的低濃度の炎症性サイトカイン(TNF-α,IL-1β,IL-6)存在下で培養し、ガングリオシド分子種の発現変化とその生合成に関わる酵素遺伝子のmRNA発現を、それぞれTLCとreal-time PCRにて検討した。0.03nMから0.1 nMの各サイトカインによってガングリオシドの発現増加が見られ、特定の糖転移酵素遺伝子の発現増加も観察された。これらのサイトカインを同時に添加した場合、相乗的なガングリオシドの増加も見られた。また、LC-MS/MSによる視床下部の各ガングリオシド分子種の定量的な解析を行うための条件検討をC57BL/6マウスの全脳および視床下部を用いて行い、ガングリオシドGM3の炭素鎖長の違いなどを含めた各分子種の検出ができた。(2)については、培養細胞を用いてメラノコルチン等のシグナルにおけるガングリオシドGM3の影響を検討するため、GM3合成酵素遺伝子の過剰発現およびCRISPR/Cas9を用いてノックアウト細胞を作製した。現在、そのシグナルにおけるガングリオシドの影響について調べている。(1)について、前年度から検討していたLC-MS/MSによるマウス視床下部の各ガングリオシド分子種の解析を引き続き行った。過食・肥満モデルKKAyマウスと比較対照にKKマウスの視床下部を用い、調製した糖脂質サンプル中のGM3, GM2, GM1, GD1a等の各ガングリオシドの分子種に関して、Multiple Reaction Monitoringを用いて半定量的解析を試みた。メジャーな分子種に関しては大きな差を見出すことはできなかったが、マイナーな分子種についてはいくつか差が見られた。しかしながら、微量成分であるためデータの信頼性、再現性について現在検討中である。(2)については、KKAyマウスとKKAy/GM3SKOマウスの視床下部におけるレプチンに対する応答性の検討を行った。レプチンに対する応答性が損なわれているKKAyマウスに対して、KKAy/GM3SKOマウスではその応答性が保たれていることがわかった。また、培養細胞を用いたレプチン受容体およびメラノコルチン受容体MC4Rの活性化を検出する実験系をセットアップし、作製したGM3合成酵素遺伝子ノックアウト細胞やガングリオシド増加条件を通して、現在各受容体機能におけるガングリオシドの役割について検討を行っている。本年度は、KKAy/GM3SKOマウスの視床下部弓状核におけるレプチン対する応答性を検討し、レプチン抵抗性がみられるKKAyマウスに対し、KKAy/GM3SKOではその応答性が保たれていることを示した。また、Ay変異の導入によりメラノコルチンシグナルに異常をきたしているKKAyマウスは、視床下部のシグナル異常とともに、毛包メラノサイトにおいてもその異常によって特徴的な黄色の毛色をもつが、KKAy/GM3SKOでは毛色が灰色になることも見出しており、ガングリオシドがメラノコルチンシグナルにおいても重要な役割をもつことが示唆された。さらに、視床下部由来神経細胞株N41においてCRISPR/Cas9システムを用いてGM3およびGM2のノックアウト細胞を作成したことで、受容体シグナルにおけるガングリオシドの機能を検討するためのツールが揃いつつある。本年度計画していた実験の一部は現在進行中あるいは予定変更により行わなかったが、全体的には達成度はおおむね順調である。

(1)について、前年度用いた肥満モデルKKAyマウスと対照のKKでは炎症およびガングリオシド発現パターンの大きな違いを見出すことはできなかった。そこで、異なるモデルとして高脂肪食負荷マウスを用い、視床下部の炎症状態については炎症性サイトカイン遺伝子(TNF-α, IL-1β, IL-6)の発現による確認、また、GM3, GM2, GM1, GD1a等の各ガングリオシド分子種についてはLC-MS/MSにより発現量の比較を試みた。GM3については目立った変化は見られなかったが、より糖鎖部分の大きい分子種については変化が見られた。しかし、サンプル調製法が疎水性相互作用を基礎にしたものであったことから回収率に問題があった可能性があり、また、炎症状態については個体間のばらつきもあり、結果の再現性および高脂肪食負荷条件とサンプル調製法の再検討を行う必要がある。(2)については、培養細胞を用いてメラノコルチン受容体MC4Rおよびレプチン受容体のシグナルにおけるガングリオシドの役割を検討した。GM3合成酵素欠損細胞を作製し、リガンド添加後のMC4Rの活性化を比較検討したが、はっきりとした差は見られなかった。レプチン受容体シグナルにおいては、下流のたんぱく質のリン酸化の程度が欠損細胞では異なっており、引き続き検討を行っている。