hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ディストニックカチオンラジカルの生成因子と特有な反応の解明

1.1,1-ジアリールエテンラジカルカチオンの反応性:標題エテンを酸素,またはアルゴン雰囲気下,9,10-ジシアノアントラセンを増感剤とした光誘起電子移動(PET)反応に付した.2位置換基として嵩高い基を有し,1位置換基としてp位に強力な電子供与性基を有したフェニル,他方の1位置換基としてp-メチルフェニル基を有したエテンは,二重結合の片道異性化を示した.増感剤の効果から,スーパーオキシドの関与が示唆された.分子軌道計算から,片道異性化するカチオンラジカル種のみディストニックな構造(分離型カチオンラジカル)が最適化された.他方のエテンでは通常のプロペラ型構造が最適化された.これらカチオンラジカルが活性酸素と相互作用しEからZに,他方ZはZのまま反応が進行し,結果的に片道異性化が誘起されたと考えられる.2.1,1-ジアリールケトンオキシムO-メチルエーテルラジカルカチオンの反応性:標題化合物またはその前駆体オキシムに,再結晶でシン,アンチが分離できるものがあった.こうして得られた単一幾何異性体のPET反応を検討した.その結果,アリール基の性質に応じてPET片道異性化や三重項双方向異性化,直接光励起による片道異性化など,その光反応性は大いにアリール基の性質に依存したものであった.またその際片道異性化する基質では,分子軌道計算により,p-メチルフェニル基からの水素シフトにより生成するカチオンラジカルが,さらに安定とわかった.このことを,重水素ラベル実験によって確認した.3.2-フェニル-3H-インドール1-オキシドの光反応性:直接光反応では,脱酸素化による2-フェニルインドールの生成を認めた.他方PET反応では,基質の原子価異性化によるオキサジリジンの生成を経て,カルボニルイミンの生成を示唆する結果を得た.1.1,1-ジアリールエテンラジカルカチオンの反応性:標題エテンを酸素,またはアルゴン雰囲気下,9,10-ジシアノアントラセンを増感剤とした光誘起電子移動(PET)反応に付した.2位置換基として嵩高い基を有し,1位置換基としてp位に強力な電子供与性基を有したフェニル,他方の1位置換基としてp-メチルフェニル基を有したエテンは,二重結合の片道異性化を示した.増感剤の効果から,スーパーオキシドの関与が示唆された.分子軌道計算から,片道異性化するカチオンラジカル種のみディストニックな構造(分離型カチオンラジカル)が最適化された.他方のエテンでは通常のプロペラ型構造が最適化された.これらカチオンラジカルが活性酸素と相互作用しEからZに,他方ZはZのまま反応が進行し,結果的に片道異性化が誘起されたと考えられる.2.1,1-ジアリールケトンオキシムO-メチルエーテルラジカルカチオンの反応性:標題化合物またはその前駆体オキシムに,再結晶でシン,アンチが分離できるものがあった.こうして得られた単一幾何異性体のPET反応を検討した.その結果,アリール基の性質に応じてPET片道異性化や三重項双方向異性化,直接光励起による片道異性化など,その光反応性は大いにアリール基の性質に依存したものであった.またその際片道異性化する基質では,分子軌道計算により,p-メチルフェニル基からの水素シフトにより生成するカチオンラジカルが,さらに安定とわかった.このことを,重水素ラベル実験によって確認した.3.2-フェニル-3H-インドール1-オキシドの光反応性:直接光反応では,脱酸素化による2-フェニルインドールの生成を認めた.他方PET反応では,基質の原子価異性化によるオキサジリジンの生成を経て,カルボニルイミンの生成を示唆する結果を得た.1,1-ジアリールエテン類から誘導されたラジカルカチオン種の反応性:広汎なアリール基を有するエテンをマクマリーカップリングで合成した。それら基質を酸素、またはアルゴン雰囲気下、9,10-ジシアノアントラセンを増感剤とした光誘起電子移動(PET)反応に付した。2-位置換基として嵩高いt-ブチルを有し、1-位置換基としてモノp-メトキシ、同ヒドロキシ及び同N, N-ジメチルアミノフェニル基を有したジアリールエテンのみ、顕著な二重結合のトランスからシスへの片道異性化を示した。反応経時変化の定量的解析から、酸化分解が平行するが片道異性化はそれより速い事を明らかにした。また増感剤の効果(電子移動型、三重項エネルギー移動型、色素増感型)を検討し、活性酸素種としてスーパーオキシドラジカルの妥当性が示唆された。詳細な分子軌道計算から、片道異性化するラジカルカチオン種のみディストニックな構造(共平面のスチレン型非局在化カチオンに、孤立したフェニルラジカル)が最適化された。他方シス置換エテンでは通常のプロペラ型構造(t-ブチル基はジアリールとの立体障害回避のため、平面1,1-ジアリールメタン分子面に対しスタッギャード配座をとる)が最適化された。これらラジカルカチオンが活性酸素と相互作用しトランスからシスに、他方シスはシスのまま反応が進行し、結果的に片道異性化が誘起されることを明らかにした。1,1-ジアリールケトンオキシムO-メチルエーテルから誘導されたラジカルカチオン種の反応性:標題化合物の前駆体オキシムに再結晶でシン、アンチが分けられるものの存在を見出した。

これらオキシムから誘導したオキシムエーテルのシン、アンチそれぞれのPET反応を検討した。その結果、アリール基の性質に応じてPET片道異性化や三重項双方向異性化、直接光励起による片道異性化など、その光反応性は大いにアリール基の性質に依存したものであることを見出した。1酸素雰囲気下、9,10-ジシアノアントラセン(DCA)を増感剤としたベンゾフェノンオキシムエーテル類の光誘起電子移動(PET)反応は、炭素-窒素二重結合の異性化を起こした。その際、一方のアリールが強い電子供与性基、他方をp-メチルフェニルとした場合、オキシムエーテル類はZ体に大きく偏よった光定常状態比(PSS_<E/Z>)を示した。本研究では、以下の知見からディストニックラジカルカチオン(DRC)が重要な中間体であることを明らかにした。(1)前駆体オキシムは、分別再結晶によりある程度EおよびZ体を分離できた。これをさらにO-アルキル化して6090%純度の各々の試料を得た。(2)これらを上記反応条件下光照射したところ、双方向異性化の挙動を示した。特にE/Z(=1/1)混合物で片道異性化とみなした系も、PSS_<E/Z>=0.04の双方向異性化と判断された。この特異な光定常状態比を示す場合、p-メチルフェニル基の存在が重要だった。(3)そこでこの置換基を有したオキシムエーテルラジカルカチオン類の半経験的分子軌道計算を実施した。その結果中性分子の構造に基づいて最適化されたラジカルカチオンより、p-メチルフェニル基をベンジルラジカルとした構造を有するラジカルカチオンの方が生成熱において有利であった。この中間体生成には、ラジカルカチオン状態での水素ラジカル移動を要する。(4)前項の水素ラジカル移動を確認する目的で、p-メチル-d_3置換体を合成し、光反応における重水素効果について検討した。一次の重水素効果が認められ、こうして生成したラジカルカチオン種がまさにDRCと考えられる。2 2-フェニルインドール-1-オキシドのPET反応を検討した。脱離した酸素は、基質自身によりヒドロキシ基として捕捉された。この脱酸素化反応では、原子状酸素が脱離したと考えられる。光増感電子移動(PET)による,1,1-ジ置換ベンゾフェノンオキシムO-メチルエーテルのC=N結合における片道異性化挙動について,ディストニックカチオンラジカル(分離型カチオンラジカル)の生成を提案した.本研究では,その考えを検証するため,C=N結合の塩基性N原子に拮抗しうるベンゼン環上N原子を有する1-(p-ジメチルアミノ)-1-(p-メチルアミノ)ベンゾフェノンオキシムO-メチルエーテル(1)の反応性を研究した.化合物1のアリール基の置換形式から光反応は片道異性化を期待したが,実際は双方向異性化であった.鍵中間体のカチオンラジカルについて非経験的方法(ab initio法)では,1のアミン窒素への水素ラジカル付加体(1-AmH)も1のイミン窒素への水素ラジカル付加体と同程度の安定性を有することが示唆された.観察された反応性は,こうした1-AmHの関与によるのではないかと考察した.またカチオンラジカルの生成を経て,活性酸素種を生成すると期待して,2-フェニル-3H-インドール1-オキシド(2)の光反応を検討した.直接光反応(>280nm)のUV-VISスペクトルによる検討では,スペクトルは等吸収点をもって減衰し,新たに260nm付近に吸収の増加を認めた.
カルボニルイリドの1,3-双極付加環化反応を機軸とする含酸素多環式化合物の合成

