hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドーパントを有しないアモルファス透明導電性酸化物薄膜の高キャリア移動度化

対向ターゲット式DCスパッタリング装置を用いて作製した、ドーパントを有しない(1)酸化亜鉛-酸化インジウム系、(2)酸化亜鉛-酸化スズ系それぞれの透明導電性アモルファス酸化物薄膜の構造と導電特性について検討した。まず(1)の酸化亜鉛-酸化インジウム系アモルファス薄膜は、基本的にはホモロガス化合物Zn_kIn_2O_<k+3>(k=1,2,3)と同じ構造を有しているが、製膜時の基板温度が150°C以下と低いため、基板上に堆積した膜中で原子の再配列が起こらずアモルファスとして存在している。アモルファス薄膜では、インジウムの含有量が多いほどキャリア濃度が大きくなるが、キャリア移動度は組成にほとんど依存しないため抵抗率はインジウムの含有量が多いほど低くなった。アモルファス薄膜を還元雰囲気下400°Cで1時間アニール処理すると、ZnIn_2O_4よりもインジウム含有量が大きい膜はアモルファス相が崩壊した。このアニールによって膜表面上の凹凸がなくなりこのアモルファス薄膜の実用化に向けて大きく前進した。次に(2)の酸化亜鉛-酸化スズ系アモルファス薄膜は、アモルファスそれぞれの組成に対応してイルメナイト型ZnSnO_3に近い構造を持つアモルファスから逆スピネル型Zn_2SnO_4に近い構造を持つアモルファスへと変化していることが示唆された。この場合、Snは基本的に6配位で変化しないが、Znは6配位から4および6配位と配位数の減少が起こり、これに伴ってキャリアの生成源である酸素欠損が減少していくため、酸化スズの含有量が多いほどキャリア濃度は大きくなり、抵抗率は低くなった。(1)・(2)のアモルファス薄膜とも、アモルファスの構造を保っている間は組成に依存せず比較的高いキャリア移動度を保っているが、これはSEM等の表面観察でもわかることであるが粒界が組織中た存在しないこと、導電経路と考えられる(1)の稜共有InO_6、(2)の稜共有SnO_6八面体のネットワークが、組成が変化しても大きく変わらないことに起因していると考えられる。我々は、対向ターゲット式DCマグネトロンスパッタリング法を用いてn型酸化亜鉛-酸化インジウム系透明導電性酸化物薄膜の作製を行った。基板温度は150°Cに統一した。基板に堆積させるZnOとIn_2O_3の比は、それぞれのターゲットに引加する電流値(I_<Zn>、I_<In>)により制御した。電流比δ=I_<Zn>/(I_<Zn>+I_<In>)と定義した。アニール処理は、H_2:N_2=4:96の混合ガスを用い、400°C、1時間行った。アモルファス薄膜は0.20【less thanor equal】δ【lessthanor equal】0.57の電流比領域で生成した。蛍光X線分析の結果、電流比は、ほぼ膜の組成比[Zn]/([In]+[Zn])に一致した。アニール処理によって、δ=0.20で作製した薄膜においてアモルファス相は崩壊し、酸化インジウムが析出した。このδ=0.20は、最もkの値の小さいホモロガス化合物であるZnIn_2O_4よりも酸化インジウム含有量が多いため、酸化インジウムがアニール処理によってしみ出す際にアモルファス相が崩壊したものと考えられる。アモルファス相が崩壊しなかった0.33【less thanor equal】δ【lessthanor equal】0.57の薄膜試料について、アニール処理後キャリア濃度が23倍になったものの、逆にキャリア移動度が減少して互いに相殺しあい、抵抗率はほとんど変化しなかった。このあたりの抵抗率が、酸素欠陥に代表されるnative donorの増加による抵抗率の改善では限界ではないかと思われる。アニール処理によってキャリア濃度が増加したことを反映し、アニール前に比ベアニール後では光学バンドギャップが大きくなり、伝導帯に存在するキャリア電子の光吸収・散乱により、全体的に可視光領域の透過率が若干低下した。アニール処理前後のδ=0.33の薄膜試料のSEM像およびAFM像を観察すると、アニール処理前のアモルファス薄膜は1000Å程度のスパイク状の粒子からなる凹凸のある膜であったが、アニール処理することにより非常にフラットな膜になっていることがわかった。

このアニールによって膜表面上の凹凸がなくなりこのアモルファス薄膜の実用化に向けて大きく前進した。次に(2)の酸化亜鉛-酸化スズ系アモルファス薄膜は、アモルファスそれぞれの組成に対応してイルメナイト型ZnSnO_3に近い構造を持つアモルファスから逆スピネル型Zn_2SnO_4に近い構造を持つアモルファスへと変化していることが示唆された。この場合、Snは基本的に6配位で変化しないが、Znは6配位から4および6配位と配位数の減少が起こり、これに伴ってキャリアの生成源である酸素欠損が減少していくため、酸化スズの含有量が多いほどキャリア濃度は大きくなり、抵抗率は低くなった。(1)・(2)のアモルファス薄膜とも、アモルファスの構造を保っている間は組成に依存せず比較的高いキャリア移動度を保っているが、これはSEM等の表面観察でもわかることであるが粒界が組織中た存在しないこと、導電経路と考えられる(1)の稜共有InO_6、(2)の稜共有SnO_6八面体のネットワークが、組成が変化しても大きく変わらないことに起因していると考えられる。
マンガン(III)錯体を用いた高圧下におけるラジカル反応の制御

1.1,2-ビス(2-ヒドロキシベンズアミド)エタンを配位子とするマンガン(III)錯体を用いた2,6-ジ-t-ブチルフェノールの酸素雰囲気下50気圧エタノール中100°Cの反応は、特異的に相当する4,4-ジフェノキノンを生成することを見いだした。副生成物として相当する1,4-ベンゾキノンが少量得られた。本反応はマンガンの高酸化状態を安定化するアミド系配位子を持つマンガン(III)錯体を用いたフェノキシラジカルの初めての反応であり、二分子カップリングが優先的に起こることがわかった。2.1,1-ジアリールアルケン類とトリス(2,4-ペンタンジオナト)マンガン(III)または1,3-ジカルボニル化合物-酢酸マンガン(III)系の酸化的ラジカル反応で得られる5,5-ジアリール-4,5-ジヒドロフラン類のジクロロメタン中での光照射は、定量的に置換ナフタレン類を生成することを見いだした。この光反応の圧力効果は検討する時間がなかった。しかし、1,1-ジアリールアルケン類のアリール基上の置換基の種類および位置を変えることで、色々な置換ナフタレン類を合成することができた。また、同様の光照射をナフチルジヒドロフラン類で行なうと、ビナフタレン類が高収率で生成することもわかった。この反応で得られたビナフタレン類は、立体特異的触媒反応に使うことのできる金属錯体の配位子として今後期待される。3.酢酸マンガン(III)の熱分解で生成するカルボキシメチルラジカルを使った高圧下での反応は現在進行中であり、今後10気圧から徐々に圧力を上げ、80気圧まで調べる予定である。また、高圧力下での1,3-ジカルボニル化合物-酢酸マンガン(III)系の酸化的ラジカル反応も現在進行中であり、圧力効果がラジカル反応の立体選択性にどのように影響するかをさらに詳しく調べる予定である。
窒素プラズマによるサファイア基板表面における高品質AlN転換層の単結晶成長技術

