hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＤＤＳ応用を目的とした生体分子応答性ナノコンポジットの開発

生体内の酸化還元反応を利用した薬物放出技術のコンセプトを実証するために、モデル薬物ーキャリアコンジュゲートを調製し、モデル薬物の放出を検討した。薬物キャリアとしてカーボンナノチューブ/ペプチド複合体を、モデル薬物としてフルオレセインを用い、これらをジスルフィド結合で結合させた。本複合体は、グルタチオンのような生体内に存在する還元性物質によってジスルフィド結合が開裂し、フルオレセインを放出した。また、酸化還元酵素による酸化還元反応によっても薬物放出を制御できる可能性が示された。25年度は、ジスルフィド結合の還元切断を簡便に評価するための評価系を確立するとともに、酸化還元酵素によるジスルフィド結合切断のための予備的検討を行った。単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を、システイン残基(Cys)を含むペプチドと含まないペプチドを1:9の割合で含むペプチド水溶液中で超音波処理することにより、Cys由来のSH基をその表面に有するSWCNT-ペプチド複合体を得た。その表面SH基を2-[(5-Fluoresceinyl)aminocarbonyl]ethyl Methanethiosulfonateを用いて標識することにより、ジスルフィド結合を介してフルオレセイン標識されたSWCNT-ペプチド複合体の合成に成功した。蛍光スペクトル測定を行ったところ、490nmの励起光によって512nmにピークを持つフルオレセインに特徴的な発光スペクトルが観察された。しかしながら、その蛍光強度はフルオレセインと比較して非常に弱く、またTris(2-carboxyethyl)phosphine Hydrochloride (TCEP)によってジスルフィド結合を還元切断することによりその蛍光強度が顕著に回復したことから、SWCNTによってフルオレセインが消光されていると考えられた。その消光効率は90%以上であり、この現象を利用してジスルフィド結合の還元切断を評価することが可能であることが示唆された。次に、SWCNT-ペプチド複合体表面にグルコースオキシダーゼ(GOD)を固定化し、GODの酵素反応で得られる電子を用いたジスルフィド結合の還元切断を試みた。架橋剤SMCCを用いてGOD表面のアミノ基にマレイミド基を導入し、これをSWCNT-ペプチド複合体表面のSH基と反応させることによりGODを固定化することに成功した。これにグルコースを添加し、ジスルフィド結合の切断に伴うフルオレセインの蛍光回復が見られるかどうかを確認した。しかしながら、明確な蛍光回復は確認できず、GODの固定化方法や固定化量等の検討が必要であると考えられた。本研究は生体内の酸化還元反応を利用した薬物放出技術を目指し、ジスルフィド結合(S-S結合)の還元切断によって機能性分子が放出されるモデル複合体の構築を目指すものである。25年度は、S-S結合の還元切断を簡便に評価するための評価系の確立に取り組んだ。システイン残基(Cys)を含むペプチドを用いてSH基を表面に有する単層カーボンナノチューブ(SWCNT) -ペプチド複合体を調製し、これをMTS-4-フルオレセインで修飾することによりS-S結合を介してフルオレセイン(FL)標識されたSWCNT-ペプチド複合体の合成に成功した。このFLはSWCNTによってその蛍光が約90%消光されており、S-S結合の還元切断によりその蛍光強度が回復するため、S-S結合の切断を簡便に評価することが出来た。26年度は、酸化還元酵素を利用したS-S結合の切断に取り組んだ。グルコースオキシダーゼ(GOD)表面のアミノ基を3-(2-ピリジルジチオ)プロピオン酸N-スクシンイミジル(SPDP)で修飾し、S-S結合の切断によってピリジル-2-チオンが放出されるSPDP標識GODを得た。このSPDP修飾GODに基質であるグルコースを添加したがピリジル-2-チオンは放出されず、表面アミノ基を経由した電子移動によるS-S結合の還元切断はあまり期待できないことが示唆された。そこで、(1)GOD活性中心のFADから直接電子移動を行う方法、(2)GODの代わりにグルコースデヒドロゲナーゼ(GDH)を用い、FADを電子メディエーターとして用いる方法の2通りの方法の検討を試みたが、これに必要なFAD誘導体N6-(6-aminohexyl)-FADの合成が完了せず、検討には至らなかった。