ザラゴジン酸類は1992年にメルク社及びグラクソ社、1993年に東京農工大/三菱化成から単離、構造決定された化合物群である。これらの化合物はスクアレン合成酵素に対し極めて強い阻害活性を示すため、高脂血症治療薬開発のためのリード化合物として注目されているが、その肝毒性から医薬品として用いることはできない。そこで我々は各種類縁体の合成を可能にする柔軟な合成法を目指し、カルボニルイリドの1,3-双極付加環化反応を機軸とする新ルートの開発を行った。すなわち、カルボニルイリド前駆体としてα-ジアゾエステルを用い、Rh_2(OAc)_4存在下、3-ブチン-2-オンを求双極子剤として用いると付加環化生成物が完璧な立体選択性で得られることを見出した。クロスメタセシスによるアルキル側鎖の伸長などを行ってザラゴジン酸Cの全合成を達成した。本合成法を用いれば、C1位アルキル側鎖のC3'位にメチレンを持つザラゴジン酸Aの全合成も可能である。種々検討の結果、クロスメタセシス生成物のC4'位をブロモメチルジメチルシリル化し、続くラジカル環化反応と玉尾酸化によりC3'位にヒドロキシメチル基を導入することに成功した。その後の第一級水酸基の脱離などは収率良く進行し、ザラゴジン酸Aの全合成を達成することができた。ザラゴジン酸類の全合成ルートに従えば、コア部を修飾した誘導体合成にも展開可能である。その一例として、2位酸素原子をメチレンで置換し、活性発現には重要でないとされるC3位カルボキシル基を除去した炭素誘導体の合成を行った。鍵段階である1,3-双極付加環化反応についてはRh_2(NHAc)_4を触媒として用いると収率86%で付加環化生成物を与えることが分かった。その後、ラセミ体の光学分割以外は全合成ルートに従って官能基変換を行い、炭素類縁体の両鏡像異性体を合成した。合成した誘導体のスクアレン合成酵素阻害活性はザラゴジン酸Cの約20分の1(IC_<50>=88±20nM)であり、鏡像異性体は阻害活性を示さないことが明らかとなった。
脳内神経伝達物質レセプタ-メカニズムー基礎と臨床

ラット脳における興奮性アミノ酸受容体の加齢による変化を調べた。また、コレシストキニンの脳内遺伝子発現に及ぼす影響を観察した(鬼頭)。大脳皮質においてムスカリン刺激によるイノシト-ルリン脂質代謝促進及びアデニル酸シクラ-ゼ活性抑制反応に対して、高カリウムによる膜脱極の影響を検討した(内田)。セロトニン受容体各サブタイプの細胞内伝達機構をアフリカツメガエル卵母細胞の系を用いて調べた。またカテコ-ルアミンやNMDAなどの受容体の老化に伴う変化を明らかにした(野村)。NMDA受容体チャンネル機能を受容体結合実験により検討し、本受容体のサブタイプの存在を示唆した(米田)。GABA_B受容体の細胞内応答を明らかにすると共に、脳シナプス膜からの可溶化・精製を行った(栗山)。ヒスタミンH_2受容体の情報伝達系において、脳と右心房で膜リン脂質のメチル化反応が重要な役割を果たしていることを見い出した(瀬川)。オピオイドレセプタ-のμ、κ、δサブタイプとGTP結合蛋白質との機能的連関を解明した(佐藤)。神経伝達物質受容体の遺伝子発現を調べ、GABA_A受容体やグリシン受容体の多様性、大脳皮質ニュ-ロテンシン受容体の発生における役割の重要性を示した(遠山)。オピオイド受容体に対する種々のリガンドを合成し、3ーニトロー2ーピペリジンスルフィニル基を持つダイノルフィン誘導体が強力なκ受容体のアゴニストであることを見い出した(高柳)。老化及び虚血に伴う各種受容体の変化と薬物による改善を観察した(小川)。神経ペプチドとしてのエンドセリンの役割を明らかにした(金澤)。GABA_A受容体機能を変化させる薬物を線条体各部位に微量注入し、動物の行動を観察することにより、線条体内での機能の違いを明らかにした(吉田)。脳内NMDA受容体の加齢に伴う変化をin vitroオ-トラジオグラフィ-により観察した(野本)。脳内の種々の神経伝達物質及び神経ペプチド受容体の情報伝達機構を神経薬理学的立場から検討した。興奮性アミノ酸受容体の加齢に伴う変化をサブタイプ別に観察し、グリシン受容体が老化に伴う神経機能の低下に最も関与している可能性を示唆した(鬼頭)。中枢神経系におけるムスカリン様受容体反応に対する脱分極の効果を調べ、神経膜興奮は細胞外カルシウムの流入を通じて受容体反応をコントロ-ルしていることを示唆した(内田)。ラット脳内のセロトニン受容体について、サブタイプごとに細胞内情報伝達系を生化学的、電気生理学的に明らかにした(野村)。ラット脳からNMDA受容体複合体をデオキシコ-ル酸を用いて可溶化した(米田)。脳内のGABA_B受容体の二次情報伝達機構を明らかにした。またこの受容体を可溶化、精製した(栗山)。ヒスタミンH_2受容体の情報伝達機構には、膜リン脂質のN-メチル化反応が重要な役割を果たしていることを見いだした(瀬川)。μオピオイド受容体において、G蛋白との相互関連部位及びAキナ-ゼにより調節を受ける部位を生化学的実験からとらえた(佐藤)。β-アドレナ-ジック受容体、GABA_A受容体のα及びβサブユニットの脳内分布を免疫組織化学とin situ hybridizationにより観察した(遠山)。脳動脈と末梢動脈での薬物反応に対する加齢の影響を調べた(高柳)。ムスカリン性アセチルコリン受容体やソマトスタチン受容体の老齢動物脳における変化と薬物による修復の可能性について検討した(小川)。

