hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦後初期における子どもの観察と記録を基盤とした教師の力量形成とカリキュラム開発

これまで見落とされがちだった日本の戦後初期における授業研究や教師の専門性に関する史料を、継続して収集・整理できた。コア・カリキュラム連盟のワークショップを中心とした単元構成論や子どもの記録の手法や実践上の位置づけの影響関係を確認することができた。2017年度は、大分師範学校(大分大学)附属中学校、宮高岡町(現・宮崎市)立高岡小学校、隈府町(現・菊地市)立隈府小学校など戦後初期のカリキュラム改革を精力的に行っていた校内研究会に関する史料などを整理・分析した。2017年度の主な研究成果は以下の通りである。(1)1950年以降の史料において、コア・カリキュラムに対する批判がある中で、カリキュラム改編されたことに伴い、子どもの学習の観察や教師間の協働性のあり方にも影響を及ぼしたことが推察できる事例が見られた。例えば、大分師範学校(大分大学)附属中学校の『教育課程』(1950年改版)では、「共通課程」、「個別課程」、「相関教育課程」の三つの領域が見られた。特に、「相関教育課程」の運営上必要なこととして「1.週間連絡表を作成すること/2.関連ある他教科の授業参観を出来るだけ進んで行いこと/3.生徒自身に対して指導目標を明示し理解させておくこと/4.教材の終末を出来るだけ次に対しての動機づけになるようにすること/5.生徒の興味と関心を適確に把握して連絡すること」などが挙げられている。このような事例は、教科横断的なカリキュラムの編成原理を探究する上で示唆的であるとともに、当時の子どもの学習の観察のあり方や教師間の協働のあり方について考察する上でも示唆に富んでいる。(2)子どもの事実に基づく授業研究の諸問題を解明すべく、「当事者型授業研究」を経験した教師のインタビューを対象に、3年間の経年変化を追いながら、教師をエンパワーメントする授業研究の条件の解明を行った。カリキュラムの変遷だけではなく、子どもの学習の観察のあり方や教師間の協働のあり方への影響関係を確認することができた。また、「当事者型授業研究」を経験した教師の3年間の経年変化を追い、教師をエンパワーメントする授業研究の条件の解明を行った論考を図書として公刊することができた。2018年度は、福岡第二師範学校附属小学校、大分師範学校(大分大学)附属中学校など戦後初期のカリキュラム改革を精力的に行っていた校内研究会に関する史料などを整理・分析した。2018年度の主な研究成果は以下の通りである。(1)福岡第二師範学校附属小学校『新教育誘導論』(1947)では、誘導の基底としての諸調査として生活調査(家庭生活の調査、郷土生活の調査)と個性調査(知能調査、性格調査)が挙げられていた。その背景として、これまでの家庭調査や郷土調査が教科書教材の理解や作業化(効率化)を図るための「手段」に過ぎなかったという問題意識が述べられていた。このような調査によって、子どもと環境の相互作用の実態をどのように把握し教育実践に活かしていたのか、今後さらに追究していく視点を得ることができた。
クロロフィルeの存否の謎を解く

本研究は、1940年代に天然から採取された黄緑藻類から検出される微量の色素として報告されたクロロフィルeについての3つの可能性、1)天然には存在せず色素抽出過程において生成したもの、2)黄緑藻ではなく黄緑藻に付着していた他の藻類が生産したもの、3)特定の環境条件によって誘導される誘導色素、を考えながら、天然の黄緑藻類の採集、色素組成分析、黄緑藻類/付着藻類の分離、系統保存株の購入、各種光質条件下での培養、培養細胞の色素組成分析等により、長きにわたる藻類学の「謎」に一定の理解を与える一助とすることを目的としている。本年度は、大学敷地内にある人工池から黄緑藻フシナシミドロ(Vaucheria sp.)を採集し、観察・培養を試みた。4月期のフシナシミドロには多量の藻類が付着していた。主な付着藻類はクサビケイソウ属(Gomphonema spp.)の珪藻類であった。また、水温が上昇する5月期には珪藻に加え糸状緑藻スティゲオクロニウム(主にStigeochlonium sp.)が付着・生育していた。6月中旬にはフシナシミドロが殆ど観察さず、3月に再出現した。3月の時期のフシナシミドロには付着藻類が少ないことがわかった。天然のサンプルについて色素組成分析したところ、フシナシミドロには含まないフコキサンチンが多く検出され、付着珪藻にの色素が大きく影響していた。1940年代の色素分析の際にも付着藻類の影響があった可能性が高まったものの、クロロフィルeの再発見には至っていない。フシナシミドロの分離・培養を試みたが、付着藻類が優勢してしまったこと、培養時の照射光が強すぎて白化したことにより成功しなかった。また、保存機関より入手したフシナシミドロについても、大量培養を試みる前に白化してしまい、これも培養時の照射光が強すぎて白化してしまった可能性が考えられた。安定的な培養株の確立を除いて、ほぼ、計画通りに進行している。本年度は、1天然の黄緑藻類の採集、2天然サンプルの色素分析、3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離、4系統保存株の収集を中心に行うことを目的とした。天然の黄緑藻類の採集については、大学敷地内にある人工池から黄緑藻フシナシミドロ(Vaucheria sp.)を採集し、観察・培養を試みた。4月における人工池におけるフシナシミドロには多量の藻類が付着していた。また、水温が上昇する5月には珪藻の加え糸状緑藻スティゲオクロニウム(主にStigeochlonium sp.)が付着・生育していた。6月中旬にはフシナシミドロが殆ど観察されなかった。3月に再出現した。3月の時期のフシナシミドロには付着藻類が少なかったことから、この細胞を用いて再度培養を試みている。2天然のフシナシミドロサンプルの色素組成分析したところ、フシナシミドロには含まないカロテノイドであるフコキサンチンが多く検出された。このとから、1940年代に分析されたフシナシミドロの色素分析の際にも付着藻類が影響していた可能性が高まった。クロロフィルeの再発見には至っていない。3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離においては、付着緑藻スティゲオクロニウムや一部の付着珪藻などの集積培養には成功したものの、フシナシミドロの分離・培養には成功しなかった。原因としては、付着藻類が優勢してしまうこと、培養時の照射光が強すぎて白化してしまった可能性が考えられた。また、4系統保存株の収集においては、保存機関よりVaucheria frigida株を入手したものの、実験用の大量培養を試みる前に白化してしまい、これも培養時の照射光が強すぎて白化してしまった可能性が考えられた。2019年度も引き続き、1天然の黄緑藻類の採集、2天然サンプルの色素分析、3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離、4系統保存株の収集をおこなうほか、5各種光質条件下での培養、6培養細胞の色素組成分析にも着手する。1天然の黄緑藻類の採集については、採取地点を増やすことによって、フシナシミドロに付着する藻類の多様性や藻類の付着にともなう色素組成分析結果への影響を明らかにする。また、黄緑藻トリボネマ(Tribonema sp.)の収集も試みる。トリボネマの収集にあたっては採取地、採取時期に関する既存の報告等を収集し、情報に基づいて採集をおこなう。3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離については、黄緑藻の生育に対する光強度の影響を考慮しながら安定的な培養系の確立をはかる。また、フシナシミドロの卵からの培養を試み、培養株の確立を試みる。4系統保存株の収集についても、光強度の影響を考慮しながら安定的な培養系の確立をはかるとともに、5各種光質条件下での培養を行い、それらの6培養細胞の色素組成分析にも着手する。