サファイア基板表面に窒素マイクロ波プラズマを低温低圧で照射するこにより、サファイア基板表面にAlN単結晶を育成させることを目的とした。500W、数百から千Pa、数百度の範囲で、窒素プラズマはサファイア中の酸素を攻撃し、表面に良質のAlN転換層を形成することができた。形成過程は、サファイアへの活性化した窒素の侵入過程と置換過程の共存により進行することが分かった。得られたAlNの転換層は、サファイア(0001)面を使用したときのみ、単結晶となり、CL測定により欠陥も従来のものと比較すると減少させることができた。現在、窒化物半導体結晶を育成するために、高温、高圧を必要とする成長法を用いており、高コストとなっている。特にAlNは大変高価であり、低コストなデバイスを作成する上で大きな問題である。また、高温、高圧プロセスを経て育成されるため、高品質な物は得られにくく構造欠陥を含んだ製品となる。本研究では、窒化物系デバイスの高効率化を目指した基板材料開発を行った。特にAlN基板作成には、Al-N結合は強固であり、2200 °C程度の高温プロセスが必要となる。高温、高圧プロセスを避け、容易にAl-N結合を形成させるためN(窒素)プラズマを採用した。Nプラズマ中の窒素ラジカル(N*)により、Al原子との結合に関する活性化エネルギーの低下を期待し、低温でAl-N結合の形成ができるものと考えた。窒素プラズマをAl2O3基板に照射し、Al-O結合中の酸素原子(O)を切り離し、窒素原子に置換することにより、Al2O3基板表面上にAlN膜を形成する手法である。本年度の目標は、酸素-窒素の置換機構の解明をおこない窒素侵入機能の物理モデルを構築することである。具体的には、マイクロ波による窒素プラズマが、サファイア内部に侵入し、Al-O結合を切断し酸素と置換してAl-N結合形成する過程である。SiにおけるOの拡散によりSiO2が形成するディール・グローブモデルを本研究モデルに適用して、成膜時間と転換層厚さ、拡散係数(活性化エネルギー)の関係からa)窒素プラズマの侵入および拡散、b)Al-O結合の切断、c)Al-N接合の形成を明らかにした。窒素プラズマ照射時圧力1000Pa、窒素プラズマ照射時間28時間の試料のEPMAによる窒素分布の測定結果から、窒素濃度分布において、表面に窒素が分布していることが確認された。XRDによる測定から、AlN(0002)回折ピーク強度の比をX線強度比から、プラズマ照射時間が2hから5hの間で、X線強度比は急激に増加し、AlN(0002)回折ピーク強度が増加することが確認できた。また、照射時間が5時間以上になると強度比の増加が緩やかになることが確認できた。照射時間が増加すると共に、活性化した窒素ラジカルが転換したAlNを通過して、AlN/ Al2O3界面に到達し、酸素との置換反応を生じさせたものと示唆できる。また、照射時間7h、8hでの試料作成を複数回試みたが、X線強度比が増加する傾向は見られず、飽和した。この傾向は、シリコン(Si)表面の熱酸化過程と類似している。AlN転換層形成の温度525°Cと675°Cにおける膜厚と照射時間の関係から、形成温度525°Cと675°C共に、照射時間の平方根に対して、AlN転換層の膜厚が線形的に増加していることが分かった。DealーGrove modelを用いて、近似曲線から拡散係数を求めた。拡散係数は、温度525°Cが4.5×10^-12 [cm^2/s]であり、温度675°Cは1.7×10^-11 [cm^2/s]となった。Deal-Grove modelで求めた拡散係数を用いてアレニウスプロットを利用して活性化エネルギーを求めた。AlNの活性化エネルギーは13.3[kcal/mol]となり、この結果はGaAsのAsの自己拡散と比べても小さい値となることが分かった。このことから、AlN転換層の成長に用いる活性化エネルギーが比較的小さなエネルギーであることが確認された。窒化物半導体は一般に高温高圧下でのみ生成するため、欠陥が発生しやすく、高コストとなる。また、サファイア基板とその上に形成される窒化物半導体との間の格子不整合率が大きいため、基板とデバイス層との間に格子欠陥が発生する。そこで、本研究では窒素プラズマを用いることで、サファイア基板上へAlN単結晶を低温低圧下で成長させることを目的とした。平成28年度の目標は、(1)窒素プラズマ照射時に生ずるサファイア基板のスパッタ現象の減少と窒素ラジカルの密度向上により、成膜速度と表面平坦性を促進する。(2)サファイア基板の面方位を極性面のC面から無極性面のm面および半極性面のR面に変えることにより、Al原子とO原子が同平面上にある場合の成膜速度の依存性を検討することであった。研究成果は、(1)サファイアC面基板、照射時間4時間のAlN転換層断面のEPMA測定による深さ方向への窒素濃度比は、試料表面が最も高く、深さ方向に向かって指数関数的に減少する傾向が見られた。AlN転換層形成の初期段階は、Si酸化膜形成に用いられるDeal-Groveモデルのように矩形の濃度分布を示すが、その後、窒素の濃度分布はフィックの第二法則に従うことが予想された。