血管収縮ペプチドであるエンドセリンが視床下部-下垂体後葉系に存在することを確認し、神経内分泌ホルモンの放出を調節したり血圧維持や水分代謝などにかかわっている可能性を示唆した(金澤)。テトラハイドロイソキノリンを慢性的に動物に投与し、黒質線条件ドパミンニュ-ロンに対する影響を観察した(吉田)。脳内にコレシストキニンを投与した際の原癌遺伝子産物Fosの発現を調べ、コレシストキニンはFosの発現を抑制する方向へ働くことを認めた(鬼頭)。モルモット縦走筋での細胞内Ca^<2+>の動態に対するカルバコ-ルの作用を調べ、細胞外からのCa^<2+>流入と細胞内からの遊離についてその機序を明らかにした(内田)。老化促進マウス脳でのNMDA受容体の結合と機能の変化を観察した。また、NMDA受容体のリン酸化による調節についても調べた(野村)。NMDA受容体は、ラット脳内において海馬・大脳皮質と小脳では性質が異なることを示し、サブタイプの存在を示唆した(米田)。GABA_B受容体を精製し、その薬理学的性質をとらえた。この受容体は糖蛋白であり、Ca^<2+>による調節を受けることを認めた(栗山)。モルモット右心房におけるヒスタミンの陽性変時作用にリン脂質メチル化反応が関与していることを見い出した(瀬川)。モルモット線条体と回腸を比較し、オピオイドδ受容体とGTP結合蛋白質との連関様式が異なっていることを認めた(佐藤)。GABA_A受容体の各サブユニットのin situ hybridizationにより、それぞれの脳内分布・発生を調べ、GABA_A受容体の多様性を示した(遠山)。Npys基を持つダイノルフィン誘導体を合成し、これが非可逆的な強いオピオイドκアゴニスト活性を有することを見い出した(高柳)。スナネズミを一過性脳虚血に陥らせ、ムスカリン性アセチルコリン受容体とNMDA受容体の変化を観察し、それに対する塩酸ビフェメランの改善効果をとらえた(小川)。視床下部ー下垂体後葉系に局在するエンドセリンが生理的刺激によって放出される神経ホルモンであることを示唆した(金澤)。GABA_A受容体機能を変化させるビキュキュリンとピクロトキシンをネコの線条体に微量注入し、行動の変化をとらえた(吉田)。脳内NMDA受容体の加齢に伴う変化をin vitroオ-トラジオグラフィ-により観察した(野本)。
歯髄再生過程における低分子熱ショック蛋白Hsp25と抗原提示細胞の相互的役割

1.歯牙再植後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割再植歯髄のHsp25発現をみると,血行の遮断により,象牙芽細胞は再植後1日でHsp25発現を失うが,血行が回復する再植後5日までに,Hsp25強陽性の細胞が歯髄・象牙質界面に配列し,その後多量の象牙質形成を認めた.以上より,Hsp25強陽性を示す象牙芽細胞の変性は,細胞外へのHsp25タンパク質の流出を引き起こし,抗原提示細胞の遊走を含む迅速な炎症が惹起されることが明らかになった.2.窩洞形成後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割窩洞形成により傷害を受けた象牙芽細胞はHsp25免疫陽性を持続していたが,12時間後までに歯髄・象牙境のHsp25免疫反応は消失した.しかしながら,傷害を受けた部位の歯髄・象牙境から離れている部位では,明らかな細胞突起をもたない円形の細胞がHsp25免疫陽性を維持していた.この陽性細胞の存在は細胞極性が失われているものの窩洞形成後にも象牙芽細胞が生存していることを意味すると思われ,72時間後には,新しく分化した象牙芽細胞が歯髄・象牙境に配列し,Hsp25免疫陽性を示した.歯科用レーザーによる窩洞形成では,歯髄・象牙質界面に好中球浸潤と腫瘍形成が惹起され歯髄の治癒が遅延することが明らかとなった.以上の結果より,象牙芽細胞における高濃度のHsp25タンパク質は,象牙芽細胞の破壊後に迅速な抗原提示細胞の遊走を促し,再生象牙芽細胞の分化を含む歯髄の治癒に重要な役割を担っていると推測できる.また,レーザーによる窩洞形成では窩洞面にスメアー・レイヤーが形成されないことが明らかになっており,口腔内からの細菌侵入により歯髄内に腫瘍形成が惹起され,タービンによる窩洞形成と異なる結果が得られた.1.歯牙再植後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割再植歯髄のHsp25発現をみると,血行の遮断により,象牙芽細胞は再植後1日でHsp25発現を失うが,血行が回復する再植後5日までに,Hsp25強陽性の細胞が歯髄・象牙質界面に配列し,その後多量の象牙質形成を認めた.以上より,Hsp25強陽性を示す象牙芽細胞の変性は,細胞外へのHsp25タンパク質の流出を引き起こし,抗原提示細胞の遊走を含む迅速な炎症が惹起されることが明らかになった.2.窩洞形成後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割窩洞形成により傷害を受けた象牙芽細胞はHsp25免疫陽性を持続していたが,12時間後までに歯髄・象牙境のHsp25免疫反応は消失した.しかしながら,傷害を受けた部位の歯髄・象牙境から離れている部位では,明らかな細胞突起をもたない円形の細胞がHsp25免疫陽性を維持していた.この陽性細胞の存在は細胞極性が失われているものの窩洞形成後にも象牙芽細胞が生存していることを意味すると思われ,72時間後には,新しく分化した象牙芽細胞が歯髄・象牙境に配列し,Hsp25免疫陽性を示した.歯科用レーザーによる窩洞形成では,歯髄・象牙質界面に好中球浸潤と腫瘍形成が惹起され歯髄の治癒が遅延することが明らかとなった.以上の結果より,象牙芽細胞における高濃度のHsp25タンパク質は,象牙芽細胞の破壊後に迅速な抗原提示細胞の遊走を促し,再生象牙芽細胞の分化を含む歯髄の治癒に重要な役割を担っていると推測できる.また,レーザーによる窩洞形成では窩洞面にスメアー・レイヤーが形成されないことが明らかになっており,口腔内からの細菌侵入により歯髄内に腫瘍形成が惹起され,タービンによる窩洞形成と異なる結果が得られた.1.歯牙再植後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割Hsp25強陽性を示す象牙芽細胞は再植後の血行の遮断により,1日後にはHsp25発現を失い,血行が回復する再植後5日後までに,複数の突起をもつHsp25強陽性の細胞が歯髄・象牙境に配列し,その後多量の修復象牙質形成が見られた.一方,骨様組織置換群では,歯髄・象牙境にHsp25陽性細胞が観察されなかった.以上の結果より,Hsp25が再植後の再生象牙芽細胞に特異的に発現することが示され,歯髄間葉細胞の象牙芽細胞への最終分化にHsp25が重要な役割を果たすことが示された.2.窩洞形成後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割窩洞形成により傷害を受けた象牙芽細胞はHsp25免疫陽性を持続していたが,12時間後までに歯髄・象牙境のHsp25免疫反応は消失した.しかしながら,傷害を受けた部位の歯髄・象牙境から離れている部位では,明らかな細胞突起をもたない円形の細胞がHsp25免疫陽性を維持していた.