本研究は、1940年代に天然から採取された黄緑藻類から検出される微量の色素として報告されたクロロフィルeについての3つの可能性、1)天然には存在せず色素抽出過程において生成したもの、2)黄緑藻ではなく黄緑藻に付着していた他の藻類が生産したもの、3)特定の環境条件によって誘導される誘導色素、を考えながら、天然の黄緑藻類の採集、色素組成分析、黄緑藻類/付着藻類の分離、系統保存株の購入、各種光質条件下での培養、培養細胞の色素組成分析等により、長きにわたる藻類学の「謎」に一定の理解を与える一助とすることを目的としている。本年度は、大学敷地内にある人工池から黄緑藻フシナシミドロ(Vaucheria sp.)を採集し、観察・培養を試みた。4月期のフシナシミドロには多量の藻類が付着していた。主な付着藻類はクサビケイソウ属(Gomphonema spp.)の珪藻類であった。また、水温が上昇する5月期には珪藻に加え糸状緑藻スティゲオクロニウム(主にStigeochlonium sp.)が付着・生育していた。6月中旬にはフシナシミドロが殆ど観察さず、3月に再出現した。3月の時期のフシナシミドロには付着藻類が少ないことがわかった。天然のサンプルについて色素組成分析したところ、フシナシミドロには含まないフコキサンチンが多く検出され、付着珪藻にの色素が大きく影響していた。1940年代の色素分析の際にも付着藻類の影響があった可能性が高まったものの、クロロフィルeの再発見には至っていない。フシナシミドロの分離・培養を試みたが、付着藻類が優勢してしまったこと、培養時の照射光が強すぎて白化したことにより成功しなかった。また、保存機関より入手したフシナシミドロについても、大量培養を試みる前に白化してしまい、これも培養時の照射光が強すぎて白化してしまった可能性が考えられた。安定的な培養株の確立を除いて、ほぼ、計画通りに進行している。本年度は、1天然の黄緑藻類の採集、2天然サンプルの色素分析、3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離、4系統保存株の収集を中心に行うことを目的とした。天然の黄緑藻類の採集については、大学敷地内にある人工池から黄緑藻フシナシミドロ(Vaucheria sp.)を採集し、観察・培養を試みた。4月における人工池におけるフシナシミドロには多量の藻類が付着していた。また、水温が上昇する5月には珪藻の加え糸状緑藻スティゲオクロニウム(主にStigeochlonium sp.)が付着・生育していた。6月中旬にはフシナシミドロが殆ど観察されなかった。3月に再出現した。3月の時期のフシナシミドロには付着藻類が少なかったことから、この細胞を用いて再度培養を試みている。2天然のフシナシミドロサンプルの色素組成分析したところ、フシナシミドロには含まないカロテノイドであるフコキサンチンが多く検出された。このとから、1940年代に分析されたフシナシミドロの色素分析の際にも付着藻類が影響していた可能性が高まった。クロロフィルeの再発見には至っていない。3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離においては、付着緑藻スティゲオクロニウムや一部の付着珪藻などの集積培養には成功したものの、フシナシミドロの分離・培養には成功しなかった。原因としては、付着藻類が優勢してしまうこと、培養時の照射光が強すぎて白化してしまった可能性が考えられた。また、4系統保存株の収集においては、保存機関よりVaucheria frigida株を入手したものの、実験用の大量培養を試みる前に白化してしまい、これも培養時の照射光が強すぎて白化してしまった可能性が考えられた。2019年度も引き続き、1天然の黄緑藻類の採集、2天然サンプルの色素分析、3黄緑藻類ならびに付着する藻類の分離、4系統保存株の収集をおこなうほか、5各種光質条件下での培養、6培養細胞の色素組成分析にも着手する。1天然の黄緑
環境感受性色素による生体膜界面水素イオン濃度・膜電位の同時近接場光学計測法の開発

本研究は、ミトコンドリア内膜の水素イオン濃度の勾配形成を可視化するために、二光子吸収励起レシオ計測蛍光近接場光学顕微法(TARF-SNOM)を開発することを目的とした。そのために、フェムト秒短パルスレーザーを励起光源としたpH感受性蛍光色素とコレクションモード近接場光学顕微鏡によるレシオ計測光学系を組み合わせた開発装置のpH値計測性能を明らかにするとともに、活性ミトコンドリアのpH計測変化を計測できることを示した。本研究では、酸化ストレスによるネクローシスがミトコンドリア内膜の水素イオン濃度の勾配形成能の低下で生じることを証明するために、二光子吸収励起レシオ計測蛍光近接場光学顕微法(TARF-SNOM)を開発する。本年度では、フェムト秒短パルスレーザーを励起光源として、本研究目的に最適なpH感受性および膜電位感受性蛍光色素を選択して、近接場光学顕微鏡によるレシオ計測光学系の性能を明らかにすることを目的とし、以下を遂行した。(1)YAGレーザー(波長532nm、現有設備)を励起光源とするpH感受性蛍光色素を選択し、pH値に対するレシオ応答を評価し、レシオ計測の校正を行った。(2)近接場光学顕微鏡(現有設備)を用いて、YAGレーザー光を光ファイバープローブに入射し、その出射光を蛍光色素溶液に照射して蛍光発光させた。蛍光光は、分割して透過波長が異なる干渉フィルターを通して光電検出し、波長の異なる二つの蛍光検出強度の強度を求め、蛍光溶液のpH値を算出し、応答が(1)の構成と変わらないことを確かめた。(3)蛍光強度のSN比を改善するために、レーザー強度変調および高感度光検出器(冷却光電子増倍管:現有装置)による同期検出法を導入した。(4)フェムト秒短パルスレーザー(新規購入)をプローブに入射させ環境感受性色素内における出射端での光非線形光学現象による2倍波光(波長530nm)が誘起されることを確認するとともに、これによる蛍光レシオ応答を測定し、YAGレーザーにおける校正結果と同様の結果を得た。これにより、本提案手法がフェムト秒短パルスレーザーでも使用可能であることが検証された。本研究では、酸化ストレスによるネクローシスがミトコンドリア内膜の水素イオン濃度の勾配形成能の低下で生じることを証明するために、二光子吸収励起レシオ計測蛍光近接場光学顕微法(TARF-SNOM)を開発することを目的とする。本年度では、フェムト秒短パルスレーザーを励起光源として、本研究目的に最適なpH感受性色素を選択して、近接場光学顕微鏡によるレシオ計測光学系の性能を明らかにするとともにミトコンドリア活性をpHの計測で評価できることを目的とし、以下を遂行した。(1)フェムト秒短パルスレーザー(新規購入)をプローブに入射させ環境感受性色素内における出射端での光非線形光学現象による2倍波光(波長400nm)が誘起されることを確認するとともに、これによる蛍光レシオ応答を測定し、YAGレーザーにおける校正結果と同様の結果を得た。また、その蛍光の2波長強度比(FIR)からpHが算出可能であることを示し、さらにそのFIRが従来法によるpH測定と比べて相関係数0.984で非常に高い相関を持つことを示した.(2)pH値に対するFIRの標準偏差が0.00020.004と非常に小さく,計測したFIRから正確なpHが算出できることを明らかにした.(3)HCL溶液の添加によるプロトン注入によって時間的なpH変化を観測することで、開発した装置が0.1sの時間分解能を持つことを明らかにした.(4)開発したTARF-SNOMによってミトコンドリアの活性をpHを介して評価することに成功するとともに、異なるミトコンドリア密度でpH変化量の違いを観測することに成功した.以上の結果から,TARF-SNOMによってミトコンドリア活性評価が可能であることが示すことができた.本研究では、酸化ストレスによるネクローシスがミトコンドリア内膜の水素イオン濃度の勾配形成能の低下で生じることを証明するために、二光子吸収励起レシオ計測蛍光近接場光学顕微法(TARF-SNOM)を開発することを目的とし、以下の知見が得られた。(1)フェムト秒短パルスレーザーをプローブに入射させ環境感受性色素内における出射端での光非線形光学現象による2倍波光(波長400nm)が誘起されることを確認するとともに、これによる蛍光レシオ応答を測定し、YAGレーザーにおける校正結果と同様の結果を得た。これにより、本提案手法がフェムト秒短パルスレーザーでも使用可能であることが証明された。また、その蛍光の2波長強度比(FIR)からpHが算出可能であることを示し、さらにそのFIRが従来法によるpH測定と比べて相関係数0.984で非常に高い相関を持つことを示した.