このため、Deal-Groveモデルとフィックの第二法則によるモデルを組み合わせた2段階拡散モデルを構築し、測定結果と解析結果との間には定性的な傾向の一致が見られた。また、フィックの第二法則における拡散形態は、Deal-Groveモデルの拡散形態よりも窒素の移動が100倍速いことが推測できた。(2)C面においては上述の2段階拡散モデルが適用できたが、無極性のm面および半極性面のR面では多結晶化してしまい、単結晶成長しない傾向が得られた。この傾向に関する物理的なモデルは構築できていない。サファイア表面から窒素原子が侵入・拡散するモデルが構築できた。また、酸素と窒素が置換したAlN転換層は極性面であるC面の場合は必ず単結晶成長させることができ、当初の低温低圧下でのAlN単結晶成長技術と物理モデルの構築は達成された。しかし、派生的に無極性のm面および半極性面のR面では多結晶化してしまい、今後の物理モデルの構築が課題となった。1 AlN転換層の形成と酸素ー窒素置換機構:EPMAの窒素濃度分布から,照射時間の増加に伴い試料表面の窒化量が増加することが確認できた。また,SEM像とDFM像から,AlN転換層の形成には隆起物が伴うことが確認できた。隆起物は照射時間の増加に伴い数と体積を増加させ,後に重なり合いながら成長することが確認できた。っまた、Al2O3とAlNの結晶構造の違いから,Al2O3基板上にAlNを転換させる際には酸素ー窒素の置換過程で酸素空孔が発生すると考えられた。また,Al2O3内のAl原子間の距離とAlN内のAl原子間の距離の違いから,原子間距離を詰めながらAl2O3基板上にAlN転換層を形成していくと考えられた。原子の凝集過程で,酸素ー窒素置換時に発生した酸素空孔を原子の移動先として利用することが分かった。2 AlN転換層形成の面方位依存性:XRDの測定結果から,極性面であるAl2O3(0001)基板でのみ単結晶成長し,非極性面であるAl2O3(01-12)基板とAl2O3(10-12)基板では多結晶成長することが確認できた。極性面での成長は,極性面から極性面への変化であるため原子の凝集過程で横方向のみに力が働く。また横方向に結合による束縛がないため原子の自由度が高い。凝集した際できる空間は外部にのみ存在し,都合よくAlN転換層を形成する。それに対し非極性面では,原子配列の関係上,原子の凝集過程で結晶内部にも空間を作り結合を歪ませる。また,原子に作用する結合の力の方向が多方面に働いているため,原子の移動先がまばらであり不特定多数の面方位を形成すると考えられた。3隆起物の構成成分の同定:DFMの測定結果から,照射時間の増加に伴い隆起物は粒径を広げ隆起物同士が重なり合いながら成長することを確認し,XRDの測定から,照射時間の増加に伴い回折強度が強くなることを確認した。サファイア基板表面に窒素マイクロ波プラズマを低温低圧で照射するこにより、サファイア基板表面にAlN単結晶を育成させることを目的とした。500W、数百から千Pa、数百度の範囲で、窒素プラズマはサファイア中の酸素を攻撃し、表面に良質のAlN転換層を形成することができた。形成過程は、サファイアへの活性化した窒素の侵入過程と置換過程の共存により進行することが分かった。得られたAlNの転換層は、サファイア(0001)面を使用したときのみ、単結晶となり、CL測定により欠陥も従来のものと比較すると減少させることができた。
太陽光をエネルギー源とする水素社会を指向した革新的多機能性ナノ触媒の開発

近年,水素を有機ハイドライドという形で貯蔵・輸送しする新たな手法が注目されているが,水素化反応には厳しい反応条件を要する.本研究では,太陽光を利用した効率的な水素の製造・貯蔵の連続反応を可能とする,光水分解および芳香族化合物の水素化反応の両方に有効な二機能性触媒の開発を目指すこととした.それに先立ち,トルエンの水素化に有効な固定化触媒の開発を行った.当研究室で開発した手法を用いて開発したポリシランーアルミナ固定化金属ナノ粒子触媒は,常温常圧という穏和な条件下にてバッチ反応と連続フロー反応の両方で高活性および高い耐久性を示した.さらに本触媒は,種々の官能基を有する幅広い芳香族化合物およびヘテロ芳香族化合物の水素化において高収率をもって目的物を与え,本反応を用いた医薬品前駆体の合成も達成された.一方,アニリンを用いて本水素化反応を行った際の副生成物から着想を得,本触媒を用いた第一級アミンとアニリンとの還元的交差アミノ化を達成した.本反応ではアニリンが水素化される際の中間体であるイミンに対し第一級アミンが求核付加を行うことで目的物が得られると考えられ,古典的なハロゲン化アルキルを用いる方法では選択的な合成が難しい種々の第二級アミンを高収率で得ることに成功した.本研究は,エネルギー貯蔵のみならず有機合成の観点からも非常に重要な反応である芳香族化合物の水素化反応を,穏和な条件下,環境調和型の不均一系触媒を用いて高効率で達成したという点で大変意義深いものである.また収率,選択性,環境調和性等様々な観点を満足する方法が確立されていない中で,効率的な還元的交差アミノ化による第二級アミンの合成を可能にした本反応は,特筆すべきものである.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
反応性スパッタ法による透明p型導電性三元酸化物の薄膜作製と評価

アルゴン希釈酸素ガス(酸素520%)でCuとAlを原子層オーダで交互スパッタし,基板温度300700°Cで石英ガラス上にCu-Al-O薄膜を堆積した。CuとAlのスパッタ時間比により[Cu]/[Al]比は制御可能だったが,酸素モル濃度制御は困難で,CuO-CuAl_2O_4-Al_2O_3系組成線近傍もしくはその組成線よりもやや酸素過剰であった。低基板温度ではアモルファス構造だったが,基板温度700°CでCuAl_2O_4多結晶相が出現し,Cu過剰薄膜ではCuO多結晶相も出現した。高抵抗だったことも踏まえると,デラフォサイト酸化物CuAlO_2でp形導電性に寄与しているCu^+イオンが存在していないことを示唆している。一方,窒素雰囲気中の大気圧下8001050°C熱処理により,酸素モル濃度が減少し,Cu_2O-CuAlO_2-Al_2O_3系の組成線に近づき,CuAlO_2多結晶相が出現した。Cu過剰薄膜では過剰CuがCu_2O多結晶を形成し,Al過剰薄膜では過剰AlがアモルファスAl_2O_3相を形成していると考えられる。[Cu]/[Al]=1では,CuAlO_2の化学量論組成を有し,透過率スペクトル基礎吸収端はCuAlO_2の直接遷移型の禁制帯幅(3.5eV)に対応していた。p形で10^2Ωcm程度の抵抗率を有していたことから,CuAlO_2が支配的な薄膜が作製できたと考えられる。熱処理前の堆積薄膜での酸素濃度の減少のため酸素ガス濃度の更なる低減を試みたが,Alターゲット間放電が不安定化し薄膜堆積が困難であった。また,アモルファス構造堆積薄膜の窒素雰囲気中でのKrFレーザ照射(約1010^3mJ/cm^2)によるレーザアニール効果も調べたが,10^2mJ/cm^2程度以上では薄膜がアブレーションされ,10^2mJ/cm^2程度未満では薄膜の特性において変化は観られなかった。CuとAlを交互堆積できる既存対向ターゲット式スパッタ装置に,マスフローコントローラを導入し,酸素ガス濃度を制御可能とした。Cu及びAlスパッタ時間と酸素ガス濃度(5%20%)を変化させ,基板温度500°C700°Cで反応性スパッタ法により石英ガラス基板上にCu-Al-O薄膜を堆積した。CuとAlのスパッタ時間比を制御して,[Cu]/[Al]=1の堆積薄膜を作製した、堆積薄膜の酸素濃度は,酸素ガス濃度に依存せずに約60mol%で,CuAlO_2に比べてやや酸素過剰であった。このような組成のスパッタ条件依存性は,以前の基板温度300°Cの場合とほぼ同様とみなせる。基板温度500°Cの場合は基板温度300°Cの場合と同様にアモルファス薄膜であったが,基板温度700°Cの場合はCuAl_2O_4が混在する多結晶薄膜であった。基板温度500°C700°Cでの[Cu]/[Al]=1の堆積薄膜を窒素雰囲気中で熱処理(1000°C程度)することにより導電率が増加し,3Rポリタイプのデラフォサイト構造p形導電性CuAlO_2薄膜の作製に成功した。

