hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2次元アレー状に単層配列したナノ金属粒子支援フェムト秒レーザ・ナノプロセシング

2011年度は「斜方向入射励起微粒子アレー増強局在近接場光によるナノホールパターニング」についての研究を行った。従来にない高度な材料表面機能を有するナノ構造に関する研究は様々な応用展開を示している。特に概ね100800nmのナノ構造は新しい光学デバイスへの応用が期待されている。ArFエキシマレーザ等の真空紫外光源や電子ビーム技術の発達により、ナノ構造の作製技術は飛躍的に向上した。しかし真空紫外域でのナノ構造の作製は不活性ガス環境下でなければレーザプロセスが行えず、電子ビームは真空中での動作に限られる。大気中でのプロセスができる近赤外レーザでナノ構造が作製できれば、機能デバイスが容易に大型基板にプロセスできる。近赤外光でナノサイズ領域への集光を行う方法として近接場光の利用がある。近接場光は近赤外光であってもナノサイズへの局在が可能となる。微細なパターニングのために金微粒子近傍のプラズモン近接場光を用いる研究が行われたが、金微粒子は周期配列が技術的に難しい。さらに、粒子近接配置時に粒子間においてプラズモン結合が生じ加工基板との結合が減少することは、加工プロセス上の課題であった。本年度は概ね100800nmでのナノホールパターニングを実現するため、金またはSiの微粒子アレーを配置したSi基板に対して新しく斜方向光入射励起を行い、基板上に高い光強度を与える技術を開発した。粒子径200nmの金微粒子アレー系の場合、粒子間距離が200nm以上あればSi基板に対してp偏光で入射角50°で照射すれば、基板上において入射光の559倍の光強度が得られた。粒子径800nmのSi微粒子アレー系の場合、粒子が接触していてもSi基板に対してs偏光で入射角40°で照射すれば、基板上において入射光の41倍の光強度が得られた。これにより一定間隔を空けた粒子および接触した粒子によるアレーによる大型基板へのプロセスの展望を広げることができた。今年度はシリコン基板上に存在する複数の近接した直径200nmの金微粒子に対して中心波長800nm、パルス幅150fsのレーザパルスを照射した際の近接場光分布と基板上に作製されるナノホール形状を単一粒子と比較して調査を行った。近赤外光でナノサイズパターニングが行える可能性が示されたことによって、この手法を利用して2次元金微粒子アレー周辺の近接場光による表面ナノ構造の作製が期待されていた。しかし粒子が近接して存在していると励起された各粒子のプラズモンが相互作用を引き起こしてしまい、入射光エネルギーが粒子間に集中して基板上の光強度が弱まってしまう。この状態では2次元金微粒子アレーによってナノ構造を作製することはできない。そこで粒子間におけるプラズモン相互作用を弱めるために、基板に対してp偏光となるように斜方向からレーザ入射を行い、粒子が近接した状態においても均一なナノホールパターニングが行えることを検証した。計算結果と実験結果の検証によって、粒子間距離(粒子表面から他の粒子表面までの距離)が200mm以上離れている場合は、入射角50度程度のp偏光入射によってナノホール形状の均一化を図れることが示された。粒子間プラズモン相互作用の強さは粒子間の間隔が狭まるほどに強くなり、それに伴い基板上の光強度も低下する。粒子間距離が200nmの際は単粒子による近接場光強度の約40%、0nmの際には10分の1程度しか与えることができなくなる。しかし入射角50度程度でp偏光入射を2次元アレーに対して行うと、粒子間距離200nmの際において単粒子の場合とほぼ同等の強度を得ることに成功した。ただし粒子間距離がそれよりも短い場合は、プラズモン相互作用が強いためp偏光入射を行っても基板上における強度は大きく変化しなかった。これらの結果より一定の粒子間距離を保てば金微粒子アレーによるナノ構造作製が可能であることが示された。2010年度は「Si基板上の斜方向励起Si微粒子近接場ナノホールパターニング」についての研究を行った。レーザ励起微粒子近傍の集光近接場によるナノパターニングは、増強光の利用により大面積基板のhigh throughputパターニングが期待されている。微粒子には主にシリカ等の低屈折率粒子や金(Au)等の金属粒子が用いられてきた。シリカ微粒子は2次元粒子アレーの配列が容易に行えるが、近接場光増強度が低いため照射領域を広く取ることができない。金微粒子プラズモン近接場光によるナノパターニングは高い光増強度が期待できるものの、粒子が凝集しやすいため配列が技術的に難しく、また粒子径と同程度の粒子間距離を空けなければ十分な光強度が基板上で得られない。そのためhigh throughputという特徴を生かせるパターニング手法が実現されていなかった。一方、高屈折率粒子であるSi微粒子は物理的にシリカと金の両方の特徴を備えており、誘電体であるため2次元単層配列も容易である。本研究ではTi : sapphireレーザを基板に対して斜方向入射したとき、基板上の孤立Si微粒子とSi微粒子アレー周囲の近接場光分布と電荷密度分布を計算した。計算結果より、Si微粒子による広い照射領域に対するhigh throughputナノパターニングの可能性を示した。斜入射時には、Si微粒子アレーへのs偏光入射時において、入射角50度の時に同一条件の金微粒子アレー下の光強度に相当する値が得られた。

これはs偏光入射時に、入射光が空気中からSi中に移る際の反射率が非常に高くなることが原因である。入射光が微粒子アレーと基板との間のギャップに到達した時、そこから光が基板中や粒子内を透過する割合が非常に小さくなる。そのためギャップ中に光が局在し、基板上における光強度が非常に高くなる。これにより接触微粒子において、高い光増強が得られることが明確となり、ナノホールパターニングの適用範囲を広げることが可能となる。2011年度は「斜方向入射励起微粒子アレー増強局在近接場光によるナノホールパターニング」についての研究を行った。従来にない高度な材料表面機能を有するナノ構造に関する研究は様々な応用展開を示している。特に概ね100800nmのナノ構造は新しい光学デバイスへの応用が期待されている。ArFエキシマレーザ等の真空紫外光源や電子ビーム技術の発達により、ナノ構造の作製技術は飛躍的に向上した。しかし真空紫外域でのナノ構造の作製は不活性ガス環境下でなければレーザプロセスが行えず、電子ビームは真空中での動作に限られる。大気中でのプロセスができる近赤外レーザでナノ構造が作製できれば、機能デバイスが容易に大型基板にプロセスできる。近赤外光でナノサイズ領域への集光を行う方法として近接場光の利用がある。近接場光は近赤外光であってもナノサイズへの局在が可能となる。微細なパターニングのために金微粒子近傍のプラズモン近接場光を用いる研究が行われたが、金微粒子は周期配列が技術的に難しい。さらに、粒子近接配置時に粒子間においてプラズモン結合が生じ加工基板との結合が減少することは、加工プロセス上の課題であった。本年度は概ね100800nmでのナノホールパターニングを実現するため、金またはSiの微粒子アレーを配置したSi基板に対して新しく斜方向光入射励起を行い、基板上に高い光強度を与える技術を開発した。粒子径200nmの金微粒子アレー系の場合、粒子間距離が200nm以上あればSi基板に対してp偏光で入射角50°で照射すれば、基板上において入射光の559倍の光強度が得られた。粒子径800nmのSi微粒子アレー系の場合、粒子が接触していてもSi基板に対してs偏光で入射角40°で照射すれば、基板上において入射光の41倍の光強度が得られた。これにより一定間隔を空けた粒子および接触した粒子によるアレーによる大型基板へのプロセスの展望を広げることができた。
遺体処理と祭祀に関する比較民俗学的調査研究