この陽性細胞の存在は細胞極性が失われているものの窩洞形成後にも象牙芽細胞が生存していることを意味すると思われ,72時間後には,新しく分化した象牙芽細胞が歯髄・象牙境に配列し,Hsp25免疫陽性を示した.以上の結果より,象牙芽細胞における高濃度のHsp25蛋白は,象牙芽細胞の破壊後に迅速な抗原提示細胞の遊走を促し,歯髄の治癒に重要な役割を担っていると推測できる.窩洞形成や歯牙再植後の歯髄再生過程において,歯髄・象牙境に抗原提示細胞が一過性に出現することから,Hsp25蛋白と抗原提示細胞の相互作用が歯髄侵襲後の迅速な象牙芽細胞分化に一役を担っていると考えられる.高濃度のHsp25蛋白をもった象牙芽細胞を備えた歯髄は免疫防御機能が高い組織であることが示された.1.歯牙再植後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割再植歯髄のHsp25発現をみると,血行の遮断により,象牙芽細胞は再植後1日でHsp25発現を失うが、血行が回復する再植後5日までに,Hsp25強陽性の細胞が歯髄・象牙質界面に配列し,その後多量の象牙質形成を認めた.免疫染色を浮遊切片で行うと再植後1日で象牙芽細胞におけるHsp25発現が消失したのに対し,貼り付け法で行うと,血行が回復していない部位の変性象牙芽細胞層にHsp25タンパク質が局在することが明らかになった.以上より,Hsp25強陽性を示す象牙芽細胞の変性は,細胞外へのHsp25タンパク質の流出を引き起こし,抗原提示細胞の遊走を含む迅速な炎症が惹起されることが明らかになった.2.窩洞形成後の歯髄再生過程におけるHsp25と抗原提示細胞の相互的役割歯科用レーザーによる窩洞形成後の歯髄再生過程をタービンによる窩洞形成による結果と比較検討した.両実験系とも窩洞形成により傷害を受けた象牙芽細胞はHsp25免疫陽性を持続していたが,12時間後までに歯髄・象牙質界面のHsp25免疫反応は消失した.しかしながら,タービンによる窩洞形成では72時間後に新しく分化した象牙芽細胞が歯髄・象牙質界面に配列しHsp25免疫陽性を示したのに対し,レーザーによる窩洞形成では,歯髄・象牙質界面に好中球浸潤と膿瘍形成が惹起され歯髄の治癒が遅延することが明らかとなった.以上の結果より,象牙芽細胞における高濃度のHsp25タンパク質は,象牙芽細胞の破壊後に迅速な抗原提示細胞の遊走を促し,再生象牙芽細胞の分化を含む歯髄の治癒に重要な役割を担っていると推測できる.また,レーザーによる窩洞形成では窩洞面にスメアー・レイヤーが形成されないことが明らかになっており,口腔内からの細菌侵入により歯髄内に膿瘍形成が惹起され,タービンによる窩洞形成と異なる結果が得られた.
中枢神経作動薬の新しい作用部位としてのシナプス前異種受容体とその遊離調節機構

脳各部位から調製したシナプトゾーム分画を潅流し、遊離された神経伝達物質を測定するという方法により、各種薬物のプレシナプス・レベルでの影響が検討できる。既に開発していた微量アミノ酸測定法の一部を自動化し、大脳皮質神経終末からのアスパラギン酸(Asp)、グルタミン酸(Glu)、γ-アミノ酪酸(GABA)の遊離量を調べた。非刺激時にはそれぞれ18、70、15pmol/min/mgタンパクのアミノ酸が一定して遊離されており、さらに30mM KClを2分間潅流することにより脱分極刺激を与えると、それぞれの遊離が40、200、30pmol/min/mgタンパクに増加した。また、潅流液中にクロニジン(10^<-9>10^<-4>M)を加えた所、非刺激時のアミノ酸遊離には全く影響を与えなかったが、脱分極時のAsp、Glu遊離増加分をそれぞれ最大70、60%抑制した。この抑制は濃度依存的であり、そのIC_<50>は36、11nMと低く、受容体を介した抑制である可能性が示唆された。GABAの遊離はクロニジンにより影響を受けなかった。各種アゴニスト、アンタゴニストを用いて検討し、このプレシナプスの受容体はアドレナリンα_2受容体と同様であった。橋、延髄のノルアドレナリン細胞の投射は大脳皮質全般に広く分布しており、これが、大脳皮質におけるアミノ酸神経の刺激興奮伝達レベルを調節していると考えられた。同様に、他の領域から調製したシナプトゾームについて検討したが、海馬、視床の興奮性アミノ酸神経終末にα_2受容体が存在していた。以上により、従来よりよく知られている、自己の遊離を抑制するオート(自己)レセプター以外にも、他の伝達物質により遊離制御を受けるヘテロ(異種)レセプターガ興奮性アミノ酸神経終末に存在することを明らかとした。
新しいＸ線イメージング技術を用いたヒト胚子中枢神経発生の三次元解剖学的解析