以前の基板温度300°Cでの熱処理後の薄膜は,3Rポリタイプに加えて2Hポリタイプが混在したCuAlO_2薄膜であったこと,バルク単結晶では3Rポリタイプのみが報告されていることから,基板温度の高温化は高品質薄膜の作製につながる可能性がある。熱処理前の堆積薄膜での酸素濃度の減少のため,酸素ガス濃度の更なる低減を試みているが,Alターゲット間放電が不安定化するなどの課題が生じており,今後は放電条件の検討が必要である。レーザアニールの初期的データ取得のため,基板温度300°Cの堆積薄膜に対して窒素雰囲気中でのKrFレーザ照射(約300700mJ/cm^2)を試みたところ,レーザ照射強度の増加に伴ってCu濃度の減少と共に,膜厚の減少の傾向が観られた。アルゴン希釈酸素ガス(酸素520%)でCuとAlを原子層オーダで交互スパッタし,基板温度300700°Cで石英ガラス上にCu-Al-O薄膜を堆積した。CuとAlのスパッタ時間比により[Cu]/[Al]比は制御可能だったが,酸素モル濃度制御は困難で,CuO-CuAl_2O_4-Al_2O_3系組成線近傍もしくはその組成線よりもやや酸素過剰であった。低基板温度ではアモルファス構造だったが,基板温度700°CでCuAl_2O_4多結晶相が出現し,Cu過剰薄膜ではCuO多結晶相も出現した。高抵抗だったことも踏まえると,デラフォサイト酸化物CuAlO_2でp形導電性に寄与しているCu^+イオンが存在していないことを示唆している。一方,窒素雰囲気中の大気圧下8001050°C熱処理により,酸素モル濃度が減少し,Cu_20-CuAlO_2-Al_2O_3系の組成線に近づき,CuAlO_2多結晶相が出現した。Cu過剰薄膜では過剰CuがCu_2O多結晶を形成し,Al過剰薄膜では過剰AlがアモルファスAl_2O_3相を形成していると考えられる。[Cu]/[Al]〓1では,CuAlO_2の化学量論組成を有し,透過率スペクトル基礎吸収端はCuAlO_2の直接遷移型の禁制帯幅(3.5eV)に対応していた。p形で10^2Ωcm程度の抵抗率を有していたことから,CuAlO_2が支配的な薄膜が作製できたと考えられる。熱処理前の堆積薄膜での酸素濃度の減少のため酸素ガス濃度の更なる低減を試みたが,Alターゲット間放電が不安定化し薄膜堆積が困難であった。また,堆積薄膜の窒素雰囲気中でのKrFレーザ照射(約1010^3mJ/cm^2)によるレーザアニール効果も調べたが,100mJ/cm^2程度以上では薄膜がアブレーションされて僅かな酸化アルミニウム相のみが残存し,100mJ/cm^2程度未満では薄膜の特性において変化は観られなかった。
時間分解NEXAFS法の開発とそれを用いた表面動的過程の研究

これまで装置の立ち上げを行ってきた高エネ研放射光施設を今年度前半使用することができなかったので、海外の施設で関連実験を行った。まず、スウェーデン国立放射光施設MAX-IIにおいて、高速X線光電子分光(fast XPS)を用いて、Pd(111)表面におけるCO酸化反応の機構解明のための実験を行った。Pd(111)表面において原子状酸素は、3種の異なった凝集構造をとるが、それぞれがCOに対して全く異なった反応性を示すことを明らかにした。昨年度までに研究を行ったPt(111)表面における同反応の機構に関する知見と合わせて、白金族表面上のCO酸化反応一般における吸着種間相互作用の重要性を示すことができた。次に、アメリカのAdvanced Light Sourceにおいて、ガス雰囲気下XPSの実験を行った。通常のXPSでは、高真空化でしか測定を行うことができないが、この手法では実触媒の動作条件に近い条件で測定を行える。NOx還元触媒のモデル系としても重要なPt(111)表面上のNO分子の吸着に着目した。超高真空下では観測されない吸着状態が、NOガス圧に応じて複数観測された。今年度後半、高エネ研放射光施設が使用できるようになってから、時間分解NEXAFS装置の高度化に取り組んだ。これまで、チョッパーを用いてX線を切ることで時間分解測定を行っていたが、この方法では時間分解能が10ミリ秒程度であった。そこで、検出器のCCDカメラを高速ゲートのかけられるものに替えて、時間分解測定を行えるようにした。これにより、最高で500マイクロ秒の時間分解能を達成した。このセットアップを用いて、上述のガス雰囲気下XPSの知見をもとに、NO/Pt(111)系の時間分解NEXAFS, XPSの実験を行った。その結果、NO分子線照射によって新しい吸着状態が生じ、1ミリ秒以下でもとの状態に戻ることを見出した。固体表面における分子、原子の吸着状態を探る手法として、X線吸収端近傍微細構造法(NEXAFS),X線光電子分光法(XPS)があるが、従来の測定法では分オーダーの測定時間を要する。私はこれらの測定を高速化し、表面の動的過程の機構解明に適用することに取組んだ。エネルギー分散した軟X線と位置分解型検出器を用いることで、既にNEXAFSの測定を30秒程度で行えるよらになっていたが、私はさらに電子の取り込みやデータ取得の方法を改良することで、1-2秒程度の時間分解測定を行えるようにした。これを高速で進行し、数10秒で終結する高温でのPt表面上のCO酸化反応に適用し、酸素原子の拡散が重要な役割を果たす反応機構を明らかにした。さらに私はここに時分割したX線とパルス分子線を組み合わせることでミリ秒からマイクロ秒の時間分解測定を行えるようにした。まずX線チョッパーを作成した。ソレノイドコイルにパルス電流を流すことで駆動する形式のX線チョッパーを準備し、放射光軟X線ビームライン(KEK-PF BL-7A)に組み込んだ。また、分子線バルブを用いてパルス分子線を試料表面に照射できるようにする準備を調えた。さらに、遅延パルス電圧を用いて、X両者を同時にコントロールできるようにし、システム全体として3ミリ秒程度の時間分解測定を達成できるとを確認した。こうして立ち上げたシステムを、実際の表面NEXAFS,XPSの測定に応用した。Pt(111)表面上に作成したエチレン単分子膜の上にエチレン分子線を照射しながら時間分解XPSの測定を行ったところ、分子線照射下でのみ新しい吸着状態が生成し、10ミリ秒程度の寿命をもつことが分かった。以上のように、ミリ秒の時間分解能でNEXAFS,XPSの測定ができるシステムを立ち上げ、表面の動的過程の観測に有効に応用できることが分かった。私はX線吸収端近傍微細構造法(NEXAFS)の測定を高速化し、表面の動的過程の機構解明に適用することに取組んでいる。昨年度、エネルギー分散X線と位置分解型検出器、パルス分子線、X線チョッパーを組み合わせることで、(i)表面反応を経時的に数秒の時間分解能で追跡する方法、(ii)過渡的吸着などの繰り返し現象を10ミリ秒程度の時間分解能で追跡する測定系を完成させた。今年度はまず、さらなる測定装置の高度化を目指し、分子線の速度と時間分布を計測できるよう、飛行時間型質量分析器を自作して分子線導入部に組み込んだ。これにより、分子線の状態を確認しながら、X線とタイミングを合わせて(ii)の実験が行えるようになった。さらに、完成した測定系を用いて、環境触媒の基礎として重要な、ロジウム表面上の窒素原子Nと一酸化窒素分子NOの反応機構の解明に取り組んだ。まず、(i)の時間変化を連続追跡する方法を用いて、Nがあらかじめ吸着した表面にNOガスを導入したときの反応速度および表面吸着種の状態変化を様々な条件で追跡した。通常の化学反応では反応は高温ほど速くなるが、高温ほど遅くなる領域を発見した。詳しい解析の結果、通常の表面反応のように表面に直接接した吸着種同士が反応するのではなく、第2層に緩く束縛された「プリカーサー」と呼ばれる吸着状態にあるNO分子がN原子と反応していることを明らかにした。次に、この「プリカーサー」を直接スペクトルとして捉えるため、(ii)の測定方法を適用した。NOがあらかじめ化学吸着した表面にさらにNO分子線を低温で照射し、変化を追跡した。その結果、分子線照射下では化学吸着NOとは明らかに異なる過渡的な吸着状態が生成するのを観測した。