本研究では、筑波大学、熊本大学、琉球大学に在籍する日本本土、南西諸島、韓国、台湾の民俗学、東洋史学、文化人類学の研究者、および韓国の民俗研究者が、東アジア周縁社会の民俗宗教、特に死者の遺体処理と祭祀にかかわる諸問題を実地調査を行いながら、検討することを目指した。過去の様態を文献を用いて明らかにする方法も一部ではとったが、もっぱら用いたのは現地調査による現代の様相を明らかにしたうえで、過去にさかのぼる手法であった。初年度と第2年度は沖永良部島を調査地として、琉球王国の版図であった時代のなごりである御嶽の遺構に設けられた聖域とそれに関連した祭祀が注目された。第3年度と4年度には与論島に調査地を移し、4年前の火葬場建設後の痛い処理の変化を中心に調査を進めた。その結果、改葬を行わなくなり、改葬時期になった遺体も火葬に付し納骨するようになったこと、納骨スペースを持つ墓地形態へ変化していること、改葬を2度目の葬儀として祖霊化していた従来の経路が変更されたことが明らかになった。6年前に火葬場ができる前の調査では、これほど劇的に変化することは予想されていなかっただけに、調査団の全員に驚きをもたらした。しかし、形態の変化が心意の変化といいきれるかどうかは今後の検討課題として残されている。韓国では南部の青山島に集中的に調査を行い、儀礼の過程に儒教、キリスト教、特に女性に受容されていた民間信仰の各要素が、近年対立的に表面化してきており、現地の調整の模様が注目されている。ソウルなど都市では火葬率が飛躍的に向上していることも、従来の土葬を基盤とする祭祀形態に影響しており、深層にいたる変容が今後の課題として残されている。夏期に日本の研究分担者3名、韓国の研究協力者3名とともに、沖永良部島の葬送・墓制に関する現地調査を行った。2集落で墓地の現状と遡及調査を聞き取りを中心に行った。自然環境の厳しさを反映して、平地墓は幾度か破壊され、そのつど若干の変更を加えられつつ再建されてきた。墓地の区画と家・親族の意識が対応し、墓参などはハロウジと称する双系的な親族関係に基づいていること、最近の過疎化に対しても母方の親族が果たす役割が大きいことなどが明らかになった。秋期の韓国の現地調査は日本側研究分担者3名、韓国側3名が参加して行った。南部の青山島では地理、風水に詳しい霊的職能者から聞き取り調査を行い、先祖祭祀と墓の関連について資料を収集した。草墳といわれる一次葬墓の意味と現状についても、これまでの事例をさらに深めることが出来た。一方、ソウル近郊の都市化地域の霊的職能者を調査し、ムーダンによる法事、仏僧による法会をビデオにより記録した。これらの儀礼の中での口頭でのやり取りは、かなり個人的な事情を含んでおり直ちに公に出来るものではないが、かなり根源的な部分が認められ、一部については日本語への翻訳作業を行い、比較のための資料として利用できるようにした。さらに、1名の分担者は台湾の法師の調査を行い、道教儀礼の中に認められる民間信仰の要素の摘出に努めた。以上の現地調査では研究分担者間の情報交換と現地刊行の関連資料の収集に努めた。今年度は、2期に分けてフィールドワークを行った。夏季に日本側研究代表者・分担者5名および韓国の研究協力者3名で、鹿児島県沖永良部島の3集落において墓地の現状と葬送儀礼の調査を行った。火葬場が奄美地方の中では早い時期に完成していたが、土葬の時期の状況も聞き取り調査によってかなり復原された。

廃仏毀釈の影響の下に神主が介入した盆の前後に行われた儀礼を観察記録した。崖の洞穴に遺骨を並べる葬法が現在も観察されるにもかかわらず、現住の人々との関係が断たれていることの意味、南島に広く分布するユタあるいはそれに匹敵する霊的職能者の葬・墓制に果たした役割について、さらに調査をすすめることが課題となった。秋期には日本側研究代表者・分担者3名,韓国側研究協力者3名が参加して、ソウル近郊のムーダンの儀礼調査と、南部の青山島における霊的職能者の調査を行った。いずれも昨年度からの継続調査で、韓国側ですでに研究が進んでいる儀礼の過程や意味についての考察は一旦置いて、個々の儀礼にかかわる個人依頼者の事情に立ち入って、儀礼の意味を考察するよう心掛けた。さらに、韓国語から日本語に翻訳する際に、民俗的背景を十分に勘案して置き換えるために、討論を深めることが出来た。南部の草墳は今後急速に廃棄され、伝統が途絶することが予想されているので、ビデオ映像資料とともに、公開できるように、整理を進めている。本年度は、日本側においては、夏期に韓国側研究者と合同で沖縄県与論島にて以下の諸点について共同調査を実施した。(1).同島の葬・墓制、ならびに洗骨改葬における遺体処理過程を中心とした実地調査。(2).ジシと称されるかつての墓所の映像記録作成。(3).現在の墓地の墓敷配置図作成およびその利用に関する聞き書き調査。(4).火葬場の開設に伴う、同島の葬・墓制および洗骨改葬儀礼の変容について実地調査。(5).沖縄本島において墓地調査と葬墓制に関する資料調査。以上の調査を通じて資料を集積し、整理を行った。特に与論島の墓地景観図に関しては映像資料と合わせてデーターベースの構築を試みた。また、韓国側においては、夏期に韓国全羅南道青山島において行われた草墳の解体・移葬過程、および墓地改葬の映像記録し、それに関連する聞き書き調査を実施した。更にそれぞれの研究機関において従来より収集した資料を整理し、分析を継続した。今年度は韓国の研究協力者とともに南西諸島の与論島における現地調査を昨年度に引き続き行った。一次資料を生成するとともに、日韓の研究者が双方の民俗資料の対照を行う点においても有益であった。与論島には4年前に火葬場が出来て、土葬からの移行期に当たるため、遺体の処理とともに改葬と墓制の変化に注意を払った。(1)火葬になってから骨壷を墓の納骨スペースに安置して葬儀は終了し、改葬は行わなくなった。(2)改葬の時期がきた遺骨も洗骨をせずに火葬して骨壷に収めるようになってきた。(3)埋葬地と改葬後の骨を入れた甕が並んでいた墓地に、納骨スペースを持つ墓が作られ、こうした変化に対応している。(4)かつて、改葬は2度目の葬式といわれ、それを経ることによって先祖への道をたどるとされた祖霊化の経路が変化してきた。以上の点が指摘できる。沖縄本島地域においては、火葬の導入後も改葬の時期になると火葬骨を取り出して洗骨して、先祖の墓域へ骨を移しそれによって祖霊化が進む道筋を維持している。この点では事前の予測を覆す現実が示されたわけで、今後祖先観の変容も視野に入れて検討する必要が感じられた。さらに、韓国南海岸の島嶼においても民間の霊的職能者、キリスト教を信じる人々、儒教の教えに中に生きようとする人々の葬送に関する調査を行った。実際の儀礼過程においては立場の違いが顕在化しており、民俗宗教を操作概念として使う場合にその有効性を吟味しなければならないことが判明した。
顎運動・音声同時観測システムを用いた外科的矯正治療にともなう音声変化の評価