位相X線顕微鏡という新しいイメージング法を用いて、世界で唯一の研究利用可能なヒト胚標本(京都コレクション)の撮像と解析を行った。従来のイメージング法に比べ、高解像度での撮像システムを確立することができた。得られた画像を用いて、世界で初めて、気管の分岐や視覚器の立体的位置関係について三次元立体化し、数理的解析を行った。位相X線顕微鏡を用いた「X線干渉法を用いたZeffイメージング法」における高速撮像プロトコールの開発を行い、画像解析までの手法の確立を本研究の中心とする。計画前半期では、実験動物を用い、貴重な標本を傷つけずに撮像するための安定したプロトコール(撮像手順ならびに撮像治具)の開発を行う。得られた画像データの解析については、計画前半期では主に具体的な計測部位の標準化を行う。得られる画像は世界初の撮像手法となるため、これまで多くの撮像が行われて標準的な解釈が確立しているMR顕微鏡による撮像も同時に行い、常に比較しながら画像解析を進める。計画後半期では、アトラス作成などにより画像データの公開も行う。平成27年度については以下の通りである。【撮像法およびシステム】期間中、4回(186時間)放射光科学研究施設(つくば)での撮像機会を得ることができた。実験動物の標本を用いての試験撮像には成功したので、ヒト胚子による撮像を開始している。得られた位相CT画像は高解像度であり、これまで描出出来なかった細部の形態形成の解析に有用であることが判明した。【サンプル選択およびMR顕微鏡による比較画像の撮像】標準となるサンプルの選択は終了しており、MR顕微鏡による撮像を行っている。【画像解析】現在下記の器官についての形態形成の解析に利用している。(解析中、論文作成中のものを含む。):肺(気管支)、内耳形成の解析、腎臓の形成の解析、視覚器(外眼筋)の形成の解析、骨盤形成の解析、膝関節形成の解析【社会還元】日本科学未来館(東京都江東区)「生命」コーナーに展示「細胞たち研究開発中」ヒト胚子立体像が常設された(2015年3月から5年間の予定)上記展示に位相CT撮像データの供出とともに監修者として関与した。実験動物による撮像を経て、順調にヒト胚子の撮像に着手している。得られたデータの社会還元も行っている。本研究は、長期間ホルマリンにて保存されたヒト胚子サンプルから、最新のイメージング技術によって高解像度の画像を得て、解剖学的に詳細に解析を行うものである。対象となるヒト胚子サンプルは、京都大学医学研究科附属先天異常標本解析センターに所蔵されるヒト初期胚約1,000例で、世界で唯一研究利用が可能なヒト胚サンプルである。従来のMR顕微鏡の技術に加え、近年実用化が進みつつある位相X線イメージングなどを用いて、ヒト初期発生を解析するものである。期間中、2回放射光科学研究施設(つくば)で胚子撮像を行い18例の位相CT立体情報の取得を行った。得られた位相CTは高解像度であり、これまで描出出来なかった細部の形態形成の解析に有用であることが判明した。得られたデータを用いて、下記の解析を行った・CS14から胎児期初期の気道(口腔、鼻腔、咽頭、気管、食道)を抽出して立体的な発生の観察、定量を行った。位相CTは前年度のデータも含めて36例を用いた・CS14-23の気管支を抽出し、その立体的は発生を観察した。また数理解析も行った。位相CTは前年度のデータも含めて35例用いた・CS15-18の症例について肝臓内血管の走行の解析を試みた。・CS16から胎児期初期について頭部顔面領域における眼球の動きを解析した。・CS18から胎児期初期について骨盤の軟骨形成時期の形態形成について検討した。・CS13から胎児期中期までの中枢神経系モデルをMR画像から作成し、領域区分などを具体的に検討した。解析データに関しては、現在論文作成中である。引き続き、実際にヒト初期胎児サンプルを用いた高解像度の三次元イメージングを行う。解剖学実験を行う施設であるつくば市のKEKへの旅費が、同行者の減少や他経費での移動を兼ねたなどの理由で節約できたため。研究成果の発表を積極的に行う経費として利用する他、増大するデータ保持のためのハードディスク購入等に充当する予定である。
虚血性心疾患の予後改善に寄与する内在性血管新生および内皮細胞修復促進物質の解析

我々は、これまでに血管内皮細胞に存在する一酸化窒素合成酵素(NOS)が、補酵素であるtetrahydrobiopterin(BH4)が低下するとNOの変わりに活性酸素を遊離し、外因性BH4はこの合成酵素の機能異常を改善するのと同時に抗酸化作用を有し、活性酸素による血管内皮細胞障害を抑制することを明らかにした。また、BH4が血管新生促進作用も有することを見出した。本研究では、虚血再還流による組織障害に対するBH4の保護効果およびその機序について検討を進めた。虚血組織には好中球浸潤が見られることから、まず活性化好中球添加による内皮細胞障害モデルを作成し、BH4の影響を検討した。細胞内BH4含量の増加は好中球を添加することにより惹起した内皮細胞障害を抑制した。また、細胞障害を起こさない量の活性化好中球が血管新生促進作用を有することも観察した。このようにBH4は虚血再還流による組織障害の原因の一つである好中球による内皮細胞障害を抑制し、また、好中球は虚血に対する生体防御機構である血管新生を促進することを見出した。BH4は血管新生促進作用を有するので、好中球による血管新生を促進し、虚血を保護する可能性が考えられる。そこでin vivo虚血再還流モデルにおけるBH4の影響を検討したところ、BH4は虚血再還流によるラット急性胃粘膜病変を縮小し、ラット心筋梗塞モデルにおいても梗塞部位を縮小させた。以上の結果から、BH4は虚血再還流から組織を保護し、その機構の少なくとも一部に、活性化好中球により誘導される血管新生の助長が関与している可能性が示唆された。
すばる望遠鏡近赤外分光器ＩＲＤによる系外惑星探査とキャラクタリゼーション

私は、すばる望遠鏡高分散分光器IRDを用いて系外惑星の発見・特徴付けを目指した研究を行います。小さい地球型惑星を検出するためには、高い装置安定性と慎重な解析が必要になります。私はそのための装置開発および解析の研究を行います。また、SCExAOというすばる望遠鏡の補償光学システムとIRDを組み合わせることで、系外惑星の大気を直接観測することができます。私はそのために必要な装置開発の研究も行います。
多種言語資源から獲得した情報に基づいて自然言語の曖昧性の解消方法に関する研究