(2)pH値に対するFIRの標準偏差が0.00020.004と非常に小さく,計測したFIRから正確なpHが算出できることを明らかにした.(3)HCL溶液の添加によるプロトン注入によって時間的なpH変化を観測することで、開発した装置が0.1 sの時間分解能を持つことを明らかにした.(4)開発したTARF-SNOMによってミトコンドリアの活性をpHを介して評価することに成功するとともに、異なるミトコンドリア密度でpH変化量の違いを観測することに成功した.(5)光ファイバープローブのミトコンドリア近傍への位置決めを実現させるために、膜電位感受性色素蛍光検出による位置決め技術を開発し、その有効性を確認した。以上の結果から,TARF-SNOMによってミトコンドリア活性評価が可能であることが示すことができた.今年度の研究計画の達成度評価のポイントは、開発した装置TARF-SNOMのミトコンドリア活性に対するpH値上応答を検出出来るかと言う点である。その結果、pH値に対する蛍光強度比FIRの検量線は、色素メーカーからのデータシートに基づく特性、単光子吸収により得られた特性と比較してほぼ一致していること、濃度の異なるミトコンドリア試料に活性栄養を添加することでpH値応答に大きな変化が見られたこと、さらに、その濃度に対するpH値変化量に正の相関が見られることなどを明らかにしたことである。これらの成果は当初の計画と比べて、膜電位評価が遂行できなかったことを除いて、ほぼ順調だったと言える。なお、膜電位評価についてはすでに実験を進めており、近々に測定結果が出ると期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度として、前年度においてフェムト秒短パルスレーザーによる二倍波励起近接場プローブによるpH値測定実験の研究成果をもとに、酸化ストレスを受けたミトコンドリア生体膜界面における水素イオン濃度および膜電位計測を行い、その分布、時間ダイナミクス、ミトコンドリア内膜と界面外部近傍における濃度勾配変化を明らかにする。(1)ミトコンドリア活性の評価指標の一つである膜電位の計測を行うため、膜電位応答蛍光色素を選定し、開発したTARF-SNOMで計測評価できることを明らかにする。(2)TARF-SNOMによるミトコンドリア膜電位と水素イオン濃度勾配の同時計測を様々な条件下で行い、開発した装置の性能を評価する。(3)t-BuOOHを100nMだけ添加してミトコンドリアに酸化ストレスを与えた場合と与えない場合のミトコンドリアに対して、TARF-SNOMによる膜電位と水素イオン濃度勾配の同時計測を行う。(4)さらに、マルチプローブの他の一本を、ミトコンドリアの端部にセットして酸化ストレスにおけるpH値及び膜電位変化を検出する。これらのpH値・膜電位変化の時間的挙動を同時に記録してミトコンドリア膜間腔の水素イオン濃度差および膜電位を明らかにし、酸化ストレスによるミトコンドリアのATP濃度の減少と細胞死の誘導条件が一致していることを示す。
初期地球表層環境における化学的元素濃集プロセスの解明