食餌性肥満における視床下部の炎症と摂食・代謝調節機構の破たんの分子機序については不明な部分が多い。本研究では、高脂肪食誘導性肥満マウスの視床下部において糖脂質ガングリオシド合成に関わる遺伝子の発現増加を見出した。また、過食・肥満によりレプチン抵抗性を発症するモデルマウスにおいて、ガングリオシド合成に関わるGM3合成酵素遺伝子の欠損は、視床下部におけるレプチン応答性を改善し、過食・過体重および耐糖能・インスリン感受性を著明に改善することを明らかにした。本年度は、視床下部由来神経細胞株の炎症性サイトカインに対する応答として、ガングリオシドの発現増加を指標に検討を行った。サイトカインの種類によっても異なるパターンの変化、そして相乗的効果も見られたことから、今後、視床下部の炎症におけるガングリオシドの発現制御について詳細な解析を進めていく上で有用な結果が得られた。また、ガングリオシドの生合成出発の鍵となるGM3合成酵素遺伝子のHEK293細胞におけるノックアウト株を作成した。現在、視床下部由来神経細胞株2種類についてもノックアウト細胞の作成を進めており、受容体シグナルにおけるガングリオシドの機能を検討するためのツールが揃いつつある。本年度計画していた実験の一部は現在進行中あるいは予定変更により行わなかったが、全体的には達成度はおおむね順調である。培養細胞を用いて個々の受容体シグナルにおけるガングリオシドの機能の検討をおこなう。また、視床下部のガングリオシド分子種について、KKAyとKK、またその他の肥満モデル(ob/obや高脂肪食摂取)における変化について、LC-MSによる解析を進めていく。特定の分子種が特定できれば、その分子種が受容体シグナルにおける影響を調べる。糖鎖生物学当初の計画にあるように、KKAy/GM3SKOの視床下部の解析を重点的に進めていく。
高効率太陽電池材料としての鉛フリーペロブスカイト半導体の物性解明

高効率で安定したペロブスカイト太陽電池を作製するために、まず成膜法としてアンチソルベント法を吟味し、良好なデバイス特性を引き出すための最適な貧溶媒について知見を得た。さらに、成膜で使用する前駆体溶液へのCuCl2添加によって結晶性の向上と粒界サイズの増大並びにデバイス性能の飛躍的向上を実現した。これらの知見を基に、Sn系ペロブスカイト太陽電池で問題となっていたSn2+の酸化を抑制し、かつ膜質を向上させるためにN2H5Cl添加を考案し、電力変換効率とデバイス安定性の両方の向上に成功した。さらに、2官能基を有する5-AVAIの添加によって0.25 cm2の面積を有するSn系ペロブスカイト太陽電池において電力変換効率7.0 %を実現し、空気安定性が向上し、連続光照射下で100時間にわたって初期性能を維持させることに成功した。Ge系ペロブスカイト半導体AGeI3(A: CH3NH3 or Cs)を作製し、4 Kから室温までの温度領域で光物性と構造物性並びにAサイトの置換による物性の変化を明らかにした。発光測定では低温域で励起子発光を観測し、CH3NH3GeI3ではメチルアミン分子の配向性により結晶の対称性が温度変化と共に徐々に変化した。両試料で構造相転移を確認した。良質で空気中でも安定なダブルペロブスカイト半導体Cs2AgInCl6の単結晶を水熱合成法で作製し、その光学特性を明らかにした。高圧下の光吸収測定では、圧力誘起構造変化に伴う特異な電子状態の変化を観測した。有機と無機の複合効果を解明するために、(CH3NH3)PbBr3とCsPbBr3を作製し、有機カチオンが光物性に及ぼす影響について主に温度依存性と励起光強度依存性の観点から調べた。前者ではレーザー照射により100 Kと150 Kにおいて電子格子相互作用による不可逆な発光の変化を観測した。Sn系ペロブスカイト太陽電池においては、共添加エンジニアリングを活用した添加剤を提案し、Sn系ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた研究に貢献する重要で貴重な知見を得ることができた。しかしながら、その変換効率は7%程度であり、さらなる変換効率の向上を目指すとともに、その基礎物性においては不明な点も多く、引き続き、構造物性と併せて光物性を明らかにしていく必要がある。ダブルペロブスカイト半導体の単結晶作製に概ね成功し、高圧下の光物性の測定にも着手できた。高圧物性についてはまだ予備的な結果しか得られていないが、興味深い電子状態の変化が見られたので、圧力誘起構造相転移の知見も含めて今後詳しく調べていく。有機と無機の複合効果を解明するために、有機カチオンの効果を発光の励起スペクトル測定や低温でのラマン散乱測定などによってさらに詳しく調べていく必要がある。