口唇口蓋裂や小舌症などの先天異常を含む外科的矯正治療を必要とする骨格的下顎前突症患者において,歯科矯正治療や顎矯正手術にともなう発話行動の変化を評価するため,顎運動・音声同時解析システムの構築および検討を行った。初診時,顎矯正手術前,術後3か月,6か月,12か月の時点における(1)構音運動開始まで,さらに構音運動開始から発声終了までに要した時間について(2)構音運動開始から発声終了までの総筋活動量,顎運動量,顎運動領域について(3)聴覚的心理実験による音声の心理学的評価について検討し,さらに手術にともなう形態学的変化・後戻り・手術法などの検討を加え考察した。その結果,骨格性下顎前突症患者のうち口唇口蓋裂患者の顎矯正手術において,上顎骨延長術の選択は,術後の安定性,後戻りの減少,機能的な影響が少ないことなどから,特に瘢痕による上顎劣成長の見られる症例において,有効であることが示された(松崎雅子他:口唇口蓋裂患者における上顎骨延長術と後戻り-一期的移動術との比較-第29回日本口蓋裂学会総会・学術集会2005年5月26日,松崎雅子他:口唇口蓋裂患者における上顎骨延長術と後戻り第64回日本矯正歯科学会大会2005年10月12-14日)。また,構音運動や顎運動機能は顎矯正手術直後には開口量の減少,口腔内の急激な形態変化などから一時低下するものの,徐々に回復し術後6か月以降,明瞭度が上がり,発声までに有する時間,筋活動量も減少しよりスムーズな発話行動がみられることが明らかとなった(和田満美子,松崎雅子他:小舌症と小下顎症を伴う1症例の下顎歯列弓拡大後の構音第50回日本音声言語医学会総会・学術講演会2005年10月28日)。顎運動・音声同時解析システムの構築を行った。対象は外科的矯正治療を必要とする骨格的下顎前突症患者で,その初診時,顎矯正手術前,術後3か月,6か月,12か月の時点における発話行動の評価を行う。また大きな顎変形を認めず,個性正常咬合を有する成人で聴覚的に発音異常を認めないものを正常発声者とし,同様の評価を行うこととした。顎運動の収録にはデジタルビデオカメラを用い,各発音での口唇の時間変化における開口度と下顎の運動方向および距離について計測する。顎口腔周囲筋の筋活動は,表面電極より活動電位を導出し,筋電図用アンプ(AM-601G)を介して連続記録を行った。音声信号は筋活動電位とともにパワーラブシステム(PowerLab/16SP)を介してパーソナルコンピューター上に描出して確認しながら収録し,音声処理ソフトウェアにて音響分析を行う。これらのシステムに基づいて,平成16年度は対象患者および正常発声者の顎運動・音声収録を行い,システムの誤差の検討および評価,調整,データの蓄積を行った。さらに順次,以下の検討を行っている。(1)発声の合図から構音運動開始まで,さらに構音運動開始から発声終了までに要した時間について(2)構音運動開始から発声終了までの総筋活動量,顎運動量,顎運動領域について(3)DATに収録された音声のフォルマントおよびスペクトルパターン(4)聴覚的心理実験による音声の心理学的評価口唇口蓋裂や小舌症などの先天異常を含む外科的矯正治療を必要とする骨格的下顎前突症患者において,歯科矯正治療や顎矯正手術にともなう発話行動の変化を評価するため,顎運動・音声同時解析システムの構築および検討を行った。
氷惑星マントル物質の高温高圧実験に基づく天王星・海王星の内部構造モデルの構築

本研究では、天王星と海王星の内部構造モデルの構築を目的とした氷惑星マントル物質の高温高圧実験を行う。特に、メタンやアンモニアの融解や分子解離挙動に着目し、これに派生して生じるダイヤモンドや新規物質の生成とその条件を解明する。そして、得られた物質科学的知見を統合し、氷惑星の内部構造モデルの構築を行う。
量子ビームを利用した高分子微小ゲルとナノコンポジット材料の創製

環境に負荷を与えない天然高分子やバイオプラスチックを原料として、γ線や電子線といった量子ビームの照射により分子間で橋かけ(架橋)反応を利用した微小ゲルや表面グラフト重合技術を利用した表面改質ゲルを作製出来ること見出した。得られた微小ゲルのバイオプラスチックへの均一なナノ分散を行うことにより、地球環境保全のために、汎用しやすい耐熱性、機械的特性の優れた新しい生分解性ナノコンポジット材料を創製した。石油合成系高分子の利用・廃棄による環境破壊という負の側面に対処すべく環境に負荷を与えない天然高分子やバイオプラスチックの利用が期待されるが、汎用高分子と比較して諸物性が劣っている点がある。γ線や電子線といった量子ビームの照射による分子間で橋かけ(架橋)反応や表面グラフト重合技術を利用した微小ゲル作製並びに得られた微小ゲルのバイオプラスチックへの均一なナノ分散を行うことにより、地球環境保全のために、汎用しやすい耐熱性、機械的特性の優れた新しい生分解性ナノコンポジット材料を創製する。本年度は、昨年度に作製した高分子微小ゲルに、放射線グラフト重合しやすいビニル系モノマーであるスチレンを放射線グラフト重合した。約500 nmを有するカルボキシメチルセルロースゲル基材に、1%スチレンモノマー/メタノール溶液に浸漬してγ線照射して、グラフト重合時間を12時間で変化させ、1μmから10μm以上のスチレングラフト化したゲル材を見出した。室温から500°Cまでの熱分解(TGA)測定により、高分子微小ゲルとグラフト鎖の熱分解温度及び重量変化の差から表面改質高分子微小ゲルのグラフト率は約20%200%に見積もることができた。ヘキサフロロイソプロパノールに溶かしたポリアミド11に浸漬してキャストフィルムを作製し、目視にて相容性を確認したが、グラフト重合による改質前後では、改質後は相分離が抑えられる傾向であった。以上のことから、量子ビームを駆使して、表面をグラフト重合で改質した微小高分子基材を作製できることがわかった。本年度は、微小なゲルを作製する技術を最適化するため、カルボキシメチルセルロース水溶液に、物理架橋しない濃度の塩化ナトリウムや塩化カルシウムを添加して錯体・コロイド系に調製し、γ線を照射した。微小なゲルのサイズは、試料や添加塩の濃度や線量の変化によって200nmから5μmサイズの微小なゲルに作製することができると共に、透析膜による脱塩処理を行っても、架橋構造導入を確認できたことから、塩添加による溶液中での初期立体構造の違いとゲル形成との関係性がわかってきた。また、可塑剤等の添加したポリ乳酸の放射線架橋において、架橋効率が高くなることを見出し、分子鎖の運動性が架橋に関与していることから、ポリ乳酸と0.1%の架橋剤を含んだクロロホルム溶液を界面活性剤入りの水と懸濁した溶液にγ線を照射して微小ゲル作製技術を検討した結果、10μmサイズの微小体を作製できた。膜で分離することで、500nmから5μmサイズの微小体であることを確認でき、得られた微小体は凝集体と存在し、ゲル形成からの時間経過に伴い、凝集・沈殿する系であることがわかった。以上のことから、量子ビームを駆使して、高分子試料や添加剤の濃度、線量を変化することにより、環境にやさしい微小構造体を作製できることがわかった。本年度は昨年度開発した相溶性の良好な表面改質高分子微小ゲルをバイオプラスチックであるポリ乳酸やポリアミド11とをラボプラストミルで溶融ブレンドし、プレス機にてフィルム状に成形した。得られたコンポジットフィルムの熱力的特性として熱変形性については室温から250°Cまでの温度領域での熱機械特性(TMA)測定を行った。無添加と比較して、熱変性が抑制される傾向であったが、融点近傍にかけて変形してしまった。