プリカーサーを実際にとらえることができたと考えている。さらにプリカーサーは第1層化学吸着分子との相互作用により安定化されていることが明らかになった。これまで装置の立ち上げを行ってきた高エネ研放射光施設を今年度前半使用することができなかったので、海外の施設で関連実験を行った。まず、スウェーデン国立放射光施設MAX-IIにおいて、高速X線光電子分光(fast XPS)を用いて、Pd(111)表面におけるCO酸化反応の機構解明のための実験を行った。Pd(111)表面において原子状酸素は、3種の異なった凝集構造をとるが、それぞれがCOに対して全く異なった反応性を示すことを明らかにした。昨年度までに研究を行ったPt(111)表面における同反応の機構に関する知見と合わせて、白金族表面上のCO酸化反応一般における吸着種間相互作用の重要性を示すことができた。次に、アメリカのAdvanced Light Sourceにおいて、ガス雰囲気下XPSの実験を行った。通常のXPSでは、高真空化でしか測定を行うことができないが、この手法では実触媒の動作条件に近い条件で測定を行える。NOx還元触媒のモデル系としても重要なPt(111)表面上のNO分子の吸着に着目した。超高真空下では観測されない吸着状態が、NOガス圧に応じて複数観測された。今年度後半、高エネ研放射光施設が使用できるようになってから、時間分解NEXAFS装置の高度化に取り組んだ。これまで、チョッパーを用いてX線を切ることで時間分解測定を行っていたが、この方法では時間分解能が10ミリ秒程度であった。そこで、検出器のCCDカメラを高速ゲートのかけられるものに替えて、時間分解測定を行えるようにした。これにより、最高で500マイクロ秒の時間分解能を達成した。このセットアップを用いて、上述のガス雰囲気下XPSの知見をもとに、NO/Pt(111)系の時間分解NEXAFS, XPSの実験を行った。その結果、NO分子線照射によって新しい吸着状態が生じ、1ミリ秒以下でもとの状態に戻ることを見出した。
肺内樹状細胞の分布,表面抗原および抗原提示能に加齢が及ぼす影響

本研究の目的は,加齢が肺内DCの分布やそのphenotype,抗原提示能に及ぼす影響を検討し,加齢に伴う肺局所の免疫応答の変化を抗原提示細胞に焦点を当てて解明することである.現在までに以下のような結果が得られた.1.加齢による肺内DCの分布の変化:若齢BNラット(7-9w)と老齢ラット(100-130w)の肺組織を用いて抗MHC class II抗体(OX6)および抗DC抗体(OX62)による免疫組織染色を行い,DCの解剖学的な分布や単位面積当たりのDC数を比較検討した.老齢ラットでは単位面積当たりのOX6陽性DCが若干減少する傾向がみられたが,OX62陽性細胞数に差はなかった.ラット肺をcollagenase,DNaseで処理してsingle cellとし,bovine serum albuminを用いた濃度勾配によってlow density fraction(LD)を得,続いてLDを抗MHC class II抗体(OX6)とinubationし,抗マウスIgG抗体が結合したmagnetic beadsを用い,magnetic cell sorter(MACS)によるpositive selectionを行うことによって90%以上のpurityでDCを肺から単離することに成功した.単離したDCを用いた検討では,高齢ラットのDCのは若齢ラットに比較し,接着因子の発現が弱く,allogeneic mixed lymphocyte reactionにおける抗原提示能も弱い傾向を認めた.本研究の目的は、加齢が肺内DCの分布やそのphenotype、抗原提示能に及ぼす影響を検討し、加齢に伴う肺局所の免疫応答の変化を抗原提示細胞に焦点を当てて解明することである。現在までのところ以下のように研究を進めている。1.加齢による肺内DCの分布の変化:若齢BNラット(7-9w)と老齢ラット(100-130w)の肺組織を用いて抗MHC classII抗体(OX6)および抗DC抗体(OX62)による免疫組織染色を行い、DCの解剖学的な分布や単位面積当たりのDC数を比較検討した。現在、老齢ラットでは単位面積当たりのOX6陽性DCが減少する傾向を認めている。また、OX62陽性DCは末梢肺にはほとんどに認められず、主に中枢気道に存在することが明らかとなったため、現在、末梢肺以外に気管支におけるOX62陽性DC密度を検討中である。2.肺由来のdendritic cell(DC)のphenotypeに対する加齢の影響:可能な限りpurityの高いDCを、mixed lymphocyte reaction(MLR)等のassayに用いるだけの十分な細胞数が回収できるように分離方法を工夫し、以下のような方法を確立した。ラット肺をcollagenase,DNaseで処理してsingle cellとし、bovine serum albuminを用いた濃度勾配によってlow density fraction(LD)を得る。続いてLDを抗MHC class II抗体(OX6)とinubationし、抗マウスIgG抗体が結合したmagnetic beadsを用い、magnetic cell sorter(MACS)によるpositive selectionを行った。この方法で5X104個のDCが一匹のラットから得られ、そのpurityは90%以上であった。今後は、肺から分離したDCを用いてその機能やphenotypeを検討する。本研究の目的は,加齢が肺内DCの分布やそのphenotype,抗原提示能に及ぼす影響を検討し,加齢に伴う肺局所の免疫応答の変化を抗原提示細胞に焦点を当てて解明することである.現在までに以下のような結果が得られた.1.加齢による肺内DCの分布の変化:若齢BNラット(7-9w)と老齢ラット(100-130w)の肺組織を用いて抗MHC class II抗体(OX6)および抗DC抗体(OX62)による免疫組織染色を行い,DCの解剖学的な分布や単位面積当たりのDC数を比較検討した.老齢ラットでは単位面積当たりのOX6陽性DCが若干減少する傾向がみられたが,OX62陽性細胞数に差はなかった.ラット肺をcollagenase,DNaseで処理してsingle cellとし,bovine serum albuminを用いた濃度勾配によってlow density fraction(LD)を得,続いてLDを抗MHC class II抗体(OX6)とinubationし,抗マウスIgG抗体が結合したmagnetic beadsを用い,magnetic cell sorter(MACS)によるpositive selectionを行うことによって90%以上のpurityでDCを肺から単離することに成功した.単離したDCを用いた検討では,高齢ラットのDCのは若齢ラットに比較し,接着因子の発現が弱く,allogeneic mixed lymphocyte reactionにおける抗原提示能も弱い傾向を認めた.
韓半島-日本列島広域地震観測