(1)高効率の太陽電池材料としての構造物性及び光・電子物性の解明:太陽電池材料としてのペロブスカイト半導体においてペロブスカイト構造特有の格子変形に係わる構造物性とそれに伴う電子格子相互作用に起因した光・電子物性を実験と第一原理計算の両方から明らかにする。具体的には、APbBr3(A: Rb, K, Cs)の単結晶を作製し、高温での構造安定性、フォノン寿命とRashbaスピン軌道相互作用に起因したキャリア寿命を偏光ラマン散乱法とDFT計算の両方から明らかにする。それらの知見を基に高効率ペロブスカイト太陽電池材料を戦略的に探索して結晶安定性と高効率化への材料設計の指針を導き出す。(2)有機と無機の複合効果の解明:協同的複合効果と量子的複合効果を解明するために、圧力印加によって有機部と無機部の相互作用を増強させ、ペロブスカイト半導体における有機分子の隠れた役割と可能性について検討する。特に、圧力印加による構造相転移、それに伴う電子構造(バンド構造)の変化に着目する。(3)鉛フリーの高変換効率太陽電池のための物質探索: 4族元素(Ge, Sn)を用いたペロブスカイト半導体の単結晶作製とその物性評価、並びに構造及び化学的安定をさらに検証して。Sn系においては、逆型平面p-i-n構造の高品質薄膜太陽電池をco-additive技術等を活用して作製し、さらなる変換効率の向上を目指す(国立研究開発法人物質・材料研究機構太陽光発電材料グループのAshraful Islam博士の協力のもとで実施)。また、金属カチオンに3族元素と5族元素を同時に用いたダブルペロブスカイト半導体の単結晶をいくつかの異なる金属カチオンの組み合わせにおいて作製し、物性解明を行う。さらに、ダブルペロブスカイト半導体を用いた太陽電池を作製し、太陽電池材料としての可能性を検討する。

Ge系ペロブスカイト半導体AGeI3(A: CH3NH3 or Cs)を作製し、4 Kから室温までの温度領域で光物性と構造物性並びにAサイトの置換による物性の変化を明らかにした。発光測定では低温域で励起子発光を観測し、CH3NH3GeI3ではメチルアミン分子の配向性により結晶の対称性が温度変化と共に徐々に変化した。両試料で構造相転移を確認した。良質で空気中でも安定なダブルペロブスカイト半導体Cs2AgInCl6の単結晶を水熱合成法で作製し、その光学特性を明らかにした。高圧下の光吸収測定では、圧力誘起構造変化に伴う特異な電子状態の変化を観測した。有機と無機の複合効果を解明するために、(CH3NH3)PbBr3とCsPbBr3を作製し、有機カチオンが光物性に及ぼす影響について主に温度依存性と励起光強度依存性の観点から調べた。前者ではレーザー照射により100 Kと150 Kにおいて電子格子相互作用による不可逆な発光の変化を観測した。Sn系ペロブスカイト太陽電池においては、共添加エンジニアリングを活用した添加剤を提案し、Sn系ペロブスカイト太陽電池の実用化に向けた研究に貢献する重要で貴重な知見を得ることができた。しかしながら、その変換効率は7%程度であり、さらなる変換効率の向上を目指すとともに、その基礎物性においては不明な点も多く、引き続き、構造物性と併せて光物性を明らかにしていく必要がある。ダブルペロブスカイト半導体の単結晶作製に概ね成功し、高圧下の光物性の測定にも着手できた。高圧物性についてはまだ予備的な結果しか得られていないが、興味深い電子状態の変化が見られたので、圧力誘起構造相転移の知見も含めて今後詳しく調べていく。有機と無機の複合効果を解明するために、有機カチオンの効果を発光の励起スペクトル測定や低温でのラマン散乱測定などによってさらに詳しく調べていく必要がある。(1)高効率の太陽電池材料としての構造物性及び光・電子物性の解明:太陽電池材料としてのペロブスカイト半導体においてペロブスカイト構造特有の格子変形に係わる構造物性とそれに伴う電子格子相互作用に起因した光・電子物性を実験と第一原理計算の両方から明らかにする。具体的には、APbBr3(A: Rb, K, Cs)の単結晶を作製し、高温での構造安定性、フォノン寿命とRashbaスピン軌道相互作用に起因したキャリア寿命を偏光ラマン散乱法とDFT計算の両方から明らかにする。それらの知見を基に高効率ペロブスカイト太陽電池材料を戦略的に探索して結晶安定性と高効率化への材料設計の指針を導き出す。(2)有機と無機の複合効果の解明:協同的複合効果と量子的複合効果を解明するために、圧力印加によって有機部と無機部の相互作用を増強させ、ペロブスカイト半導体における有機分子の隠れた役割と可能性について検討する。特に、圧力印加による構造相転移、それに伴う電子構造(バンド構造)の変化に着目する。(3)鉛フリーの高変換効率太陽電池のための物質探索: 4族元素(Ge, Sn)を用いたペロブスカイト半導体の単結晶作製とその物性評価、並びに構造及び化学的安定をさらに検証して。