本研究では,約32億年前に形成した縞状鉄鉱層中のクロムスピネルの起源とクロム濃集の時空間的広がりを明らかにするために,南アフリカバーバトン地域での野外調査および鉄,クロム水酸化物の変質実験を行った.その結果,これまでマグマからしか形成しないと考えられていたクロムスピネルが,低温熱水環境下でも結晶化することが実証された.また,化学プロセスによるクロム濃集は,一部の露頭に限られていた.クロム濃集を規制する要因として,当時の鉄の供給源となった熱水活動の強さと堆積環境が考えられる.これらの結果は,当時の海洋にはクロムが酸化的な溶存種で溶解しており,海洋の一部がすでに酸化的だったことを示唆している.平成26年度は,南アフリカバーバトン地域においてこれまで調査を行ってきた露頭とはことなる場所2個所において地質調査を行った。その結果,対象としているムーディーズ層を網羅することができ,大きく3つの縞状鉄鉱層を発見した。採取した試料は,薄片の顕微鏡観察と主要化学組成分析を行い,これらが典型的な酸化物型の縞状鉄鉱層であることや,クロムの濃集の程度が先行研究と比較して小さいことなどが明らかになった。この違いは当時の熱水活動の規模や堆積環境と密接に関連していると考えられるため,今後さらに微量元素成分を分析するなどして検討していく。これらの研究結果について国内の学会などで発表を行った。また,縞状鉄鉱層の形成過程を実験的に実証するために,熱水フロースルー実験装置を製作した。鉄を含む溶液を直接ポンプに送り込むことを避けるために,リアクションセルの前にプレリアクションセルを設置することとした。また,チューブやバルブ部分はテフロン製を想定していたが,高圧条件に耐えられないことからステンレス(SUS316製)とすることとした。設計温度・圧力は摂氏200度, 10 MPaとした。実験装置作成後,予備実験としてシリカの溶解度測定を行った。摂氏150度, 5 MPaの設定温度・圧力まで達成することを確認したが,シリカの溶解度がこれらの温度・圧力条件よりも低くなっていた。したがって,サンプリング時における沈殿を考慮しなければならないことが分かり,今後サンプリングのラインにラインヒータを設置するなどして温度低下を防ぐ必要がある。平成27年度は,平成26年度に南アフリカバーバトン地域で採取した試料の化学組成および同位体組成分析を行った。その結果,異なる露頭に置いて砕屑物の起源が異なることや,化学堆積による鉄やクロムの濃集の程度が大きく異なっていることが明らかになった。またクロムのホスト鉱物であるクロム鉄鉱の酸素同位体組成は熱水環境で形成したことを示唆した。これらの結果は、当時の熱水活動の程度や堆積環境の変化が原因と考えられ,32億年前に酸化的な海洋は存在していたが、ごく浅海域に限られていたことを示唆する重要な結果である。この成果は地球惑星連合大会やGoldschmidt Conferenceで発表した。また,バーバトン地域内ですでにこのような局地性が現れたことから,世界の他の地域との比較よりもこの地域を更に精査する必要が生じ,27年度予定していた地質調査はオーストラリアから南アフリカに変更し,風化を受けていない地下の新鮮な試料を坑内堀りの鉱山から採取した。また、平成26年度に作成した熱水フロースルー実験装置を用いて、鉄鉱物の変質実験を摂氏150度, 5 MPaの条件で行った。その結果、鉄水酸化物に溶存二価鉄を含む溶液を流すことで、磁鉄鉱が形成されることを確認し、これはバッチ式で行われた先行研究と整合的であった。さらに、溶存二価鉄とクロム酸溶液を混合して生成させた鉄(III)、クロム(III)水酸化物を初期反応物質として変質実験を行った結果,クロムスピネスの生成がXRDやSEM-EDSによって確認された。通常マグマからの晶出のような高音で起こると考えられているクロムスピネルの形成が,このような低温熱水環境で形成することを実験的に実証できたことは画期的な結果であり,この結果は平成28年度のGoldschmidt Conferenceで発表予定である。研究計画を概ね達成することができた。野外調査地は変更となったが,バーバトン地域におけるクロム濃集の時空間分布を明らかにすることに成功し,さらに風化の影響を受けていない新鮮な岩石試料を採取することができた。昨年度採取した試料については、全溶解後の溶液試料をICP-MSで分析し,微量元素濃度を測定し,砕屑成分の起源を考察することができた。また,SIMSによるクロム鉄鉱の酸素同位体分析からその形成温度を推定することができた。熱水実験については,鉄酸化物の変質実験結果が良好だったため,クロム水酸化物を含む実験について計画を前倒しして行うことができた。また,その結果,クロムを含むスピネルの形成を確認し,画期的な成果を得ることに成功した。平成28年度はこれまで採取した試料の化学分析、特に有機物に着目して分析を行った。これまでの研究では、縞状鉄鉱層には有機物はほとんど含まれていないと考えられていたが、本研究で採取した試料には最大で0.3wt%ほどの有機物が含まれており、また鉄含有量と逆相関の関係性を持つことから鉄鉱物が有機物の起源となる生物活動によって沈殿したことが明らかになった。

つまり、当時の浅海域にはすでに鉄を沈殿させるような微生物を主体とするような生態系が広がっていたことを示唆する。また、昨年度までの研究結果からクロムの化学的濃集は一部の海洋が酸化的であったことを示唆することから、これら浅海域に生息していた生物は酸素発生型光合成細菌である可能性が高い。32億年前にすでに生命がこのような進化を遂げていたことは、近年、他の研究からも明らかになりつつあるが、本研究では無機的および有機的な両面からのアプローチでその証拠を示しており説得力のあるものであると考える。これらの成果は、Goldschmidt Conferenceや地球化学会などで発表された。また、昨年度より、熱水フロースルー実験装置を用いて、鉄鉱物やクロム鉱物の変質実験を行っているが、今年度は出発物質となる低温で生成した水酸化物と熱水実験の生成物を電子顕微鏡や分光学的手法で詳細に観察した。その結果、低温熱水条件下でのクロムスピネルの生成が確認された。しかしながら、確認されたクロムスピネルはナノ粒子の集合した多結晶体であり、縞状鉄鉱層中に見られたクロムスピネルとは異なる構造であった。これは実験条件や時間スケールが天然とは異なるためであると考えられ、将来的にはクロムスピネルの結晶成長の条件を明らかになるために、さらに実験的な研究を進めていく必要がある。この研究成果もGoldschmidt Conferenceや地球化学会にて発表された。本研究では,約32億年前に形成した縞状鉄鉱層中のクロムスピネルの起源とクロム濃集の時空間的広がりを明らかにするために,南アフリカバーバトン地域での野外調査および鉄,クロム水酸化物の変質実験を行った.その結果,これまでマグマからしか形成しないと考えられていたクロムスピネルが,低温熱水環境下でも結晶化することが実証された.また,化学プロセスによるクロム濃集は,一部の露頭に限られていた.クロム濃集を規制する要因として,当時の鉄の供給源となった熱水活動の強さと堆積環境が考えられる.これらの結果は,当時の海洋にはクロムが酸化的な溶存種で溶解しており,海洋の一部がすでに酸化的だったことを示唆している.究計画を概ね達成することができた。野外調査では,南アフリカバーバトン地域において詳細な地質調査を行うことができ,化学分析のための試料採取を行うことができた。薄片を作成し,顕微鏡観察を行った。また,主要元素化学組成については既に分析済みである。また,熱水フロースルー装置は,予算の削減により,計画通りのものは作成できなかったが,今後の研究計画を達成するための装置を作成できたと考える。また,予備実験を行い現時点における装置の問題点を抽出することができた。平成27年度に採取した新鮮な試料を用いて、鉄鉱物の種類とクロム濃集の程度の関係性を明らかにすると共に,当時の堆積環境の変遷や生物活動について明らかにしていく。そのために,これらの試料の微量濃度分析,有機物含有量および炭素安定同位体比を行う。熱水実験については,実験生成物のXRD分析の結果からクロムスピネルであることが明らかになったが,TEMなどを用いて鉱物学的な特徴を明らかにし,天然試料との詳細な比較を行う。また,より天然試料に近い組成や鉱物学的特徴を持つための実験条件を探索し,当時の熱水活動や海洋環境を推定する。28年度が最終年度であるため、記入しない。地球化学平成26年度に採取した試料については、試料はすでに溶解済みで今後ICP-MSによる微量分析を行い,砕屑性成分の推定を行う。
非共有結合性相互作用基を導入した金属酵素反応場の構築と触媒機能制御