しかしながら、ブレンドフィルムに放射線による橋かけ反応を行うことで、ポリアミド11コンポジット体のガラス転移から融点近傍での熱変形を抑制する効果を得られた。高分子微小ゲルのグラフト鎖とバイオプラスチックの分子鎖との橋かけや分子絡み合いといった相互作用の影響であると考えている。以上のことから、量子ビームを駆使して微小ゲルとプラスチックとのコンポジット化に成功した。放射線高分子化学約500 nmを有するカルボキシメチルセルロースゲル基材に、γ線照射してスチレングラフト化する技術を見出した。室温から500°Cまでの熱分解(TGA)測定により、高分子微小ゲルとグラフト鎖の熱分解温度及び重量変化の差から表面改質高分子微小ゲルのグラフト率は約20%200%に見積もることができた。しかしながら、スチレンホモポリマーの除去が困難であったが、ヘキサフロロイソプロパノールで洗浄することにより分離することができた。天然由来高分子である多糖類(カルボキシメチルセルロース)およびポリ乳酸の微小体を量子ビーム照射による架橋反応を利用して作製できる技術を見出した。また、作製条件としての高分子試料や添加剤(金属塩、架橋剤)の濃度、照射線量を変化させることにより、サブミクロンからミクロンサイズの微小体ができることを明らかにした。しかしながら、得られた微小体は、ゲル形成後の時間経過により凝集沈殿することから、分離する技術が必要となり膜により分離できる手がかりを得た。表面改質高分子微小ゲルとバイオプラスチックであるポリ乳酸やポリアミド11とをラボプラストミルで溶融ブレンドし、プレス機にてフィルム状に成形する。ポリ乳酸と高分子ナノ粒子との相溶性並びに分散性についてTEMを用いて評価し、アルカリ処理や酵素分解を行った系と比較してバイオプラスチック鎖と表面改質高分子微小ゲルとの相溶性と分散性との関連を明らかにする。ナノコンポジットフィルムの力学的特性については引張試験、熱的特性として熱変形性については室温からポリ乳酸の融点以上である200°Cまでの温度領域での熱機械特性(TMA)測定等によって評価する。天然由来高分子である多糖類(カルボキシメチルセルロース)およびポリ乳酸の微小体を量子ビーム照射による架橋反応を利用して作製できる技術を見出したが、得られた微小体は、ゲル形成後の時間経過により凝集沈殿することから、分離する技術が必要となった。そこで、膜により分離できる手がかりを得たが、再凝集が起こってしまうので、今後、微小体の表面改質やゲル形成後の溶液への界面活性剤添加などを行う必要であると考えられる。今後は、量子ビーム照射によるグラフト重合を利用して、微小体の表面改質方法を重点的に検討する。予定していた学会等への出張に行かなかったり、依頼分析を予定していた試料については装置メーカーのご厚意により貸出して頂いたデモ機を利用して測定できたりしたため。微小高分子ゲルの分離にフィルターや溶媒を大量に使用することになるので、フィルターカートリッジや洗浄用有機溶媒の購入に充てる。作製した高分子微小ゲルに、グラフト重合しやすいビニル系モノマーであるスチレンを放射線グラフト重合する。膜により得られた微小体を分離する。照射線量、使用するモノマー濃度、グラフト重合時間、反応温度等を変化させ、表面改質のためのグラフト重合条件を見いだす。
放射光マイクロビームＸ線を用いた放射線抵抗腫瘍に対する超高線量放射線治療の検討