本研究期間に,曖昧性解消のモデルの改良とともに,曖昧性解消モデルの適用範囲を拡張し,インターネット・コーパスを用いて中国語の単語分割における曖昧性の解消研究と,多種類の言語資源から知識を抽出し統合的な英語の曖昧性解消モデルに関する研究と,文脈類似性ベクトルによる類似的な文脈の解析による語彙的曖昧性解消の研究と,様々な曖昧性解消の研究に基づいて,オンライン言語資源から外国語学習・訓練ツールの作成と訓練内容の自動作成,回答の自動分析など自然言語処理の応用研究を行った.研究成果をまとめて下記の学術雑誌で公表している.主な研究成果として,第一に,語彙的曖昧性の解消するために,まず,タグ付きコーパスと機械可読辞書から単語間共起,統語関係,意味類似性,品詞情報,文脈の手がかりなどを抽出し,また,文脈的な類似性を計算する.次に,上記の情報を統合的に利用した曖昧性解消方法をアルゴリズムにし,暖昧的な動詞,名詞,形容詞の解消実験を行い,他の方法より高い性能を得たことと広い適用性を持つことが実証された.第二に,語彙的な曖昧性解消のもうひとつの手法を提案した.当手法は,一つの多義語に対し,コーパスとその文脈を使い各意味の文脈的類似性ベクタルを定義し,さらに,そのベクタルと文脈の間のでいストリビューショラル・マトリックスを計算する.値が一番高い語の意味を正解として選ぶ.本手法を評価するために行った実験の結果,当手法の有効性を実証した.第二に,曖昧性解消の応用のひとつとして,を外国語教育・訓練システムの中に,学習者に間違いしやすい問題の自動生成と回答の分析に非常に有効であり,CAIシステムの作成コストと人力を大幅に低減できることがわかり,その成果を発表している.本研究期間,まず,曖昧性解消研究に必要な英語・日本語・中国語のオンライン言語資源を集めた.また,言語資源から必要な情報を抽出するアルゴリズムと曖昧性解消のアルゴリズムを作りプログラミングをしました.以上のものをコンピュータにインプットし,多言語曖昧性解消とその応用のプラットホームを作成した.研究成果として,第一に,各言語の特徴に基づいて統合的な曖昧性解消モデルを提案し,英語の前置詞句の係り先,等位構造,複合名詞における統語的な曖昧性,日本語文節間係り受けにおける曖昧性,中国語の複合名詞における曖昧性解消の実験を行った.これらの曖昧性解消モデルは,曖昧性解消の手がかり(たとえば,構文的特徴,意味類似性,共起情報,概念情報,選択制限,テキストと画像,音声など文脈情報,世界知識)をどこからどう抽出するか,そしてどんな方法で曖昧性解消するか,などに関しより妥当な方法を研究し,独自な手法を提案し,統計的な技法と記号的技法を統合した曖昧性解消モデルを開発している.第二に,曖昧性解消の応用のひとつとして、自然言語処理技術とMPEG-7技術を利用し,マルチメディア・コンテンツの検索方法提案している。成果を発表していた.第三に,インターネット上のコーパスを利用した中国語単語分割における曖昧性の解消の新しい手法を提案した.中国語単語分割の過程で生ずる複数の単語結合候補の中から正しい単語結合を決定するために,最初に双方向最大一致法によって単語結合候補を検出する.次に,コーパスからの統計量を使い,候補中の単語間の関連度を計算する.その際、希薄性の問題を対応するため,インターネット上のコーパスを使用する.最後に,単語関連度が最大になったものを正しい単語結合として選択する.本手法を評価するために行った実験では,他の手法に基づいた比較しうる実験結果を大幅に凌ぐものであることを実証した.本研究期間に,曖昧性解消のモデルの改良とともに,曖昧性解消モデルの適用範囲を拡張し,インターネット・コーパスを用いて中国語の単語分割における曖昧性の解消研究と,多種類の言語資源から知識を抽出し統合的な英語の曖昧性解消モデルに関する研究と,文脈類似性ベクトルによる類似的な文脈の解析による語彙的曖昧性解消の研究と,様々な曖昧性解消の研究に基づいて,オンライン言語資源から外国語学習・訓練ツールの作成と訓練内容の自動作成,回答の自動分析など自然言語処理の応用研究を行った.研究成果をまとめて下記の学術雑誌で公表している.主な研究成果として,第一に,語彙的曖昧性の解消するために,まず,タグ付きコーパスと機械可読辞書から単語間共起,統語関係,意味類似性,品詞情報,文脈の手がかりなどを抽出し,また,文脈的な類似性を計算する.次に,上記の情報を統合的に利用した曖昧性解消方法をアルゴリズムにし,暖昧的な動詞,名詞,形容詞の解消実験を行い,他の方法より高い性能を得たことと広い適用性を持つことが実証された.第二に,語彙的な曖昧性解消のもうひとつの手法を提案した.当手法は,一つの多義語に対し,コーパスとその文脈を使い各意味の文脈的類似性ベクタルを定義し,さらに,そのベクタルと文脈の間のでいストリビューショラル・マトリックスを計算する.値が一番高い語の意味を正解として選ぶ.本手法を評価するために行った実験の結果,当手法の有効性を実証した.第二に,曖昧性解消の応用のひとつとして,を外国語教育・訓練システムの中に,学習者に間違いしやすい問題の自動生成と回答の分析に非常に有効であり,CAIシステムの作成コストと人力を大幅に低減できることがわかり,その成果を発表している.
現代レバノンのマロン派にみるアイデンティティ再編と社会関係

本研究は、レバノン共和国に暮らすマロン派キリスト教徒を対象に、近現代史を通じて信徒が経験した史的変動についての人びとの語りや記憶を通した表現、他宗派等の他者との関係性構築、歴史や他者との関わりで再編されるアイデンティティの実態を明らかにしようとするものである。同時に、これらの調査研究を通じ、新学術領域研究「グローバル関係学」のうち、特に計画研究B01との連携を意図し、地域共同体のアイデンティティを様々なスケールで考察するとともに、特に象徴や感情といった非言語的レベルの事象を社会科学の考察対象に組み入れるという同計画研究に貢献することを意図している。
数理モデルにおける非線型消散・分散構造の 臨界性の未開領域解明

・瀬楽健斗氏と共同で,情報理論におけるShannonの不等式をLpにおいて精密化することにより, Boltzmann-Shannonのエントロピーを用いて, Heisenbergの不確定性原理のLp版への拡張を示した.この結果を拡張し,久保英夫氏,勝呂剛志氏と共同で,対数関数を重みとするShannonの不等式の最適型を導出し, Shannonの不等式の対数重み版を考察し,最良定数と共に導出し, Hesenbergの不確定性原理の対数型拡張版を示した.・清水扇丈氏と共同で, Boltzmann方程式の軟解の大域解の一意性を従来の結果よりやや広い空間であるBochner空間において示した.・山根由経氏と藤田型非線形熱方程式の臨界空間での適切性・非適切性に関連して,スケール臨界空間での可解性を一般化臨界Besov空間を導入して,そこにおける積評価と最大正則性を用いて適切性を証明した.さらに猪奥倫左氏と共同で逆二乗のポテンシャルを持ち臨界定数を係数とする特異熱方程式の解の消散型評価を分類し,臨界時では弱-Lp評価あるいはLorentz空間における消散評価を導出した.応用として変数係数のFujita型熱方程式の臨界化解性の限界となる臨界指数を導出した.・1+$次元Chern-Simons-Dirac方程式(CSD)の時間大域的可解性を考察し,臨界Sobolevスケールでは時間局所非適切となる問題に対して, $L^p$での可解性を議論し,臨界空間間L^1×L^1での時間大域的可解性と適切性を示した.平成29年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。○移流拡散方程式の質量臨界とSobolev臨界指数の間の場合の時間大域的挙動を切り分ける閾値を定常解を与える汎函数に関連するHardy-Littlewood-Sobolevの不等式の最良定数により分類した.○2次の非線型性を持つ非線型シュレディンガー方程式の初期値問題の適切性を考え,空間1次元ではスケール変換で不変となるSobolev空間(スケール不変空間)よりずっと狭い空間で非適切となり,実際にはぎりぎりのSobolevスケールで適切であって,それより広いBesov空間ではすべて非適切で,初期時刻にいくらでも近い時刻で解がいくらでも大きくなりうること,さらに空間2次元ではスケール変換不変の空間で非適切となり,非斉次臨界Sobolevスケールで初期時刻にいくらでも近い時刻で解が増大することを,岩渕司氏と共同で証明した.この結果,ゲージ不変性を持たない2次の非線型シュレディンガー方程式では低次元の適切性の臨界空間はそれぞれの次元によって皆異なる理由で適切性・非適切性が分かれることがわかった.○2次の連立非線型シュレディンガー方程式系の2次元での係数共鳴について研究し,質量比が1:2となる特別な場合に散乱問題が特殊な漸近形を示すこと,さらにこれまでに知られていない漸近形の構造を瓜屋航太氏と見いだした.○Danchinにより示された放物型方程式の最大L-1正則性を再考し,特に初期条件への時間変数のトレースに相当する最大正則性原理成立の必要性を清水扇丈氏との共同研究で示した.これにより,時間L-1の最大正則性原理は初期値対して厳密に実補間空間に属す場合のみ成立し,それより改良できないことがわかる.また外力に対するDanchinによる証明の別証明を空間積分指数pが1より小さい場合の評価も得られる.2次元ユークリッド空間内での移流拡散方程式はケラー・シーゲル方程式系の極限方程式と考えられ,その解は総質量(解の積分値)が保存されるため規格化すれば確率密度と見なせる.解の各種モーメントが有限の仮定の下で臨界値未満の場合に,時間大域可解性と有界性(減衰評価)が知られていたが,モーメントの重みをほとんど無くした場合の時間大域挙動は明確で無かった.これまで空間遠方の重みを軽減して時間大域的可解性について考察してきたが,初期条件として臨界値総質量を8\piとした場合を含めた,時間大域的存在を永井敏隆氏と共同で初めて証明した.この場合,初期条件として8\pi未満の測度も許容し,前述の確率測度としての解釈も可能となる.同時に初期条件がL^1となる場合が臨界状況に対応するが,重み付きL^2空間では一次モーメントがL^2有界となる設定が臨界状況となる.黒木場正城氏と共同でこのような臨界重み空間での初期値問題の可解性と時間大域可解性,および有限時刻での解の爆発を示した.他方, 2成分を持つ2次非線形シュレディンガー方程式の初期値問題の適切性の限界を考察し,係数に対する質量共鳴・質量非共鳴,質量相殺の各条件に応じて,臨界空間をソボレフ・スケールおよびより微細な分離が可能なベゾフ・スケールで与え,非共鳴状態の場合,スケール変換の臨界スケール空間で,また質量相殺1:1あるいは質量共鳴1:2の場合には,それぞれs=1/4, s=0が適切性を得る臨界空間であることを,岩渕司氏,瓜屋航太氏と共に示した.これは対応する共鳴-非共鳴状況に応じて解の時間大域的漸近挙動が異なることに対応して背後に擬等角変換による構造が隠れていることを示したことになり,擬等角変換不変則が成立しない