1.韓国と周辺の地震学的特徴東アジアはプレートが収束する地域であり,変動帯に大規模な活断層や活構造があり,大地震が発生する。歴史記録によると韓国の地震活動は,現在は低調であるにもかかわらず,かなり活発な時期があったことが知られている。リニアメントや断層地形の解析から現在の応力軸に一致する走向のものを多数見いだすことができるが,多くの断層のうち,東海岸に沿うヤンサン(梁山)断層が大地震を将来起こす活断層かどうかは,最近韓国の専門家の間で論争が続いている。2.研究計画と目的この計画では2つの大きな柱を設定した。その1つは超高性能地震計(STS-1型)を韓国東海岸に近いポーハン(浦項)に設置して永久勧測点を作ることである。もう1つは,韓国の断層帯で微小地震の臨時観測を実施することであった。この臨時観測の主な目的を3つ設定した。1つは,この地域の地震の活動を知り,発震機構の求めることであった。2番目は,日本の浅い大きな地震を捕らえることであり,3番目は,日本海や大陸の下て起こる深発地震を捕らえることであった。それによって日本海の下のマントルの構造を知る手がかりが得られるはずである。東アジアのテクトニクスを知るために,また,地球内部の研究のために,韓国での地震観測と地震学の発展が必要不可欠であるという認識から,この研究は計画された。3.研究成果と今後の課題ボーハンのSTS型地震計で記録された日本付近の地震の表面波(レイリー波)を解析して群速度分散曲線を求めた。その結果,琉球背弧海盆の最上部マントルを伝わってきた波は,アジア大陸の場合より遅いことがわかった。この成果は,この観測点の重要性を示す1つの例といえる。ポーハンでは現時までに多くの重要な記録が得られており,グローバルな観測網の1点として役割を果たしている。1991年7月6日から8月25日まで,ヤンサン断層の北部14か所に短周期地震計を置いて高感度観測を実施した。同じような勧測を1992年7月15日から8月20日まで,ヤンサン断層南部の10か所で再び実施した。観測期間中に日本で起こった地震も記録されている。関東でM6以上の地震であれば十分観測できることがわかった。深発地震もいくつか記録することに成功した。ヤンサン断層と周辺の断層にも微小地震が起こっており,釜山の南方沖の海峡にも比較的活発な地震活動があることがわかった。ヤンサン断層が活断層である可能性がはっきりして,その決め手となる地形学的証拠を見つけるため,空中写真と地形図の解析および現地調査を実施した。その結果,ヤンサン断層はこの2030万年の間にずれを起こした,すなわち大地震を起こしたという確実な証拠が見つかった。将来また大地震を起こす活断層であるということになる。地震はどの程度の規模で,またどの程度の時間間隔で起こるのか,ということが次の,しかも急を要するテーマとなった。それを進めるためには,高感度地震計の常時観測網を作り,日本での経験によれば,10年以上連続観測を実施しなければならない。この仕事はもちろん韓国の人たちが行わなければならないが,そのためにも日韓協力で基本的な調査を済ませておく必要がある。地形学的調査を地域ごとに協力して進めていく必要もある。両国の研究者の交流を通じてデータを解析し,情報を交換しつつ研究を進めることが今後とも重要である。