近年、高精度放射線治療として、脳腫瘍などに対する定位放射線治療が盛んに行われている。定位放射線治療では照射時間の短縮を目的として高線量率の照射が行われている。しかしながら、局所的超高線量率X線照射が生体に与える影響は不明な点が多い。本研究では大型放射光施設(SPring-8)から供給される放射光を用いてビーム径25μmから数mmの高精細照射を多方向から組み合わせ腫瘍本体に超高線量を収束する照射法を開発し、難治悪性腫瘍に対する新たな治療戦略の基礎とすべく、腫瘍組織への反応・正常組織有害事象の両面から最適な照射線量やビーム間隔などを検討した。近年、次世代の高精度放射線治療として、強度変調放射線治療(IMRT)など線量率を可変させながらX線照射を行い、総線量を積算する治療法が実施されているが、局所的超高線量X線照射が生体に与える影響は不明な点が多い。本研究では大型放射光施設(SPring-8)から供給される放射光を用いてスリット幅25μmから数mmの高精細スリット状照射を多方向から組み合わせ腫瘍本体に超高線量を収束する照射法を開発し、難治悪性腫瘍に対する新たな治療戦略の基礎とすべく、腫瘍組織への反応・正常組織有害事象の両面から最適な照射線量やビーム幅等を検討する。腫瘍組織への反応に関しては移植腫瘍の増殖抑制効果を中心に検討し、正常組織への影響は病理組織学的評価だけでなく機能学的行動試験も実施する。最終的にSPring-8の放射光のみならず小型シンクロトロンにおけるスリット照射やグリッド照射の可能性を探索する重要な基盤データとなるように検討を加える。SPring-8から供給されるMicrobeamは、実際の臨床で利用されるメガボルトX線と比べ、非常にエネルギーが低く、照射深度により生体内での線量分布は大きく変化することが予想される。平成26年度の検討では、水等価ファントムを用いて、動物実験と同様の照射条件を再現しつつ、深部での線量分布を検証するためにファントムに装填したガフクロミックフィルムを用いてビームデータの取得を行った。さらに正常組織耐容線量に関してはこれまでの研究成果をもとに定位的固定が可能な脳を選択し、半脳やなどの局所的な照射を行い、被照射体積に対する最大照射線量の検討を行った。本研究では大型放射光施設(SPring-8)から供給される放射光を用いてスリット幅25μmから数mmの高精細スリット状照射を多方向から組み合わせ腫瘍本体に超高線量を収束する照射法を開発し、難治悪性腫瘍に対する新たな治療戦略の基礎とすべく、腫瘍組織への反応・正常組織有害事象の両面から最適な照射線量やビーム幅等を検討した。正常組織への反応は、定位的固定が可能なマウスの脳を中心にビーム間隔を種々に変化させて検討し、半致死線量から耐容線量を推定した。また、ビーム間隔を広げるにつれて、耐容線量は増加し、より高線量の放射線を照射できる可能性が示唆された。腫瘍組織への反応は放射光施設(SPring-8)のマシンタイムの関係上十分な検討はできなかったが、本来、腫瘍細胞を根絶させることは難しいとされる非照射部位の存在するスリット状照射において、マウスに生着した腫瘍の縮小が観察され、腫瘍制御に効果があることが示されたと考えられる。今後は、正常組織と同様に最適な照射条件を検討し、臨床応用への基礎データとすることを目標とする。大型放射光施設(SPring-8)は世界で有数の放射光施設であり、電子の加速エネルギーは8GeVと世界最大を誇っている。そのため、我々の研究している放射線治療の分野のみならず、物質の組成解析など多岐にわたる研究申請がなされており、マシンタイムの確保は困難である。平成26年度に獲得できたマシンタイムは4回であり、線量分布検証とマウスの脳への照射実験を並行して行ってきたが、十分な再現性を確認するには至っておらず、平成27年度も抗腫瘍効果の検討とともに正常組織耐容線量に関しても継続して実験を実施していく予定である。医学物理学マウスの脳への照射実験に関して再現性を確認するための実験を予定している。また、抗腫瘍効果の確認に向けて移植腫瘍モデルマウスの作成にも着手している。平成27年度のSPring-8への実験申請を予定している。大型放射光施設SPring-8のマシンタイムが当初の予定より少なく、マシンタイム使用一時負担金や実験遂行に必要な動物購入費用、飼育費、SPring-8および神戸大学間の往復旅費等が予定額よりも少なくなったため。

平成27年度も継続して実験予定であり、平成26年度に実施できなかった項目も実施予定であるため。前年度に使用できなかった分も含めて使用予定である。
α_2-アドレナリン受容体のプロテインキナーゼCによる調節機構

3種のサブタイプよりなるα_2-アドレナリン受容体(α_<2A>,α_<2B>,α_<2C>)のうち,受容体刺激により脱感作される2種のサブタイプ(α_<2A>,α_<2B>)に対するプロテインキナーゼCの作用を検討した.受容体を発現させたCHO細胞をアゴニストで刺激すると,低濃度域でのcAMP生成の抑制に続いて,高濃度域でのcAMP生成の促進という二相性の応答を示した.α_2受容体は発現しているレベルが高くなると,GiとのカップリングのみならずGsともカップルするようになることから,それぞれGiおよびGsとカップルしているものと推測した.百日咳毒素を作用によりGiの機能を消失させた細胞で,α_2受容体とGsとのカップリングに対するPMAの効果を調べると,2種のα_2受容体を介した応答はPMAを作用させても何ら変化しなかった.これに対し,コレラ毒素を作用させGsを活性化型にさせ,受容体とGsとのカップリングを生じなくさせた場合,PMAを作用させるとα_<2B>のみならずα_<2A>受容体を介した応答も消失した.コレラ毒素を作用させない場合,α_<2A>受容体による応答はPMA処理により何ら影響されないことから,コレラ毒素処理により何らかのタンパク質が誘導されたと推測できた.事実,タンパク質合成の阻害剤シクロヘキシミドを加えるとコレラ毒素の作用は消失した.またcAMP依存性プロテインキナーゼの阻害剤H-89によりコレラ毒素作用は消失した.したがって,コレラ毒素処理により細胞内cAMP量が上昇し,何らかのタンパク質が誘導され,プロテインキナーゼCによりリン酸化されてGiと受容体のカップリングを阻害したものと結論した.3種のサブタイプよりなるα_2-アドレナリン受容体(α_<2A>,α_<2B>,α_<2C>)のうち,受容体刺激により脱感作される2種のサブタイプ(α_<2A>,α_<2B>)に対するプロテインキナーゼCの作用を検討した.受容体を発現させたCHO細胞をアゴニストで刺激すると,低濃度域でのcAMP生成の抑制に続いて,高濃度域でのcAMP生成の促進という二相性の応答を示した.α_2受容体は発現しているレベルが高くなると,GiとのカップリングのみならずGsともカップルするようになることから,それぞれGiおよびGsとカップルしているものと推測した.百日咳毒素を作用によりGiの機能を消失させた細胞で,α_2受容体とGsとのカップリングに対するPMAの効果を調べると,2種のα_2受容体を介した応答はPMAを作用させても何ら変化しなかった.これに対し,コレラ毒素を作用させGsを活性化型にさせ,受容体とGsとのカップリングを生じなくさせた場合,PMAを作用させるとα_<2B>のみならずα_<2A>受容体を介した応答も消失した.コレラ毒素を作用させない場合,α_<2A>受容体による応答はPMA処理により何ら影響されないことから,コレラ毒素処理により何らかのタンパク質が誘導されたと推測できた.事実,タンパク質合成の阻害剤シクロヘキシミドを加えるとコレラ毒素の作用は消失した.またcAMP依存性プロテインキナーゼの阻害剤H-89によりコレラ毒素作用は消失した.したがって,コレラ毒素処理により細胞内cAMP量が上昇し,何らかのタンパク質が誘導され,プロテインキナーゼCによりリン酸化されてGiと受容体のカップリングを阻害したものと結論した.
渋味の生理的意義の究明