組成制御したMg系水素吸蔵合金の表面構造解析と負極特性

研究代表者らは、メカニカルアロイング法で作製したMgNiをさらにグラファイトで表面改質すると水素吸蔵特性や負極特性が飛躍的に向上することをすでに見出している。本研究では、種々の炭素材料によりMgNiの表面を改質したときの水素放出特性および負極特性を調べ、これらに及ぼす添加した炭素材料の結晶性と改質時間の影響を検討した。得られた知見を総括すると以下のようになる。1.グラファイト>MCMB1800°C>ケッチェンブラックの順に結晶性が低くなる3種類の炭素材料で10分間表面改質することにより作製したMgNi-炭素材料複合体の水素化物に対する熱重量分析により、水素放出は炭素材料によらず室温付近から始まることおよび水素放出量は結晶性の増加とともに増大することが明らかになった。2.三種類のMgNi-炭素材料複合体のX線回折測定により、結晶性の低い炭素材料で表面改質した場合にMgNi_3Cの生成することがわかった。また、水素吸蔵・放出能をもたないMgNi_3Cの生成量は改質時間に比例して増大することが明らかになった。3.三種類のMgNi-炭素材料複合体負極を用いて充放電測定したところ、いずれもMgNi負極の場合に比べて優れたサイクル特性を示すことがわかった。また、いずれの炭素材料を用いた場合にも放電容量が極大となる最適な改質時間が存在し、それは炭素材料の結晶性の低下とともに短くなることがわかった。
ランダム磁性体における励起の研究

本研究では異方性の競合するランダム磁性体及び交換相互作用の競合するランダム磁性体(スピングラス)における励起について実験的に詳しく調べることを目的とした。平成元年,二年度に行った研究及び得られた成果は以下の通りである。1.研究に必要なMg_<1ーx>Co_xCl_2,Mg_<1ーx>Fe_xCl_2等の種々の濃度の良質な単結晶を作製した。2.クライストロン電源等を購入し,現有の装置と組み合わせてミリ波領域の電子スピン共鳴(ESR)測定装置を完成させた。更にコンピュ-タ-を購入し,自動測定システムを組み立てた。3.1の試料につき2の装置を用いてミリ波領域のESR実験を行い,またパリ大学へ出張してJ.Tuchendler教授と共同でサブミリ波領域のESR実験を行った。4.ランダムに希釈されたXY型磁性体Mg_<1ーx>Co_xCl_2においてパ-コレ-ション濃度以下の磁気励起を調べた。有限サイズのクラスタ-による一様励起モ-ド及び異方的交換相互作用で結合したCoペア-によるモ-ドを見つけた。5.ランダムに希釈されたイジング型磁性体Mg_<1ーx>Fe_xDl_2の磁気励起について調べ、異方性の原因として-イオン型と異方的交換相互作用が同程度寄与していることを明らかにした。6.代表的な一次元ハイゼンベルグ反強磁性体Ni(C_2H_8N_2)_2NO_2(ClO_4)に少量のCuをランダムに導入した系の磁気励起を調べた。新しいESR線が見つかり、これは次のようなモデルでうまく説明されることが分かった。Valence Bond Solid状態にCuが入ると隣のNiの1/2スピンの一つづつが復活する。三つの弱く結合した1/2スピン系の励起スペクトルを計算したところ実験を定量的に説明することが出来た。本研究では異方性の競合するランダム磁性体及び交換相互作用の競合するランダム磁性体(スピングラス)における励起について実験的に詳しく調べることを目的としている。本年度に行った研究及び得られた成果は以下の通りである。2.クライストロン電源等を購入し、現有の装置と組み合わせてミリ波領域の電子スピン共鳴(ESR)測定装置を完成させた。更にコンピュ-タ-を購入し、自動測定システムを組み立てた。3.1の試料につき2の装置を用いてミリ波領域のESR実験を行い、またパリ大学へ出張してJ.Tuchendler教授と共同でサブミリ波領域のESR実験を行った。4.ランダムに希釈されたXY型磁性体Mg_<l-x>Co_xCl_2において新しい励起モ-ドを見つけた。解析の結果、これは異方的交換相互作用で結合したCoペア-によるものであることが明らかになった。5.ランダムに希釈されたイジング型磁性体Mg_<l-x>Fe_xCl_2の磁気励起をいくつかのFe濃度の単結晶について調べた。結果の解析よりFeCl_2の異方性の原因として、異方的交換相互作用と-イオン型異方性(DS^2_z)が同程度寄与していることが明らかになった。Dについて従来よりも正確な値が得られた。