本研究では、次の2テーマについて遂行した。(i)酸素の可逆的脱着能を示す鉄二核錯体反応場の構築と反応制御:酸素運搬蛋白質であるヘムエリスリンは活性中心に二つの鉄がその活性中心として存在している。酸素分子は二つの鉄(II)により二電子還元されてパーオキサイドになる際に、鉄-鉄間の架橋ヒドロキシル基からプロトンを受け取り、単座ハイドロパーオキソの形で運搬される。このプロトン移動は、酸素分子の可逆的な脱着に必須な、鉄と酸素分子の間での電子授受において重要な役割を果たしていると考えられているが、その詳細な解釈は得られていない。本研究では、このような機能を有する二核鉄(II)錯体を、生体系を規範として独自に設計したピバルアミド基を有するポリピリジン配位子を用いて合成し、この錯体の酸素に対する反応性を検討したところ、プロトン移動を伴い酸素を可逆的に脱着するパーオキソ錯体の構築に初めて成功した。(ii)高結合C-H活性化能を示す銅(III)二核錯体の合成と反応性:生体内には二核銅含有酵素があり、酸素の運搬や有機物への酸素添加反応を行っている。ヘムエリスリンやチロシナーゼにおける酸素付加体の構造は、酸素分子を二つの銅で架橋したμ-η^2:η^2-パーオキソ二核銅(II)種であることが分光学的、構造学的手法により明らかにされている。さらに近年、低分子量モデル錯体による研究により、μ-η^2:η^2パーオキソ二核銅(II)錯体のO-O結合が開裂して、より酸化数の高いビス-μ-オキソ二核銅(III)錯体が生成することが報告されている。本研究では、N-H基を有する配位子を用いて検討した。即ち、骨格が剛直で水素結合可能な三座型アミン配位子を用いて銅酸素錯体を合成し、その酸素錯体の分解過程を追跡したところ、配位子の水酸化反応が確認されたことから、生成した銅酸素錯体は酸化力の高い錯体であることが示唆された。
大域的な視覚情報処理の進化と発達：比較認知発達科学からのアプローチ

大域的な視覚情報処理の能力が、どのようにしてヒトで特に進化してきたのかについて、比較認知科学の視点から検討した。近年、ヒトでは、複数の対象の色や大きさ、表情などの「平均」を瞬時に抽出するしくみが報告されてきた。しかしながら、ヒト以外の霊長類や鳥類では、大域的な処理よりも局所的な処理を優先する傾向が見られてきた。一方、本研究は、ヒトに最も近縁な動物であるチンパンジーも、複数の円の大きさの「平均」を知覚することを示した。ヒト以外の動物で初めて、視覚情報の統計的な性質を利用した大域的な視覚情報処理が存在することが明らかにされた。本研究の目的は、大域的な視覚情報処理の能力が、生後どのように発達するのか、どのようにしてヒトで特に進化してきたのかについて、ヒトの乳児と成人、及びヒトに最も近縁な種であるチンパンジーを対象に、比較認知発達の視点から検討することである。平成27年度は、京都大学霊長類研究所のチンパンジー5個体と京都大学、新潟国際情報大学の学生18名を対象に、大域的な視覚情報処理の能力を比較した。具体的には、複数の異なる大きさの物体の大きさの「平均」を知覚する能力について調べることにより、視覚情報の統計的な性質を利用した大域的な情報処理の能力とその進化的基盤について検討した。実験課題は、画面上に1個ずつまたは12個ずつ円が左右に呈示され、大きさの平均が大きい方を選択するものである。1個ずつの円が呈示される「Single」条件、12個ずつの同じ大きさの円が呈示される「Homo」条件、4種類の異なる大きさの円からなる12個ずつの円が呈示される「Hetero」条件の3条件において、条件ごとの正答率を比較した。その結果、チンパンジー、ヒトともに、「Single」条件よりも「Homo」条件、「Hetero」条件でより高い正答率を示した。この結果は、成人を対象とした先行研究とも一致しており、チンパンジーも、ヒトと同様、複数の物体の大きさの平均を知覚できる可能性を示唆するものである。さらに、追加実験により、チンパンジーが大きさの平均ではなく、画面全体の明るさや、最も大きな円を用いて実験課題を遂行していた可能性は排除される事を示した。本研究課題の申請時には、1年目にヒトの乳児を対象とした研究、2年目にチンパンジーを対象とした研究を遂行する予定であった。ところが、乳児を対象とした実験手続きの調整に十分な時間が必要であったため、1年目からチンパンジーを対象とした研究に着手した。そのような予定の変更にもかかわらず、チンパンジーとヒトの大域的な情報処理の比較に成功し、チンパンジーもヒトと同様、複数の物体の大きさの平均、といった統計的な情報を処理している可能性を示すことができた。さらに、当初の予定に加えて、平均以外の手がかりを用いていないことを示すための追加実験を遂行することにより、得られた結果を裏付ける証拠を示すこともできた。本研究の目的は、大域的な視覚情報処理の能力が、生後どのように発達するのか、どのようにしてヒトで特に進化してきたのかについて、ヒトの乳児と成人、及びチンパンジーを対象に、比較認知発達の視点から検討することである。平成27年度は、これまでの研究成果とは異なり、チンパンジーも、大域的な視覚情報処理能力の1つである、大きさの「平均」の知覚(アンサンブル効果)が可能であることを示した。そこで、平成28年度は、大きさ以外の属性でも「平均」の知覚ができるかどうかについて、チンパンジーとヒトを対象に検討した。京都大学霊長類研究所のチンパンジー2個体とヒト8名を対象に、キャベツの葉の表面が、時間経過とともにシワシワに変化していく様子を撮影した画像を用いて、「鮮度」の「平均」を知覚する能力について調べた。実験では、「鮮度」の異なる画像が左右に1枚ずつ画面に呈示されるSingle条件、6枚ずつ呈示されるHomogeneous条件、6枚ずつだが3種類の異なる鮮度の画像が2枚ずつ含まれたHeterogeneous条件で、鮮度のより高い方を選べば正解とする課題をおこない、正答率を比較した。もし、「鮮度」の「平均」が知覚できるのであれば、Heterogeneous条件でも他の2条件と同様、高い正答率を示すはずである。その結果、ヒトもチンパンジーも、Single条件、Homogeneous条件よりも、Heterogeneous条件で有意に高い正答率を示した。したがって、「鮮度」の平均を知覚している可能性が示唆された。以上の結果から、チンパンジーは、大きさ以外の属性である「鮮度」についても、「平均」の知覚をすることが示された。したがって、大域的な視覚情報処理の一部は、ヒト以外の動物においても共有されていることが示唆された。平成28年度は、平成27度の結果をもとに、チンパンジーやヒトの成人を対象に、大きさ以外の属性についても平均の知覚が可能であるかどうかについて検討した。その結果、チンパンジーもヒトも「鮮度」の平均の知覚が可能であることが示された。これらの実験は、当初の計画にはなかったものだが、アンサンブル効果という、大域的な視覚情報処理の1つが、チンパンジーとヒトで共有されていることを確かめるために実施された。その結果、「鮮度」という属性についても再び、平均の知覚が可能であるという結果が得られたことから、平均の知覚(アンサンブル効果)が、ヒト以外の動物にも共有されていることを示す証拠を得ることができた。