しかし遊離FADを用いた検討ではS-S結合を還元切断できることが確認され、コンセプトの実現可能性が示唆された。農学25年度は、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)-ペプチド複合体表面のジスルフィド結合の還元切断を蛍光プローブを用いて簡便に評価するための評価系の確立と、グルコースオキシダーゼ(GOD)の酵素反応を利用したジスルフィド結合の還元切断に取り組む計画であった。ジスルフィド結合切断の評価系確立は順調に進み、切断を蛍光シグナルとして検出できる測定系を確立することに成功した。

本評価法において、SWCNT-ペプチド複合体に固定化されたフルオレセインは、その蛍光が90%以上消光されており、ジスルフィド結合の開裂によってSWCNT表面から放出されることにより、顕著に蛍光強度が回復することを確認した。この現象を利用することにより、好感度にジスルフィド結合の切断を検出することが出来るため、本成果は今後の研究推進を考えるうえで非常に重要な成果であると言える。もう一つの課題として挙げていた酵素反応を利用したジスルフィド結合の還元切断は、現在のところ成功してはいない。これについてはSWCNTへのGODの固定化方法が最適化されていないために電子伝達効率が十分でないことが原因であると考えており、これは当初の研究計画の想定内である。現在は、GODの固定化方法としてSMCCを架橋剤として用いた方法のみを検討しているが、今後は当初の計画通り、異なる架橋剤の使用やGODの活性中心に存在するFADを介した固定化などの方法を検討する予定である。以上の理由から、研究は概ね順調に進行していると言える。本研究の研究計画において残された課題は、GODの酵素反応によって得られる電子を利用したジスルフィド結合の還元切断を達成することである。現時点ではこれを達成することは出来ていないが、その原因としてGODからジスルフィド結合までの電子移動効率が悪いことが考えられ、今後はその改善を中心に行う。具体的には、GODの固定化方法の検討を行う。現在採用しているGODの固定化方法は、SMCCを架橋剤とした方法であるが、架橋剤の化学構造やその長さによって電子移動効率が変化することが予想されるため、様々な構造の異なる架橋剤の使用を試みる。また、GODの酸化還元反応には、その活性中心に存在するFADが重要な役割を果たしており、このFADとSWCNT-ペプチド複合体を直接共有結合で繋ぐことにより高い電子移動効率が期待できると考えている。これを実現するために、FAD誘導体の合成を計画しており、その準備も進めている。これらの改善策を検討したうえでもジスルフィドの還元切断が達成できない場合は、電子メディエーターの利用を検討することも考えている。ジスルフィド結合の切断が達成された後は、その評価を行う予定である。本研究ではGODの基質としてグルコースを用いるが、グルコースにはそのアルデヒド基に由来する還元能を有するため、確かに酵素を経由して電子移動が行われていることを証明する必要がある。これは、ジスルフィド結合切断速度のグルコース濃度依存性を評価することによって証明できると考えている。ジスルフィド結合の切断はGODの電子供給に依存しているため、その速度はグルコース濃度に対してGODと同様に飽和型の濃度依存性を示すはずである。これを確認することによって、GODを経由した電子供給がジスルフィド結合切断に寄与していることを証明する。当初の研究計画では、FAD誘導体としてN6-(2-aminoethyl)-FADをA. Buckmannらの方法(1997, Methods in enzymology, 360-374)で行う予定であった。しかし、その合成に必要なエチレンイミンは反応性が非常に高く国内での流通が許可されていないため、入手不可能であることが分かった。
中新世の西南日本巨大海底扇状地の規模を探る