2次元においてもその構造が大きく関与することを意味する.臨界型問題である2次元移流拡散方程式の初期値問題の可解性については質量臨界を含む時間大域解の存在を初期条件を測度を含む条件に対して示した.これに2次元移流拡散方程式の大域的適切性の結果はほぼ完成されたと思われる.また,ラマン分光をモデルとする2次元連立非線型シュレディンガー方程式の時間大域的挙動と時間局所的な挙動に対する質量係数の役割を明らかにした.これは従来単独の非線型シュレディンガー方程式の異なる2次の非線型項に対する漸近挙動が連立非線型シュレディンガー方程式の係数の条件(質量共鳴・質量相殺,質量非共鳴)に応じて現れることが明らかとなった.このことはこのモデルの数学的構造の豊かさを物語る発見で意義深い.これらの成果はいずれもそれぞれの問題における臨界空間,あるいは臨界状況における特異な状況を取り出した成果であって,当初に見込んでいた臨界問題に対して一定の成果が挙がってことを表す.また移流拡散方程式の大域的研究においては一部臨界指数を超えた成果も出つつあり,臨界構造の理解に大いに寄与する優臨界研究に対する大きなステップにいたる可能性がある.ラマン偏光問題をモデルとする非線型シュレディンガー方程式の連立系は係数の条件に応じてその大域的な解の挙動が大きく変化することがこれまでの研究でわかってきたが,時刻$0$近傍における適切性の条件に対しても係数の共鳴条件が適切性を与える函数空間の決定に影響を与えることがわかる.空間次元が4次元の場合,これは系の持つ対称性(擬等角変換不変性)の反映であるが,空間2次元ではこの対称性が壊れて一般に擬等角変換不変ではない.しかしながら漸近的な解の挙動にその影響が色濃く反映され,質量共鳴条件,質量相殺条件,非共鳴条件のそれぞれの場合に適切となる函数空間が単独の非線型シュレディンガー方程式の2乗べきの問題の3つの場合に相当するソボレフスケールでの臨界適切性が瓜屋航太,岩渕司との共同研究により明らかになった.移流拡散方程式の高次元における時間大域的挙動について, 2次モーメントが有限の場合に有限時刻での解の爆発に関する最良と思われる初期条件に対する十分条件を同定した.この結果はすでにBilerやCalvezらにより知られていたが,モーメントの重みを2次より逓減した場合にも解が存在したとしても有界にとどまらないこと,また球対称の初期条件の場合には有限時刻で爆発することを和久井洋司と共に示した.証明には情報理論に現れるシャノンの不等式の一般化をその最良定数と共に証明し,爆発判定条件の最良性に用いた.さらに和久井と共に,高次元で臨界ノルムが有限時刻での爆発する解にたいして臨界ノルムが集中して解の凝集が発生することを,形状分解定理を改良して分離型形状分解定理を確立し,ポテンシャル項を分離することにより示した.ラマン分光モデルの解の挙動に付いては,時間無限遠での解の挙動と時刻零近傍の解の挙動の対応性について擬等角変換から予想される,大域挙動に於ける質量共鳴・質量非共鳴・質量相殺の各条件が時間局所的性質にも反映することが示され,擬等角関係が必ずしも成立しない空間2次元においても同様な漸近的振る舞いを示すことが明らかとなった.これは系の持つ構造に次元を超越した幾何学的対称性が働くことを示唆した興味深い成果といえる.これはその後3次の非線形項に関わる関連成果が得られることのきっかけとなっている.さらに2次元移流拡散方程式の初期値問題の可解性については質量臨界を含む臨界状況をほぼ解決していたが,空間高次元の問題は優臨界に対応し,解の制御が非常に困難になる.今回は時間大域解の不安定性を解の2次モーメントが非有界の場合に明らかにした.
子宮頸部腺系病変における細胞所見の定量的解析とエピジェネティクスの変化の解析

HPV感染が子宮頸癌発癌に重要な役割を果たしていることが報告されている。また、病変の進展に、検出されるHPVの型およびHLA Class IIの違いが関係していることが報告されている。本研究では、エピジェネティクな変化の観点から、子宮頸部病変の進展のリスクを検索することを目的とした。子宮頸癌における癌抑制遺伝子であるレチノイン酸レセプターβ2(RAR β2)の発現低下の機構を明らかにするため、子宮頸癌細胞株および子宮頸癌組織におけるRARβ2の発現および同遺伝子プロモーター領域のDNAメチル化およびヒストン修飾の状態を解析した。その結果、浸潤子宮頸癌組織および頸癌細胞株では、DNAのメチル化により、RARβ2のプロモーター領域の発現低下が高頻度に認められた。ほとんどのRARβ2陰性の頸癌ではメチル化が認められたが、メチル化が見られないにもかかわらずRARβ2の発現低下が見られる一群が観察された。こうしたメチル化が起こっていないRARβ2陰性の頸癌では、プロモーター領域のヒストンの修飾が観察された。こうした頸癌では、ヒストンの脱アセチル化阻害剤を作用させることによりRARβ2の発現が再活性化した。加えて、メチル化も起こっている頸癌もあるが、こうした頸癌のRARβ2発現を再活性化するために、DNAの脱メチル化剤は有効であったが、ヒストンの脱アセチル化阻害剤は無効であった。結論として、RARβ2の発現低下には、DNAのメチル化およびヒストンの修飾といった2つの主要なエピジェネティクな経路が考えられること、さらにHPV DNAの存在とRARβ2発現との関係をみると、HPV陰性の子宮頸癌細胞株では、すべてRARβ2の発現がみられ、その癌化過程にRARβ2が関係していない可能性が示唆された。
粉末冶金法による高機能性チタン系生体材料の創製