本研究の目的の1つとして、「大域的な視覚情報処理がどのようにしてヒトで特に進化してきたのか」を明らかにすることが挙げられるが、平成27年度と平成28年度の成果から、大域的な視覚情報処理は、必ずしもヒトで特に進化したとはいえず、その一部は、チンパンジーとも共有されていることが明らかになった。したがって、本研究の目的の一部は、達成することができた。また、「鮮度」のアンサンブル効果については、これまでヒトを対象とした研究でも検討されたことがなく、本研究から、ヒト、チンパンジーの双方において、アンサンブル効果が非常に幅広い属性において生じるものである可能性を示すことができた。この成果は、当初の計画以上に進展が進んだとも評価できる。一方で、当初予定していた、ヒトの乳児を対象とした大きさのアンサンブル知覚の検討については、刺激や装置などの手続きの変更を検討してきたが、乳児の視覚特性に合わせた手続きの調整が予想以上に難しく、十分に進展しているとは言えない。今後、対象とする月齢の変更も含めた計画の微修正が必要である。本研究の目的は、大域的な視覚情報処理が、生後どのように発達するのか、どのようにしてヒトで特に進化してきたのかについて、ヒトの乳児と成人、チンパンジーを対象とした比較認知発達の視点から検討することであった。最終年度である本年度は、1年目と2年目に得られた成果を国内の学会や研究会等で発表すると同時に、学術論文にまとめて国際学術誌上で公刊した。また、ヒトの幼児を対象として、アンサンブル知覚の検討を試みた。本研究の結果、大域的な視覚情報処理の1つである、複数の対象の大きさの「平均」を抽出するアンサンブル知覚のメカニズムの一部は、ヒトだけでなくチンパンジーにも共有されていることが明らかになった。近年、ヒトでは、大きさ以外にも様々な属性においてアンサンブル知覚が生じることが示されてきたが、ヒト以外の動物でアンサンブル知覚が生じることを示したのは本研究が初めてであった。これまでの比較認知研究から、大域的な視覚情報処理については、チンパンジーよりもヒトの方が優れている可能性が示されてきたが、アンサンブル知覚は、チンパンジーにおいても生じることが確認された。さらに、大きさ以外の属性として、複数の対象の食物の鮮度についても瞬時に平均を知覚できる可能性が示唆された。今後の課題として、平均を知覚できるか否かのみならず、平均を知覚できる対象の数のような、アンサンブル知覚の能力に関する量的な比較についても検討する必要がある。また、本研究では十分に検討できなかった、ヒトのアンサンブル知覚の能力の発達過程についても明らかにする必要がある。大域的な視覚情報処理の能力が、どのようにしてヒトで特に進化してきたのかについて、比較認知科学の視点から検討した。近年、ヒトでは、複数の対象の色や大きさ、表情などの「平均」を瞬時に抽出するしくみが報告されてきた。しかしながら、ヒト以外の霊長類や鳥類では、大域的な処理よりも局所的な処理を優先する傾向が見られてきた。一方、本研究は、ヒトに最も近縁な動物であるチンパンジーも、複数の円の大きさの「平均」を知覚することを示した。ヒト以外の動物で初めて、視覚情報の統計的な性質を利用した大域的な視覚情報処理が存在することが明らかにされた。今後は、ヒトの乳児を対象に大きさの平均の能力を調べることにより、視覚情報の統計的性質を利用した大域的な情報処理の能力の初期発達について検討する。
エクソソームを用いた新たな頭頸部癌のバイオマーカーの開発

頭頸部癌培養細胞株を用いてエクソソームの単離とマイクロRNAの抽出法を確立した。この技術を利用して、頭頸部癌患者を対象とした臨床研究の計画を作成し、本施設の臨床研究倫理審査委員会の承認を得た。本臨床研究では、腫瘍組織及び腫瘍組織の流出静脈から得られた血液、健側正常組織および健側正常組織の流出静脈から得られた血液から、エクソソームを単離してマイクロRNAを抽出する。現在、症例を集積中であり、得られた結果を比較検討することにより頭頸部癌に特異的なマーカーを見出す予定である。得られた腫瘍特異的なマーカーをプロモーターとして組み込んだアデノウルスベクターによる遺伝子治療の開発に利用する本年度は以下の実験を行うために倫理委員会に計画を申請し、実験設備を整備した。1)頭頸部癌腫瘍組織の採取:我々の施設で手術治療を受ける頭頸部癌患者を対象とする。手術において腫瘍が摘出されると、すぐに病理標本とは別に切り出して氷上で検体を実験室へ運搬する。消化酵素を含む培地で約24時間処理後に、プレートへ播種する。一晩100,000 xgで超遠心分離することによりエクソソームを除去した血清を培地に加え、48時間培養した後に培養上清を採取し、エクソソームの単離過程へ移る。培養上清内には、腫瘍細胞のみから分泌されたエクソソームが含まれており、血液、唾液、鼻汁内、それぞれの体液中のエクソソームの構成と比較する。2)エクソソーム単離:300xg,および2000xgの低速で二度遠心分離し上清を採取する。その後0.80μmのフィルターで濾過し他の小胞を除去する。さらに80分間100,000xgの超遠心分離を行い、沈殿したペレットからエクソソームを単離する。単離したエクソソームはナノサイト(カンタムデザイン社)等を用いて、小胞のサイズや濃度を確認する。3)miRNAの抽出とシーケンス:単離したエクソソームからQUIAGEN社のmiRNeasy mini kit等を用いてmiRNAの抽出を行う。抽出したmiRNAはBioanalyzer (Agilent社)等を用い、RNAの品質評価を行う。得られたmiRNAは次世代シーケンサーを用いてRNAシーケンスを行い網羅的な解析を行う。4)統計解析:得られたRNA情報は、それぞれの組織型や病期といった臨床情報に加え、Ki67など病理学的な悪性度などの情報とも照合し統計学的な処理を行う。並行して、健常人または良性腫瘍で手術を受けた患者から得た検体をコントロールとして用いた解析も行う。それぞれの組織型や予後に関わるマーカーとなり得るmiRNA発現プロファイルを特定する。倫理委員会の承認を得ることに時間が要してしまった。頭頸部は視覚、聴覚、平衡覚、嗅覚、味覚などの感覚、音声言語によるコミュニケーション、呼吸、摂食嚥下など様々な役割を担っている。従って頭頸部に発生した悪性腫瘍に対しては、癌の根治とともにこれら機能(QOL)の維持が求められる。根治とQOLの維持という2つの命題を両立させるには、早期発見・早期治療がなによりの方略だが、頭頸部癌の多くは進行癌であり、約50%に再発がみられる。現在、頭頸部癌の腫瘍マーカーとしては、血清中のsquamous cell carcionoma (SCC)抗原が用いられているが、その感度は40%程度であり臨床現場では実用的とは言いがたく、より感度の高い腫瘍マーカーの登場が望まれる。本研究は頭頸部腫瘍患者の血液から検出可能な新たなバイオマーカーの候補を予備的に探索することを目的として計画し、以下の方法で研究を実施した。方法:神戸大学医学部附属病院耳鼻咽喉科頭頸部外科に入院する患者の内、頭頸部腫瘍と診断され手術治療を受ける患者を対象とし、手術室において全身麻酔導入後に手術執刀開始直前および腫瘍切除後に、血液を採取する。手術前、および手術後の血液を採取し血清を分離する。その後、マイクロRNAを抽出してマイクロアレイを行いサンプル中に存在するマイクロRNAについて網羅的に探索する。また代謝物(メタボローム)についてもガスクロマトグラフ質量分析計を用いて網羅的に測定する。得られたデータを臨床情報や手術摘出標本から得られた情報と比較検討し、新たなバイオマーカーを探索する。結果:培養細胞を用いたパイロットスタディーによりマイクロRNA抽出技術を確立した。神戸大学臨床研究倫理審査委員会の承認を得て、現在、症例集積中である。得られた腫瘍特異的なマーカーをプロモーターとして組み込んだアデノウルスベクターによる遺伝子治療の開発に利用する1)頭頸部癌腫瘍組織の採取:我々の施設で手術治療を受ける頭頸部癌患者を対象とする。