本研究の結果として,四国海盆では中新世に沖合800 km近くまでタービダイトが届いていた可能性が明らかになった.海底扇状地はおおよそ15-11 Maに発達しており,最大で300 m以上の厚さを持つタービダイト互層から構成されている.この規模は,活動的縁辺域では世界最大級である.さらに,本研究では海底扇状地の理論モデルを構築し,四国海盆の海底扇状地チャネルを形成するためには,90%以上が泥質堆積物で構成される大流量の混濁流が必要となることを明らかにした.すなわち,四国海盆の大規模海底扇状地が発達していた際には,後背地である西南日本島弧では急激に化学風化および削剥が進行していたことが予想される.本研究は,フィリピン海プレート北部の四国海盆に分布している可能性のある中新世巨大海底扇状地の全貌を明らかにすることを目的としている.日本周辺には多数の海底扇状地堆積物が存在しているが,それらの規模は大陸のものと比べると一般に極めて小さい.ところが,南海トラフから四国海盆にかけて広がる中新世のタービダイトシステムだけは特異な規模を示していることが,四国海盆地震波探査断面の再検討から明らかになった.この規模の違いがもたらす堆積相への影響が,興味の対象の一つである.今年度は,IODPにより採取されたコア岩相と,陸上に露出している様々な種類の海底扇状地堆積物の比較を行った.まず,九州西部に分布する姫浦層群や北海道東部に分布する根室層群のような前弧海盆チャネル・レビーシステム堆積物の特徴を調査したところ,両者ともに共通して,チャネル下流域に土石流堆積物と解釈可能な微細組織を示す重力流堆積相が集積していることが明らかになった.この特徴は,海底チャネル決壊に伴う土石流の発生として解釈することができる.一方,四国海盆の重力流堆積相の全貌はいまだ解明されていないが,既存のボーリングコアでは土石流堆積物と解釈できる堆積相が特徴的に集積している層準は判別できていない.一つの可能性として,この土石流堆積相のチャネル下流部集積現象は,チャネルの規模に依存しているということが考えられる.ただし,粒子配列の解析結果からは,四国海盆堆積物にも散発的に土石流堆積物が堆積していることが推定されるため,結論を出すためには更なるデータの集積が必要である.本研究は,中新世にフィリピン海プレートの四国海盆内に発達した可能性のある巨大な海底扇状地の実在性と特性を探ろうとするものである.残念ながら探査船による地震波探査は航海が採択されなかったため,実施することができなかった.しかしながら,既存の地震波探査断面を再解釈することにより,四国海盆には南海トラフ付近で厚さ約300 mで幅190 kmの中新世の海底扇状地が埋もれていることが明らかになった.この海底扇状地は南に向かって舌状に伸長し,日本列島から約600 km離れた地点であっても厚さ約50 m,幅50 kmの規模を保っている極めて大規模なものである.混濁流が作る地形について理論的研究を進めた結果,泥を十分に含む(>60 %)混濁流であれば自然堤防付き海底チャネルは数百km以上にわたって十分に伸長できることが明らかになった.すなわち,四国海盆の海底扇状地が発達した時期には,供給源となった西南日本島弧から泥質堆積物を多く含む砕屑物が大量に供給されていたことが推定される.このことは,中新世の15-11 Maに四国海盆全域で半遠洋性泥の堆積速度が急上昇したことと整合的である.すなわち,15-11 Maにおける西南日本は,何らかの理由で圧縮応力場に置かれ,急激に隆起していた可能性が高い.今後,探査船航海の採択を受けて新たな地震波探査断面を取得することができれば,定量的に砕屑物供給量を推定し,そこから西南日本の隆起量を推定することも可能になるだろう.本研究の結果として,四国海盆では中新世に沖合800 km近くまでタービダイトが届いていた可能性が明らかになった.海底扇状地はおおよそ15-11 Maに発達しており,最大で300 m以上の厚さを持つタービダイト互層から構成されている.この規模は,活動的縁辺域では世界最大級である.さらに,本研究では海底扇状地の理論モデルを構築し,四国海盆の海底扇状地チャネルを形成するためには,90%以上が泥質堆積物で構成される大流量の混濁流が必要となることを明らかにした.すなわち,四国海盆の大規模海底扇状地が発達していた際には,後背地である西南日本島弧では急激に化学風化および削剥が進行していたことが予想される.初年度に予定していた堆積相解析ならびに堆積盆ごとの比較研究は順調に推移している.一方で,乗船研究は調査航海が採択されなかったため,十分に進んでいない.堆積学乗船研究は,調査船新青丸の航海日数が大幅に減らされたため,航海採択の見通しが低い.これに対応するため,今後は既存の陸上露頭の堆積相とコア岩相の比較をさらに進めて行きたい.また,既存の地震波探査データを再度解析し,対象とする層準の解像度を上げることで,新たに巨大海底扇状地の分布を把握することを目指したい.