平成29年度までに特定された渋味物質による生理機能について、分子レベルでの発現機構の解明を目的とし、研究を進めた。カテキン類、メチル化カテキン類およびテアフラビン類については、食欲抑制を介して抗肥満作用が期待される胃粘膜からのレプチン分泌作用について評価・解析し、培養細胞系において作用機序の一端を明らかにし、国内学会にて発表した。テアフラビン類については、胆汁酸トランスポーター阻害機構を評価解析し、作用機序の一端について国内学会にて発表した。プロシアニジンについては、血流改善・代謝促進作用について評価・解析し、動物実験において交換神経系を介した作用機序を見出し、学術論文にて発表した。ロスマリン酸やフラボノール類のついては、細胞膜透過や吸収の作用に関わる分子挙動をモデルタンパク質、消化酵素及び人工リン脂質膜等を用いて評価・解析し、得られた知見を学会にて発表した。様々な生理機能の作用機序の一端がが明らかになる中で、実際に渋味物質が作用して機能性を媒介する標的タンパク質を探索するための方法論の開発を進め、新たに2つの標的タンパク質の精製技術を開発し、複数の国内学会にて発表した。茶ポリフェノールを含むパンを作製し、物性変化やポリフェノールの変化量を評価・解析することで、小麦や乳に含まれるタンパク質が渋味物質の生体成分に対する分子挙動に及ぼす影響について新たな知見を見出した。食用油脂が茶ポリフェノールやフラボノールの生体成分に対する分子挙動に及ぼす影響について評価・解析した。渋味物質による生理機能の作用機序については、これまでに脂質吸収阻害(消化酵素阻害、コレステロール吸収阻害)、抗肥満(食欲抑制ホルモン分泌作用、代謝促進作用)、血流改善に関する作用機序(シグナル伝達機構や活性阻害様式)を明らかにし、論文発表や学会発表に加え特許出願を進めており、順調に進展していると判断している。作用機序の解明に向けて標的タンパク質の探索が重要となるが、標的探索に資するポリフェノール標的タンパク質の精製技術の開発に成功しており、さらなる進展が期待できると考えている。最終年度となるため、渋味物質による生理機能の機構解明に向けて、開発したポリフェノール標的タンパク質の精製技術を活用し、ポリフェノール標的タンパク質の探索研究を展開する。渋味物質が複雑なマトリックスを持つ食品として摂取される状況を念頭に置き「渋味と物性」の「食素材の食べ合わせ」の観点から渋味物質の分子挙動や生理機能に及ぼす影響を分析し、研究成果の実生活への応用法を模索する。渋味物質が口腔内だけでなく消化管内においても受容されることを想定し、その生体応答の解析・検証により渋味の担う生理機能を解き明かすことで、未だ曖昧な渋味の生理的意義を解明することを目的とし研究を進めた。先行研究により得られた知見より渋味物質は分子会性や細胞膜蓄積性を示す。分子会合性や細胞膜蓄積性を指標に様々なポリフェノール(主にフラボノイド類とフェノール酸類およびその類縁体)を用いてスクリーニングを実施し、ガレート型カテキン、テアフラビン類、プロシアニジン類に加え、フラボノール類(ミリセチン、モリン)やロスマリン酸等が渋味物質であることを確認した。また、水溶性の低いフラボノイド類や水溶性の高いフェノール酸類の多くは渋味を有さない(あるいは弱い)ことを確認した。得られた成果の一部は学会・シンポジウムにて発表した。カテキン類、テアフラビン類、プロシアニジン類について、抗肥満の観点から生理機能を評価した。胆汁酸ミセル形成阻害(界面活性)、胆汁酸吸収(トランスポーター阻害)、食欲抑制(レプチン産生)、血流・代謝亢進作用を評価し、渋味の強いもの強い活性を示す可能性を見出した。特にガレート型テアフラビン類は、そのすべてで高い活性を示すことが明らかになった。得られた成果の一部は学会・シンポジウムにて発表するとともに、特許出願した。目標としていた渋味物質のスクリーニング・同定が進んでいる。また、先行研究で見出した渋味物質の生理機能評価も進み、カテキン類とテアフラビン類については、新たな生理機能を見出した。渋味物質が口腔内だけでなく消化管においても受容されることを想定し、その生体応答の解析・検証により渋味の担う生理機能を解き明かすことで、未だ曖昧な渋味の生理的意義を解明することを目的とし、研究を進めた。前年度までに渋味物質として見出したポリフェノールに加えて、新たにウーロンホモビスフラバン類について生理活性評価を実施し、テアフラビン類による胆汁酸トランスポーター阻害、ウーロンホモビスフラバン類による消化酵素阻害、カテキン類による胃粘膜からのレプチン分泌作用について作用機序の一端を明らかにした。得られた成果の一部は複数の国内学会にて発表するとともに、PCT出願に供した。様々なポリフェノール(カテキン類、テアフラビン類、ウーロンホモビスフラバン類、フラボノール類、フェニルプロパノイド類等)と生体成分(リン脂質やタンパク質)の分子間相互作用解析を実施し、ポリフェノール性の渋味物質と苦味物質の分子挙動の違いについて複数の特徴を見出し、カテキン類、テアフラビン類及びロスマリン酸に関する成果を中心に、論文(総説)および複数の国内学会にて発表した。渋味物質の生理活性評価については、脂質吸収阻害(消化酵素阻害、コレステロール吸収阻害)抗肥満(食欲抑制ホルモン分泌作用)に関する新たな知見が集積し、それぞれ学会発表や特許出願を行っており、順調に推移していると判断できる。味覚特性解析については、渋味物質と苦味物質の生体成分に対する分子挙動のの相違点を見出し、論文発表や学会発表を行っており、順調に推移していると判断できる。

平成29年度までに特定された渋味物質による生理機能について、分子レベルでの発現機構の解明を目的とし、研究を進めた。カテキン類、メチル化カテキン類およびテアフラビン類については、食欲抑制を介して抗肥満作用が期待される胃粘膜からのレプチン分泌作用について評価・解析し、培養細胞系において作用機序の一端を明らかにし、国内学会にて発表した。テアフラビン類については、胆汁酸トランスポーター阻害機構を評価解析し、作用機序の一端について国内学会にて発表した。プロシアニジンについては、血流改善・代謝促進作用について評価・解析し、動物実験において交換神経系を介した作用機序を見出し、学術論文にて発表した。ロスマリン酸やフラボノール類のついては、細胞膜透過や吸収の作用に関わる分子挙動をモデルタンパク質、消化酵素及び人工リン脂質膜等を用いて評価・解析し、得られた知見を学会にて発表した。様々な生理機能の作用機序の一端がが明らかになる中で、実際に渋味物質が作用して機能性を媒介する標的タンパク質を探索するための方法論の開発を進め、新たに2つの標的タンパク質の精製技術を開発し、複数の国内学会にて発表した。茶ポリフェノールを含むパンを作製し、物性変化やポリフェノールの変化量を評価・解析することで、小麦や乳に含まれるタンパク質が渋味物質の生体成分に対する分子挙動に及ぼす影響について新たな知見を見出した。食用油脂が茶ポリフェノールやフラボノールの生体成分に対する分子挙動に及ぼす影響について評価・解析した。渋味物質による生理機能の作用機序については、これまでに脂質吸収阻害(消化酵素阻害、コレステロール吸収阻害)、抗肥満(食欲抑制ホルモン分泌作用、代謝促進作用)、血流改善に関する作用機序(シグナル伝達機構や活性阻害様式)を明らかにし、論文発表や学会発表に加え特許出願を進めており、順調に進展していると判断している。作用機序の解明に向けて標的タンパク質の探索が重要となるが、標的探索に資するポリフェノール標的タンパク質の精製技術の開発に成功しており、さらなる進展が期待できると考えている。渋味物質に特有の生理機能の発見とメカニズムの解明を目指し、引き続き渋味物質の生理機能評価を進めていく。特に、スクリーニングにより新たに見出した渋味物質について評価を進め、情報を集積することで渋味の強弱と生理機能の強弱との関連性を明らかにしていく予定である。渋味物質による生理機能について、消化酵素阻害による脂質等の吸収阻害、代謝促進、食欲抑制ホルモン分泌、血流改善を中心に実施し、標的分子の同定を念頭に置いた探索研究を展開する。渋味物質が複雑なマトリックスを持つ食品として摂取される状況を念頭に置き、「食品の成分・物性」と「渋味」の関係を、食素材と食べ合わせの観点から解析する。最終年度となるため、渋味物質による生理機能の機構解明に向けて、開発したポリフェノール標的タンパク質の精製技術を活用し、ポリフェノール標的タンパク質の探索研究を展開する。渋味物質が複雑なマトリックスを持つ食品として摂取される状況を念頭に置き「渋味と物性」の「食素材の食べ合わせ」の観点から渋味物質の分子挙動や生理機能に及ぼす影響を分析し、研究成果の実生活への応用法を模索する。
脳梗塞後の運動療法による麻痺回復と神経栄養因子に関する研究