消化酵素を含む培地で約24時間処理後に、プレートへ播種する。一晩100,000 xgで超遠心分離することによりエクソソームを除去した血清を培地に加え、48時間培養した後に培養上清を採取し、エクソソームの単離過程へ移る。培養上清内には、腫瘍細胞のみから分泌されたエクソソームが含まれており、血液、唾液、鼻汁内、それぞれの体液中のエクソソームの構成と比較する。2)エクソソーム単離:300xg,および2000xgの低速で二度遠心分離し上清を採取する。その後0.80μmのフィルターで濾過し他の小胞を除去する。さらに80分間100,000xgの超遠心分離を行い、沈殿したペレットからエクソソームを単離する。単離したエクソソームはナノサイト(カンタムデザイン社)等を用いて、小胞のサイズや濃度を確認する。3)miRNAの抽出:単離したエクソソームからQUIAGEN社のmiRNeasy mini kit等を用いてmiRNAの抽出を行う。抽出したmiRNAはBioanalyzer (Agilent社)等を用い、RNAの品質評価を行う。4)RNAシーケンス:得られたmiRNAは次世代シーケンサーを用いてRNAシーケンスを行い網羅的な解析を行う。5)統計解析:得られたRNA情報は、それぞれの組織型や病期といった臨床情報に加え、Ki67など病理学的な悪性度などの情報とも照合し統計学的な処理を行う。並行して、健常人または良性腫瘍で手術を受けた患者から得た検体をコントロールとして用いた解析も行う。それぞれの組織型や予後に関わるマーカーとなり得るmiRNA発現プロファイルを特定する。耳鼻咽喉科頭頸部外科
近赤外領域発光性希土類金属錯体内包シリカナノ粒子を用いる蛍光細胞イメージング

蛍光性のシリル化希土類金属錯体が、ホルミル基を有する希土類金属錯体と3-アミノプロピルトリエトキシシラン間のシッフ塩基形成反応を用いる簡便な手法により得られた。その錯体を用い、逆ミセル法によって希土類金属錯体化学修飾シリカナノ粒子(R-SNPs)を合成した。光安定性、pH依存性、蛍光寿命などの蛍光特性について、シリカナノ粒子内に固定化された錯体では錯体単体のときと比較して大幅に性能が向上した。また、R-SNPsは優れた水分散性を示し、擬似生体環境中においてもほとんど凝集しなかった。さらにR-SNPsは、アフリカミドリザル腎臓由来細胞の蛍光イメージング用のラベル化剤として用いることができた。文献を参考にして合成したホルミル基を有するテルビウム錯体を、3-アミノプロピルトリエトキシシランと反応させ、シッフ塩基を介してトリエトキシシリル基を希土類金属錯体に導入した。続いて、この錯体をトリトンX-100により逆ミセルを形成させたシクロヘキサンと1-ヘキサノールの混合溶液に加え、テトラエトキシシランとの共重合により、テルビウム錯体内包シリカナノ粒子を作製した。得られたナノ粒子は黄緑色発光を示し、走査型電子顕微鏡観察により比較的単分散であること(平均粒径:50 nm)を確認した。このナノ粒子の水分散液の動的光散乱測定においても走査型電子顕微鏡で観察したときと同程度の粒径分布が示されたことから、得られたナノ粒子は良好な水分散性を示すことが明らかになった。さらに、作製したナノ粒子は水溶液中で長時間の紫外光照射やpH変化に対しても安定した蛍光を示し、蛍光寿命測定では溶液中の希土類金属錯体に比べ、寿命が約2倍長くなることが示された。以上の結果は、テルビウム錯体が化学結合によってシリカナノ粒子に内包されることで、水分子との接触が著しく阻害されることに基づいている。また、アフリカミドリザル腎臓由来細胞に今回作製したナノ粒子を取り込ませたところ、細胞環境下においても目視で確認できる程度の蛍光を確認できた。今後の課題としては、生体透過性のより高い近赤外領域で発光する物質をシリカナノ粒子に内包し、実用性の高い蛍光細胞イメージング剤を開発することである。実用性の高い蛍光細胞イメージング剤の開発を目指して、生体透過性に優れる近赤外領域で発光する蛍光性ナノ粒子の開発を行った。一般的に、近赤外領域で得られる蛍光は強度が比較的低いことが知られていることから、本年度は金ナノロッドの表面プラズモン現象を利用して有機蛍光色素の近赤外蛍光を効果的に増強することを試みた。文献記載の方法に従って、中空シリカナノチューブを合成し、さらにそれを鋳型として用い、塩化金酸を還元することによってシリカ層で覆われた金ナノロッドを作製した。中空シリカナノチューブの合成時において、用いる界面活性剤の親水基の長さを変更することでアスペクト比の異なる金ナノロッドを二種類合成した。得られたナノ粒子の形状を透過型電子顕微鏡により観察したところ、金ナノロッドのアスペクト比は2.3および3.3であることを確認した。また、吸収スペクトルを測定したところ、アスペクト比の大きな金ナノロッドの方がより長波長側に吸収を示すことがわかった。続いて、シリカ層に近赤外蛍光性色素(ナイルブルー)を静電相互作用によって吸着させ、さらにテトラエトキシシランのゾルーゲル重合反応を行うことで、色素をシリカ表面に固定した。この際、中空のシリカナノチューブに対しても同様の色素固定化反応を行い、両者の蛍光強度を比較することで、金ナノロッドの表面プラズモン現象による色素の蛍光増強効果について定量的に検討した。結果として、アスペクト比が3.3の金内包シリカナノロッドの方が蛍光増強効果が大きく、ナイルブルーの660 nmにおける蛍光強度を約4倍増強できることが示された。今後の目標としては、本年度の研究成果で得られた知見を活かして、近赤外領域で発光するネオジム錯体を金ナノロッドの近傍のシリカ層に固定し、金ナノロッドの表面プラズモン現象によって、ネオジム錯体由来の近赤外蛍光を効果的に増強することを目指す。実用性の高い蛍光細胞イメージング剤の開発を目指して、生体透過性に優れる近赤外領域で発光するネオジム錯体内包シリカナノ粒子の開発を行った。本申請1年目に、ホルミル基を有するテルビウム錯体を用いて水溶液中で優れた蛍光特性を示すテルビウム錯体内包シリカナノ粒子を合成できたことから、本年では、酢酸ネオジム一水和物(希土類金属)、エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩二水和物(錯形成部位)および5-ホルミルサリチル酸(希土類金属のアンテナ部位およびシリカナノ粒子への結合部位)から、ホルミル基を有するネオジム錯体を合成した。重メタノール溶液中において蛍光スペクトルを測定したところ、励起波長を585 nm(4I9/2→2G7/2)としてネオジムイオンを直接励起したときでは、わずかであるがネオジムイオンに由来する蛍光ピークが観測できたが、一方でホルミル基の吸収ピークで励起した場合では、ネオジムイオンに由来する蛍光ピークを全く確認できなかった。つまりこの場合では、ホルミル基がネオジムイオンのアンテナ部位として有効に機能していないことがわかった。