粉末冶金法を用いて、機能性を示すチタン系生体材料の創製に取り組んだ。粉末を出発原料とし、その特性を評価した結果、機械的に混合するメカニカルミリング法は粉末の特性の向上に有効であることを見出した。また、粉末を固化した材料の特性と固化成形条件との関係を明らかにした。粉末冶金法で作製した生体用チタン合金は、材料の硬さや弾性率、強度を自由に制御できる有効なプロセスであることを見出した。チタン系生体材料の機械的特性や生体適応性を飛躍的に向上させることを目的に,平成21年度は純チタン粉末を出発原料とし,粉末冶金法でバルク材を作製し,種々の特性を評価した.さらに,骨の成分であるハイドロキシアパタイトとの複合化にも取り組んだ.以下に研究成果の概要を記する.メカニカルミリング(MM)法と放電プラズマ焼結(SPS)法を組み合わせたプロセスおよびミリング助剤として用いる安価なステアリン酸とMM処理中の大気に含まれるユビキタス元素を利用して,低コストかつ高強度を有する生体材料用純チタンの創製を試みた.作製したMM粉末とSPS材の特性を評価した.Ar雰囲気と比較してAir雰囲気のMM処理によって,粉末は27%以上微細化し,硬さは15%程度高い値を示した.SPS材においても硬さは13%以上向上した.レアメタルなどの高価な合金元素を用いずに,加工プロセスとユビキタス元素を利用して,低コスト・高強度を有する生体材料用純チタンを創製できる可能性を示した.純Ti粉末にHAp粉末を添加し,MA処理を施して,得られた複合粉末をSPS装置で固化成形した.MA処理を施してもTi-10 HAp粉末およびTi-20 HAp粉末では,HAp粉末が固相分解せずに存在し,Ti-30 HAp粉末では,固相反応および固相分解によりCaTiO_3, CaOが生成した.HAp粉末を添加し,MA処理を施した粉末から作製したSPS材では,CaO, TiCが生成した.さらに,MA 8h施したTi-30 HAp SPS材では,CaTiO_3, TiNの生成により最も高い硬さ1710HVを示した.純Ti粉末にHAp粉末を添加し,MA処理を施し,得られた粉末をSPS装置で固化成形する加工プロセスは,固溶強化と分散強化の2つの強化機構を同時に作用させ混合粉末およびSPS材の硬度を著しく向上させることが可能である.チタン系生体材料を粉末冶金法で作製し,主にその機械的特性と組織を明らかにすることを目的に昨年度に引き続き本年度は,純チタン(Ti)と骨の成分であるハイドロキシアパタイト(HAp)を複合化し,その特性の評価に取り組んだ.純Ti粉末にHAp粉末を添加し,MA処理を施して,得られた複合粉末をSPS装置で固化成形した.血処理して得られたTi-HAp粉末の表面には微細な凹凸構造が確認され,平均粒子径はHAp添加量の増加と共に大きくなった.SPS材の硬さは,HAp無添加のSPS材と比較して,500HV以上の高い値を示した.純TiおよびHApに共通の元素を含むCaTiO_3が固相反応によって生成したことにより,HAp成膜時の連続した良好な界面の構築と残留応力差の緩和に寄与し,HAp膜の密着性を大幅に改善させることが期待できる,使用部位や使用期間によって,要求される機械的特性が異なる生体材料に対して,MA処理時間およびHAp添加量をコントロールすることで設計仕様に応じた硬度レベルを有するバルク材を提供することが可能である.さらに本年度は,MA-SPSプロセスにより高強度および低ヤング率Ti-Mg合金の創製を目的として,MA処理して得られた粉末をSPS装置で固化成形した.作製したMA粉末およびSPS材の硬度および構成相を評価した.Ti-Mg粉末の硬さは,MA処理時間の増加に伴い向上したが,純マグネシウム添加量の増加に伴い減少した.Ti-10Mg粉末を焼結温度873Kで作製したSPS材で最も高い硬さ376HVが得られ,MA処理していない純Tiを焼結温度1073Kで作製したSPS材よりも約100HV高い硬さが得られた.Ti-Mg SPS材の純Mg添加量および焼結温度をコントロールすることで設計仕様に応じたバルク材の硬度レベルを提供することが可能である.また,同時にヤング率の制御も可能であることが示唆された.本年度は,メカニカルアロイング(MA)-放電プラズマ焼結(SPS)プロセスにより高強度かつ低ヤング率を兼備したβ型Ti合金の創製を試みた.対象とした合金系は,純チタン(Ti)と高融点金属かつ高耐食性を示す純タンタル(Ta),純ニオブ(Nb),純鉄(Fe)を複合化し,その特性の評価に取り組んだ.Ti-Ta粉末は,MA処理中に固相反応によってTiH2が生成した.Ti-Ta粉末の硬さは,MA処理時間に依存し,MA8hのTi-40Ta

粉末で,最高硬さ798HVを示した.MA8hの粉末から作製した.Ti-40TaSPS材で,最も高い値1232HVを示した.MA8h処理した粉末から作製したTi-2040TaSPS材では,α-Tiからβ-Tiへ相変態し,MA-SPSプロセスによってβ型チタン合金が創製された.Ti-Nb粉末の最高硬さは,MA8hのTi-20Nb粉末で得られ,その値は518HVだった.MA8hの粉末から作製したTi-10,20NbSPS材では,α-Tiからβ-Tiへ相変態し,β型チタン合金が創製できた.SPS材の最高硬さは,MA4hの粉末から作製したTi-10Nbで得られ,その値は889HVを示した.MA8hのTi-Fe粉末の硬さは,MM処理前の純チタン(189HV)や純鉄(173HV)よりも高い値を示した.MA8hのTi-20Fe粉末が最も高い硬さ638HVを示した.SPS材では,α-Tiからβ-Tiへ相変態は起きずα+β型のチタン合金が創製された.SPS材の最高硬さは,MA4hのTi-10Feで得られ,その値は1052HVを示した.各元素の添加量やMA処理時間,SPS条件をコントールすることによって,SPS材の硬度レベルを制御できることが示された.また,粉末冶金法によってβ型チタン合金が創製できたことから,SPS材のヤング率の制御も可能であることが示唆された.