1991年7月6日から8月25日まで,ヤンサン断層の北部14か所に短周期地震計を置いて高感度観測を実施した。同じような勧測を1992年7月15日から8月20日まで,ヤンサン断層南部の10か所で再び実施した。観測期間中に日本で起こった地震も記録されている。関東でM6以上の地震であれば十分観測できることがわかった。深発地震もいくつか記録することに成功した。ヤンサン断層と周辺の断層にも微小地震が起こっており,釜山の南方沖の海峡にも比較的活発な地震活動があることがわかった。ヤンサン断層が活断層である可能性がはっきりして,その決め手となる地形学的証拠を見つけるため,空中写真と地形図の解析および現地調査を実施した。その結果,ヤンサン断層はこの2030万年の間にずれを起こした,すなわち大地震を起こしたという確実な証拠が見つかった。将来また大地震を起こす活断層であるということになる。地震はどの程度の規模で,またどの程度の時間間隔で起こるのか,ということが次の,しかも急を要するテーマとなった。それを進めるためには,高感度地震計の常時観測網を作り,日本での経験によれば,10年以上連続観測を実施しなければならない。この仕事はもちろん韓国の人たちが行わなければならないが,そのためにも日韓協力で基本的な調査を済ませておく必要がある。地形学的調査を地域ごとに協力して進めていく必要もある。両国の研究者の交流を通じてデータを解析し,情報を交換しつつ研究を進めることが今後とも重要である。1.韓国における地震観測の開始韓国東海岸の浦項の韓国動力資源研究所の敷地に観測所を建設した。7月には、日本から地震計を携行して、浦項の観測所における地動ノイズを実測し、同時に梁山断層の地形を調査し、あわせて微小地震観測のための場所の調査を行った。これによって、日本と韓国の協力による地震観測を開始する準備が終了した。また、広帯域地震は観測システムの開発と調整を終了したので、観測システムを発送し平成3年3月には連続観測を開始することとなった。これで、ほとんど地震観測が行われたことのない韓国内において、初めて本格的な地震観測を実施し、日本し比較することが可能となった。2.梁山断層の地震韓国の東海岸に沿う梁山断層は、地形学的な調査の結果、第四紀に活動したものと考えられる。短期間の微小地震観測の記録を調べると、明らかにこの断層の地域にマグニチュ-ド2程度の微小地震が起こっていることが確認された。地震デ-タを解析した結果によると、最近の韓国の地震活動は次第に活発化していることがわかる。また、韓半島の地震の発震機構から主圧力軸がほぼ東西方向であることが判明したが、これは西南日本から中国大陸にいたる広い地域に、同じような応力場が形成されていて地震を起こしていることを意味する。断層地形の調査と地震観測用地の調査は、予定どおり進展し、断層地形と過去の地震活動に関する資料の収集に関しては目標が達成された。この計画は2つの大きな柱を持っている。その1つは超高性能地震計を韓国東海岸に近いポ-ハン(浦項)に設置して永久観測点を作ることである。この観測点は、西太平洋・東アジアに超高性能地震計観測網を作るPOSEIDON計画による外国の最初の観測点として位置づけられる。研究計画のもう1つの柱は、韓国の断層帯で微小地震の臨時観測を実施することである。朝鮮半島には約2000年にわたる地震資料があり、被割地震もあったことが知られている。
ペロブスカイト型酸化物の電子構造の分子軌道計算と構造相転移の機構の解明

ペロブスカイト型酸化物,ABO_3,は強誘電性、超伝導性、プロトン伝導性などの様々な物性を示す大変重要な酸化物である。また、温度変化や機械的な応力などで構造相転移することが知られている。本研究では、代表的なペロブスカイト型酸化物である、A元素をSrとするSrBO_3(B=Ti,Zr,Hf,Ru)と、B元素をTiとするATiO_3(A=Ca,Sr,Ba)を取り上げ、構成イオンの違いによる構造相転移の相違と、温度変化に伴う構造相転移を電子論の立場から理解することを目的とした。ABO_3とA,Bの最も基本的な酸化物であるAO,BO_2のイオン間距離を比較した。そして、イオン間距離の違いによって、化学結合状態に相違が現れるため、これら酸化物の構造相転移の仕方が変わることを明らかにした。すなわち、BaTiO_3では、BaイオンがTiイオンに比べて大きいのでBa-Oイオン間の距離が非常に長い。その結果、Ba-O間の結合が弱い。このため専らTi-O間の結合を回復させるように、Baイオンとは独立に、OイオンとTiイオンの並進による構造相転移が起こる。一方、SrBO_3(B=Ti,Zr,Hf,Ru)では、Srイオンの大きさはBイオンに比べて大きいものの、Baイオンほどではないため、弱いながらSr-O間の結合が重要になる。そのため、B-O間の結合とバランスをとりながら、BO_6八面体の傾きによる構造相転移が起こる。このとき、Sr-O間の結合がバッファ的に働き、温度とともに構造が変わっても、SrBO_3の電子状態はほぼ同じ状態に保たれている。このように、ペロブスカイト型酸化物ABO_3の構造相転移を支配する因子として、(1)構成元素であるAイオンとBイオンの大きさと、(2)それらが作る基本的な酸化物、AOとBO_2の化学結合の性質を挙げることができる。
子宮体癌のプロゲステロンによる増殖抑制機序の解析:特に癌抑制遺伝子p27の関与

我々は子宮内膜癌細胞のプロゲステロン(P4)による増殖抑制において,癌抑制遺伝子産物p27の発現が重要であることを見出したが,今回我々はp27の発現調節機構をin vitroで検討した。まず,培養正常子宮内膜腺上皮(NE)細胞にP4を添加したところ,濃度依存性にp27の発現増強とp27分解に関与するユビキチンリガーゼであるSkp2発現の低下が観察された。この変化はプロゲステロン受容体(PR)阻害剤であるRU486の添加によって抑制された。またNE細胞にSkp2 antisense-oligo DNAを導入したところ,Skp2蛋白発現低下とp27蛋白発現増強が認められた。これらの結果からNE細胞においてP4はPRを介してSkp2発現を低下させることによって,p27発現を増強させていると考えられた。一方,PR陽性の子宮内膜癌Ishikawa細胞にP4を添加したところ,Skp2発現の低下は観察されたがp27の発現増強は見られなかった。この一因としてIshikawa細胞におけるPR発現が弱いことが予想されたため,Ishikawa細胞にPRを導入した後P4を添加したが,Skp2発現の著明な低下は認めたもののp27発現増強は観察されなかった。従ってIshikawa細胞ではP4がPRを介してSkp2発現をコントロールしてはいるものの正常内膜とは異なったp27蛋白調節系があることを示唆した。さらに,T47D細胞におけるP4依存性の増殖抑制においては,転写抑制因子NCoRがP4によって誘導され,さらにこれがERと結合してERによる増殖刺激シグナルを遮断することによって増殖抑制が誘導されていることを初めて見出した。今回の検討からP4による増殖抑制にはP27を介した経路とNCoR-ERを介した経路の2つがあることが判明した。我々は子宮内膜癌細胞のプロゲステロン(P4)による増殖抑制において、癌抑制遺伝子産物p27の発現が重要であることを見出したが、今回我々はp27の発現調節機構をin vitroで検討した。まず、培養正常子宮内膜腺上皮(NE)細胞にP4を添加したところ、濃度依存性にp27の発現増強とp27分解に関与するユビキチンリガーゼであるSkp2発現の低下が観察された。またNE細胞にSkp2 antisense-oligo DNAを導入したところ、Skp2蛋白発現低下とp27蛋白発現増強が認められた。これらの結果からNE細胞においてP4はPRを介してSkp2発現を低下させることによって、p27発現を増強させていると考えられた。一方、PR陽性の子宮内膜癌Ishikawa細胞にP4を添加したところ、Skp2発現の低下は観察されたがp27の発現増強は見られなかった。この一因としてIshikawa細胞におけるPR発現が弱いことが予想されたため、Ishikawa細胞にPRを導入した後P4を添加したが、Skp2発現の著明な低下は認めたもののp27発現増強は観察されなかった。従ってIshikawa細胞ではP4がPRを介してSkp2発現をコントロールしてはいるもの、正常内膜腺上皮と比較してp27蛋白発現量調節におけるSkp2-ユビキチンリガーゼ経路に対する依存性は低いことが予想された。同時にこの結果はIshikawa細胞においては正常内膜とは異なったp27蛋白調節系があることを示唆した。
人工抗体を用いた滑膜増殖の制御