そこで本申請2年目で得られた結果を基に、ホルミル基を有するネオジム錯体を金ナノロッド近傍のシリカ層に固定し、金ナノロッドの表面プラズモン共鳴に由来する増強電場によってネオジムイオンに由来する蛍光(ネオジムイオンの直接励起)を増強することについて検討したが、現在のところ十分な結果は得られていない。今後の目標としては、金ナノロッドのサイズや形状を制御することで蛍光増強効果を最大限高めて、水溶液中においても十分に検出可能な発光を示すネオジム錯体内包シリカナノ粒子を合成し、蛍光細胞イメージング剤として応用することである。蛍光性のシリル化希土類金属錯体が、ホルミル基を有する希土類金属錯体と3-アミノプロピルトリエトキシシラン間のシッフ塩基形成反応を用いる簡便な手法により得られた。その錯体を用い、逆ミセル法によって希土類金属錯体化学修飾シリカナノ粒子(R-SNPs)を合成した。光安定性、pH依存性、蛍光寿命などの蛍光特性について、シリカナノ粒子内に固定化された錯体では錯体単体のときと比較して大幅に性能が向上した。また、R-SNPsは優れた水分散性を示し、擬似生体環境中においてもほとんど凝集しなかった。さらにR-SNPsは、アフリカミドリザル腎臓由来細胞の蛍光イメージング用のラベル化剤として用いることができた。本年度は、近赤外領域で発光する希土類金属錯体のモデル化合物として、まずは、近赤外蛍光性色素(ナイルブルー)をシリカ粒子内に固定化した。一般的に、近赤外領域で得られる蛍光は強度が比較的低いことが知られていることから、金ナノロッドの表面プラズモン現象を利用して色素の近赤外蛍光を増強することを試み、結果として、増強された近赤外蛍光を得ることができた。この原理は、希土類金属錯体にも適用できると考えられる。このように材料合成に関しては進展が見られたが、物性等に関する評価が遅れているため、「やや遅れている。」とした。分析化学今後の方針としては、近赤外領域で発光するネオジム錯体をシリカナノ粒子内に固定化し、さらに金ナノロッドの表面プラズモン現象を利用してネオジム錯体由来の近赤外蛍光を効果的に増強することを試みる。蛍光特性に特に優れるナノ材料が得られたならば、それらを細胞内に導入して、蛍光細胞イメージング能について検討する。可視光領域の発光ではあるが、目標である希土類金属(テルビウム)錯体内包シリカナノ粒子を作製できたことによる。残りの期間で、近赤外領域で発光する蛍光性シリカナノ粒子を開発する。今後の方針としては、生体透過性のより高い近赤外領域で発光する物質をシリカナノ粒子に内包し、実用性の高い蛍光細胞イメージング剤を開発することである。特に近赤外領域で発光する物質は蛍光強度が低いために、効果的な光増強ができるように材料設計を行なう。
整群環のイデアルの分類について

本研究の成果については,次元部分群問題に対するほぼ完全な解決が得られそうであることを踏まえて,次元部分群問題を二通りの方向で拡張することを考察した.つまり,与えられた群Gに対して,Gの整数環Z上の整群環をZGとし,Δ(G)をZGの添加イデアル,Δ^n(G)=(Δ(G))^nをとするGの任意の正規部分群Hに対して,次の二つの問題が提起されている。2) G∩(1+Δ^n(G)+Δ(H)) :一般化された次元部分群問題これらの問題に対して,次の部分群の構造を決定した.また,G/Hが基本p-群の場合において,一般のnについてここで,U (n), V (n)は部分群Hによって決められるGのある部分群である.本研究の成果については,次元部分群問題に対するほぼ完全な解決が得られそうであることを踏まえて,次元部分群問題を二通りの方向で拡張することを考察した.つまり,与えられた群Gに対して,Gの整数環Z上の整群環をZGとし,Δ(G)をZGの添加イデアル,Δ^n(G)=(Δ(G))^nをとするGの任意の正規部分群Hに対して,次の二つの問題が提起されている。2) G∩(1+Δ^n(G)+Δ(H)) :一般化された次元部分群問題これらの問題に対して,次の部分群の構造を決定した.また,G/Hが基本p-群の場合において,一般のnについてここで,U (n), V (n)は部分群Hによって決められるGのある部分群である.Gを群とし、G=γ_1(G)⊃γ_2(G)⊃・・・⊃γ_n(G)⊃γ_<n+1>(G)⊃・・・をGの降中心列とする。ZGを整数環Z上の群Gの群環、△(G)をZGの添加イデアルとする。1937年に提起された、群論における古典的な問題、次元部分問題がある。それは、次の正規部分群の構造を決定することである:とくにn=1、2、3に対しては、D_n(G)=γ_n(G)であることは、よく知られているが、これを次のように拡張する。HをGの正規部分群として、さらに、を決定した。Gを群とし、G=γ_1(G)≧γ_2(G)≧・・・≧γ_n(G)≧γ_<n+1>(G)≧・・・をGの降中心列とする。1937年に提起された、群論における古典的な問題、次元部分群問題がある。それは、次の正規部分群の構造を決定することである:これを次のように一般化する。HをGの正規部分群として、次の正規部分群の構造を決定することである:n=1,2,3については、D_n(G,H)の構造は決定されている。ここでは、G/Hが基本アーベルp-群であるとき、すべてのn≧2について、D_n(G,H)の構造を決定した。さらに、次の正規部分群の構造をも決定した:本研究の成果については,次元部分群問題に対するほぼ完全な解決が得られそうであることを踏まえて,次元部分群問題を二通りの方向で拡張することを考察した.つまり,与えられた群Gに対して,Gの整数環Z上の整群環をZGとし,Δ(G)をZGの添加イデアル,Δ^n=(Δ(G))^nをとする.Gの任意の正規部分群Hに対して,次の二つの問題が提起されている。2)G∩(1+Δ^n(G)+Δ(H):一般化された次元部分群問題これらの問題に対して,次の部分群の構造を決定した.また,G/Hが基本p-群の場合において,一般のnについてここで,U(n),V(n)は部分群Hによって決められるGのある部分群である。