実験(1)脳梗塞発症前の運動刺激がラット脳梗塞巣に及ぼす影響を調べることを目的に脳梗塞作成前のトレッドミル運動や豊かな環境での飼育を4週間行い、脳梗塞作成後の神経栄養因子ミッドカイン(MK)の発現を組織学的、免疫組織化学的に観察した。また、脳梗塞巣の大きさを画像解析装置を用いて調べた。脳梗塞作成後梗塞巣周辺にMKの発現が観察され、脳梗塞発症前の豊かな環境での飼育は脳梗塞巣の大きさを縮小させることが示唆された。実験(2)MK欠損マウスを使用して、末梢神経損傷後の神経栄養因子MKの働きを調べた。MK欠損マウスは野生型マウスと比べて、脱髄や軸索変性が軽度であり、多くの神経線維は脱髄所見が観察されず、変性が遅れていた。再生軸索数は野生型マウスと比べて少なかった。これらの結果より、MK欠損マウスはワーラー変性が野生型マウスと比べて遅れることが示唆された。それに随伴して神経再生が遅延することが明らかとなった。脳梗塞作製後、1日、3日、7日、14日、28日に脳を摘出して種々の免疫組織染色を行った。神経栄養因子ミッドカイン(MK)の免疫染色を行った結果、脳梗塞後早期(1,3,7日)にMK陽性細胞が梗塞巣周囲のペナンブラ領域に観察された。7日後には発現量が減少し始め、14日や28日後には発現が観察されなかった。GFAP免疫染色結果と比較すると、反応性アストロサイトとMKの発現部位が一致していた。アポトーシスのシグナル経路であるCaspase-3免疫染色を行い、7日後までCaspase-3陽性細胞が脳梗塞周囲のペナンブラ領域に増加したが、14日後から徐々に減少した。ラットの運動機能評価として、棒上歩行テスト(正常5点)を行い、脳梗塞作製1日後には0点であったが、徐々に改善を示した。しかしながら、28日後には1点までしか改善しなかった。以上の結果を元に、運動療法(トレッドミル走行)の介入群と比較検討した。その結果、運動群では、脳梗塞作製1日、3日後のMKの発現が増加し、Caspase-3陽性細胞数が7日、14日後に有意に運動群が減少していた。脳梗塞巣の体積を計測すると、28日後には運動群の脳梗塞巣の大きさが非運動群と比べて有意に減少していた。棒上歩行テストは運動群が非運動群より得点が高かったが、有意差は認めなかった。運動群の得点は脳梗塞作製1日後には0点となり、28日後には2点まで改善した。今年度は、脳梗塞モデルラットを作製し、神経栄養因子ミッドカイン(MK)の発現動態を免疫組織化学的に観察し、定量化した。また、運動療法(トレッドミル走行)による神経栄養因子の発現量、脳梗塞巣の大きさ、機能回復の関係を明らかした。脳梗塞発症前の運動刺激が脳梗塞巣に及ぼす影響を調べることを目的に脳梗塞作成前のトレッドミル運動や豊かな環境での飼育を4週間行い、脳梗塞作成後の神経栄養因子の発現を組織学的、免疫組織化学的に観察した。豊かな環境は自発的に運動可能な車輪やはしごの入った550x450x400の大きさのケージを使用した。4週後脳梗塞を作成し、48時間後に脳組織や下腿の筋を採取した。豊かな環境での飼育は餌の摂取量に各群変化はなかったが、体重増加が有意に少なかった。また、豊かな環境での飼育はヒラメ筋湿重量の有意な増加を認めた。脳梗塞巣の体積に有意差は認められなかったが、豊かな環境での飼育は減少傾向にあった。神経成長因子ミッドカイン(MK)やNGFの発現が梗塞巣周囲に観察された。これらの結果より、脳梗塞発症前の豊かな環境での飼育は脳梗塞巣の大きさを縮小させるかもしれないことが示唆された。さらに、今年度は中枢神経損傷だけなく、MKノックアウトマウスを使用して、末梢神経障害後の回復過程を電子顕微鏡や筋電図解析により観察した。マウスの坐骨神経をヒラメ筋進入部から約10mmの部位で凍結損傷すると2から3週の間に神経の再生が認められる。MKノックアウトマウスはワーラー変性がワイルドタイプと比べ遅れることにより、神経再生が遅延することが明らかとなった。
Nanocapsuleを用いた、癌転移巣検出と放射線ー抗癌剤標的療法の開発