Affibodyを用いた細胞内におけるシグナル伝達系タンパク質分子の制御を検討した。AffibodyはProtein Aを構成するドメインの一部に由来する分子である。ファージディスプレイ法を用いてH-RasあるいはRaf-1分子に対する人工抗体を作成してその効果を検討した。(1)プラスミドあるいはタンパクとしてこれらの人工抗体の細胞内への導入が可能であった。(2)細胞内への人工抗体導入により、細胞増殖能、IL-6、MMP-3、PG産生能が抑制された。(3)ウエスタンブロット解析からERK1/2のリン酸化抑制、MAP-kinaseカスケード抑制が確認できた。人工抗体his6-(ZRaf322)2は、Ras/Raf蛋白に結合し、Ras/Raf相互間シグナル伝達を阻害し、MAP-Kinaseカスケードを制御できる可能性がある。そこで人工抗体his6-(ZRaf322)2が滑膜細胞の増殖・分化に及ぼす効果を、滑膜細胞培養系にhis6-(ZRaf322)2プラスミドを添加し、細胞内に人工抗体を発現させ、細胞増殖能や炎症性サイトカイン・炎症性ケミカルメディエーターの産生への効果を検討した。滑膜細胞培養系はヒト滑膜細胞株、MH7Aを用い、増殖能はMTTアッセイにて、炎症性サイトカイン・炎症性ケミカルメディエーターは、TNF-α刺激MH7A細胞の培養上清中のIL-6、PGE2、MMP-3をELISA法にて測定した。その結果、人工抗体his6-(ZRaf322)2は、MH7Aの増殖やTNF-α刺激による、IL-6、PGE2、MMP-3産生を抑制できることが明らかになった。更にウエスタンブロット解析により、ERK1/2のリン酸化が抑制されることが明らかになり、MAP-kinaseカスケードが抑制されることが確認できた。次にC2C12細胞株の骨芽細胞への分化に対する人工抗体の効果を解析した結果、BMP-2刺激C2C12のオステオカルシン産生が抑制され、骨芽細胞分化においても作用することが明らかになった。人工抗体his6-(ZRaf322)2は、Ras/Rafタンパクに結合し、Ras/Raf相互間シグナル伝達を阻害し、MAP-kinaseカスケードを制御できる可能性がある。そこで、人工抗体his6-(ZRaf322)2が滑膜細胞の増殖・分化に及ぼす効果を、滑膜細胞培養系にhis6-(ZRaf322)2プラスミドを添加し、細胞内に人工抗体を発現させ、細胞増殖能や炎症性サイトカイン・炎症性ケミカルメディエーターの産生への効果を検討した。滑膜細胞培養系は、ヒト滑膜細胞株、MH7Aを用い、増殖能はMTTアッセイにて、炎症性サイトカイン・炎症性ケミカルメディエーターは、TNF-α刺激MH7A細胞の培養上清中のIL-6、PGE2、MMP-3をELISA法にて測定した。リウマチ疾患に関与する滑膜細胞の炎症反応をはじめとする生化学的解析のin vitroモデル系として、培養細胞株MH7Aを用い、様々な薬物や生理活性を有する分子の作用解析が進められてきた。今回は、人工抗体として機能するタンパク質リガンド分子であるAffibodyを用いた細胞内におけるシグナル伝達系タンパク質分子の制御も検討した。Affibodyは黄色ブドウ球菌Staphylococcus aureusの細胞壁タンパク質であるProtein Aを構成するドメインの一部に由来する分子量6kDaの分子である。ファージディスプレイ法を用いてAffibodyのコンビナトリアル変異ライブラリーから、特定の分子に親和性を有し人工抗体として機能する分子が取得できる。H-Ras (Zras122, Zras220, and Zras521)あるいはRaf-1 (Zraf322)分子に対する人工抗体を作成してその効果を検討した。その結果、1)これらの人工抗体がプラスミッドとしてあるいは、タンパクとして細胞内に導入させることが可能であった。2)細胞内に人工抗体を導入すると、細胞増殖能、IL-6、MMP-3、プロスタグランジン産生能が抑制できた。3)更に、ウエスタンブロット解析により、ERK1/2のリン酸化が抑制されることが明らかになり、MAP-kinaseカスケードが抑制されることが確認できた。次にC2C12細胞株の骨芽細胞への分化に対する人工抗体の効果を解析した結果、BMP-2刺激C2C12のオステオカルシン産生が抑制され、骨芽細胞分化においても作用することも明らかになった。膠原病アレルギー内科学関節リウマチの主要病態である滑膜増殖およびサイトカイン産生を人工抗体により抑制可能である可能性をin-vitroで示すことができた。

また、ERK1/2のリン酸化も抑制することも明らかになり、MAP-kinaseカスケードを阻害することが証明できた。更にC2C12の骨芽細胞分化にも同様の抑制効果があることが明らかになった。関節リウマチの主要病態である滑膜増殖およびサイトカイン産生を人工抗体により抑制可能である可能性をin-vitroで示すことができた。人工抗体his6-(ZRaf322)2がMH7A細胞のRas/Raf相互間シグナル伝達を阻害し、ERK1/2のリン酸化抑制、MAP-Kinaseカスケードを制御していることが確認できた。またC2C12の骨芽細胞分化の抑制効果も同様に有することが明らかとなった。これまでの実験を繰り返し、その再現性を確認する。さらにRasが強発現した腫瘍細胞株への投与を試み、抗腫瘍効果の有無を確認する。人工抗体his6-(ZRaf322)2が、MH7A細胞のRas/Raf相互間シグナル伝達を阻害し、MAP-kinaseカスケードを制禦していることを、ウエスタンブロットにてERK1/2のリン酸化解析し、確認する。さらに、骨芽細胞分化系における人工抗体his6-(ZRaf322)2の効果を解析する。骨芽細胞分化系は、筋芽細胞株、C2C12を用い、BMP-2で刺激し、培養後、ALP染色と、培養上清中のオステオカルシン産生をELISA法にて測定する。この培養系にhis6-(ZRaf322)2プラスミドを添加し、細胞内に人工抗体を発現させ、骨芽細胞分化への影響を検討する。さらに、C2C12細胞のRas/Raf相互間シグナル伝達を阻害し、MAP-kinaseカスケードを制禦していることを、ウエスタンブロットにてERK1/2のリン酸化解析し、確認する。既存の実験機材にて実験が遂行でき、物品費が抑制することができた。今後の実験に関わる消耗機材、解析試薬等の物品購入に充てる。また研究成果発表のための学会参加旅費に充てる。上記の推進方策に沿って研究を遂行予定であり、研究費は種々の消耗機材、解析試薬等の購入に使用する