放射線により内容を放出する、2種類のマイクロカプセルを用いて、悪性腫瘍検出と治療を検討した。悪性腫瘍移巣検出型マイクロカプセルは、表面をαvβ3とVEGFR-1抗体で標識、内容をP-selectin抗原とした。転移巣治療型カプセルは表面をP-selectin抗体で標識し、内容をカルボプラチンとした。静脈注射により、腫瘍検出型マイクロカプセルは転移巣をCTで描出させ、1回目の放射線照射で、P-selectin抗原を腫瘍血管に放出した。次に治療型マイクロカプセルを静脈し、転移巣に集積させ2回目の放射線を施行し、カルボプラチンを放出させ、抗腫瘍効果増強と、抗癌剤副作用軽減を行った。(1) Nanocapsuleの作成:ヒアルロン酸とアルギン酸のCa-Fe重合により、放射線照射により内容を放出するnanocapsuleを作成した。nanocapsule作成時、ヒアルロン酸ーアルギン酸混合溶液にアスコルビン酸を添加すると、放射線照射による内容放出が促進されることが明らかなとなった。さらなる放射線による内容放出のため、今後も検討が必要と考えられた。(2) CTによ転移巣の検出:C3He/Jマウスに乳がん由来のMM46 (低転移性)、MM48 (高転移性)を左大腿皮下組織に移植した。その後、αvβ3抗体、VEGFR-1/2抗体で標識したP-selectin抗原を内包する、放射線感受性nanocapsuleを尾静脈より静脈注射すると、αvβ3とVEGFR-1/2の抗原抗体反応により、転移巣にcapsuleが集積、カプセル中の基質中のCa, FeのX線吸収により、CTによりカプセル集積が検出可能であったが、CT値の上昇が7 Huわずかであり、改善の必要があると思われた。(3)第一回目の放射線照射と治療用マイクロカプセルの誘導:上記集積したnanocapsuleに対し、第1回目の放射線を照射し、P-selectin抗原を放出させた。P-selectinの放出率は72%程度であった。その後、P-selectin抗体で標識し、抗癌剤を内包する転移治療用マイクロカプセルを静脈注射し、その集積を観察したが、転移巣に集積したのは、65%程度であった。(4)第2回目の放射線照射と放射線ー治療用マイクロカプセル併用による転移巣治療:集積し,抗がん剤カルボプラチンを含有する治療用マイクロカプセルに対し、第2回目の放射線照射を施行した。結果、70%のカプセルからカルボプラチンが放出され、放射線ーカルボプラチンとの併用効果により、転移抑制効果(EF 1.1)が得られた。放射線照射により、抗がん剤(カルボプラチン)、あるいはanti-CD47 siRNAを含むnanoparticleを放出するマイクロカプセルを開発した。これに、CTによる検出能を加え、CTによるカプセル動態を画像化した。さらに、カプセル表面をVEGFR-1/2により標識し、VEGFR 1/2抗原抗体反応により集積させ、その集積をCTにより検出することで、転移巣のイメージングを研究した。カプセルに封入するナノパーティクルを、プロタミンとヒアルロン酸、およびカルボプラチン、あるいはanti CD47 siRNAを混合吸うことで作成した。このパーティクルを、アルギン酸-ヒアルロン酸混合溶液に混入後、VEGFR 1/2を添加したCa2+とFe2+混合溶液に噴霧し、ナノパーティクルを含むマイクロカプセルを作成した。マウス乳がんMM48細胞を使用した、肺転移モデル(C3H3/N)に10億個尾静脈より静注し、その動態をCTで画像化、肺転移巣の検出能を測定した。検出後、肺転移巣に対し、100 KeV X線を照射し、その後、CTにより肺転移巣が減少するか否かを研究した。美静脈されたマイクロカプセルは、VEGFR 1/2の抗原抗体反応により転移巣に集積し、そのピークは静注後9時間後であった。同集積はCTにより観察可能で、転移巣の明瞭に描出した。検出された肺転移巣に対し、放射線を照射したところ、マイクロカプセルは、カルボプラチン、anti-CD 47 siRNAを含むナノパーティクルを放出し、肺転移巣を優位に減少させた。ただし、カプセル系がいまだ大きく、静注後、マイクロカプセルによる塞栓症を起こすマウスが見られ、カプセル径をさらに小さくする必要性が考えられた。また、anti-CD siRNAに関しては、マクロファージや、T-cellを活性化する工夫の必要性が考えられた。現在まで、我々は、抗がん剤カルボプラチン水溶液にヒアルロン酸とアルギン酸を溶解後、Ca2+-Fe2+水溶液に噴霧することで、放射線によりカルボプラチンを放出するParticleを作成してきた。しかし、径が2μmと大きく、マウスに対し、頸静脈的に投与した場合、肺塞栓や脳梗塞を起こすという欠点があった。平成27年度においては、Nanoparticleをさらに微細化する目的で、ProtamineとHyaluronic acidをカルボプラチン水溶液中で重合させ、カルボプラチンを含むProtamineとHyaluronic acidのParticleを作成した。作成したParticleの径を光学的顕微鏡とmicroPIXE cameraによるPlatinum分布の画像化により計測した。放射線照射時のカルボプラチン放出は、Micro PIXE cameraによるPt分布画像化と、定量的PIXE法によるPt放出量により評価した。結果、Particleの径は742±16 nmであり、従来の2μmよりかなりの微細化が図られた。

また、放射線によるカルボプラチン放出も、10 Gy照射時で、78%のParticleが破裂し、放出量としては、65%のカルボプラチン放出が観察された。また、Particleの微細化により、静脈注射時の肺塞栓発生率と脳塞栓発生が焼失した。平成27年度の実験成果により、頸静脈的にParticleを投与した場合の、放射線照射による薬剤標的療法の実現に大きく貢献した。経る静脈的に投与可能で、放射線により抗がん剤を放出するParticleの作成に成功したため、おおむね順調と判断する。アルギン酸-ヒアルロン酸をFe2+重合させることにより、放射線照射により内容を放出する、以下の2タイプのマイクロカプセルを作成した。すなわち、(i)腫瘍診断型マイクロカプセル:カプセル内容をCT造影剤イオパミロンとP-selectin抗原とし、カプセル表面を、癌血管内皮に発言しているVEGFR1/2への抗体で標識、(ii)腫瘍治療型マイクロカプセル:カプセル内容を抗癌剤カルボプラチンとし、表面をP-selectin抗体で標識、の2つの型である。最初に、放射線診断型マイクロカプセルを、乳癌MM46 (低転移型)とMM48 (抗転移型)に尾静脈より注射し、9時間後にCTを撮像した。結果、診断型マイクロカプセルはVEGFR1/2の抗原抗体反応により原発巣と転移巣に集積し、その集積はCTで検出可能であった。これにより、マイクロカプセルによる腫瘍診断が可能なことが示唆された。次に、第一回目の放射線照射を施行し、カプセルからP-selectin抗原を血管内皮に沈着させた。続いて、腫瘍治療型マイクロカプセルを美病脈したところ、12時間後にカプセルはP-selectinの抗原抗体反応により腫瘍と転移巣周囲に修正した。この集積した腫瘍治療型マイクロカプセルに第2回目の放射線を照射したところ、カプセルから抗がん剤カルボプラチンが放出された。このことから、放射線照射部位に抗がん剤を集積させる事が可能と思われた。放出されたカルボプラチンは、放射線との相乗効果により、抗腫瘍効果が増強し、さらに、カプセルによる、カルボプラチンの限局化により、副作用が有意に軽減された。問題点としては、カプセル径が23.3±4.6 μmと大きいため、肺塞栓、脳塞栓が起きるばあいがあることである。これに関しては、これに関しては、カプセルの微細化をさらに進めることで解決することとした。放射線により内容を放出する、2種類のマイクロカプセルを用いて、悪性腫瘍検出と治療を検討した。悪性腫瘍移巣検出型マイクロカプセルは、表面をαvβ3とVEGFR-1抗体で標識、内容をP-selectin抗原とした。転移巣治療型カプセルは表面をP-selectin抗体で標識し、内容をカルボプラチンとした。静脈注射により、腫瘍検出型マイクロカプセルは転移巣をCTで描出させ、1回目の放射線照射で、P-selectin抗原を腫瘍血管に放出した。次に治療型マイクロカプセルを静脈し、転移巣に集積させ2回目の放射線を施行し、カルボプラチンを放出させ、抗腫瘍効果増強と、抗癌剤副作用軽減を行った。