カルニチン欠乏による尿素サイクル酵素遺伝子発現低下の機構-遺伝性カルニチン欠乏JVSマウスの解析を中心として-

カルニチンは、長鎖脂肪酸をアシルCoAとしてミトコンドリア内に輸送し、アセチルCoAへと代謝するβ-酸化系にとって、必須の因子である。金沢大学で発見されたJuvenile visceral steatosis(JVS)マウスは、脂肪肝、低血糖、高アンモニア血症、成長障害、心肥大などの多彩な症状を呈する、遺伝性のカルニチン欠乏マウスであり、ヒトの原発性カルニチン欠損症のモデル動物である。本研究では、JVSマウスの高アンモニア血症の原因である尿素サイクル酵素遺伝子の発現低下の機構を明らかにすることを目的とした。我々は、JVSマウスの高アンモニア血症が肝臓における全尿素サイクル酵素の活性ならびに蛋白量の低下に起因することを見い出し、続いて、その原因が転写の抑制によることを明らかにした。さらに、尿素サイクル酵素遺伝子の転写抑制および成長障害がカルニチン投与で治療できることを示し、自然発症カルニチン欠乏動物としてのJVSマウスの重要性を確立した。本研究では、ラット初代培養肝細胞系に長鎖脂肪酸を加えると、グルココルチコイドによる尿素サイクル酵素遺伝子の転写促進効果が抑制されることから、カルニチン欠乏による血漿遊離脂肪酸濃度の上昇が高アンモニア血症の一因であることを示した。In vitro実験で長鎖脂肪酸はAP-1 DNA結合活性の上昇を起こし、in vivoで現象を再現していた。どのようなシスエレメントと転写因子がJVSマウスの遺伝子発現抑制に関与するかを明らかにするため、マウスカルバミルリン酸合成酵素(CPS-I)遺伝子のプロモーターおよびエンハンサー領域のクローニングを行い、それらの配列がすでに報告されているラットCPS-Iと非常に高いホモロジーを示すことを明らかにした。また、注目すべきはAP-1配列が2カ所に見い出されることである。これらの配列がCPS-Iの発現に関与するかどうか、今後はCPSプロモーター、エンハンサーをもつレポーター遺伝子の、特に発現抑制の機構を解析し、明らかにしたい。遺伝性カルニチン欠乏マウスの肝臓尿素サイクル酵素遺伝子の発現は転写レベルで抑制されている。その機構を解明するために、1.尿素サイクル酵素であるcarbamylphosphate synthetase I(CPS I)のマウス遺伝子5'上流を20kbにわたって、クローン化した。現在luciferaseをreporter遺伝子とする系で肝臓での基本的転写活性およびホルモン応答性に重要な領域を決定を行っている。またオランダのChristoffelsらはラット遺伝子のホルモン応答性領域を明らかにし、その領域を含むreporter geneを導入したtransgenic mouseを作成しているので、そのマウスを入手し、JVSマウスとの交配で、CPS I-reporterを持つJVSマウスを作成し、reporter geneの発現をin vivoで検討する系を確立しつつある。2.一方、cultured rat hepatocytesを用いて、脂肪酸によるCPS I発現抑制の機構を検討している。CPS Iの発現を直接は抑制しないが、CoAを消費することによって、CPS I遺伝子発現抑制に働くoleic acidのacyl化を抑制すると考えられる、octanoic acidおよびsalycylic acidを添加して、その効果を検討したが、なんらの効果を示さなかった。このことはカルニチン投与がoleic acidの効果を抑えることと合わせ、freefatty acidそのものが抑制効果を示すものと考えている。その機構を解明するため、以下の実験を行い、現在その結果が出つつある。

1)尿素サイクル酵素、carbamoylphosphate synthetase I;CPSI)のマウスゲノム遺伝子5'上流を20kbにわたりクローン化した。その配列にすでに報告されているラットCPSI遺伝子と相同性の非常に高いエンハンサーエレメントを見い出した。現在このエレメント及びプロモーター領域をluciferase遺伝子に結合し、培養肝細胞や肝癌細胞にtransfectし、ホルモン応答活性と脂肪酸による抑制効果の発現の有無を検討している。2)またオランダのChristoffelsらからラットCPSI遺伝子のホルモン応答シスエレメント-luciferaseまたはCAT複合遺伝子を導入したトランスジェニックマウスを入手し、JVSマウスと掛け合わせて、トランスジーンを持つJVSマウスを作成している。このマウスの結果からカルニチン欠乏に伴う尿素サイクル遺伝子抑制に関わるシスエレメントの同定を目指している。すでにこのトランスジーンが絶食やホルモンに応答することを確認した。
国際人道法におけるジャーナリストの地位と保護

本研究は、最近の戦争や内戦において犠牲の目立つジャーナリスト(フリー・ランサー、カメラマン等を含む)の国際人道法上の地位と保護について検討した。人道法関係条約では、従軍記者として捕虜の地位が与えられ、あるいは、文民の地位に不利となる活動を行わないという条件で、文民として保護される。今日ジャーナリストの職業的任務は戦闘地帯の惨状をレアルタイムで世界の視聴者に伝えることへと変容し、逆にそのため攻撃対象とされたり、スパイ扱いされる危険が大きい。彼(女)等は国際人権の観点から保護されうるか、戦場の医師・看護婦・僧侶と類似の特別保護を受けうるかという議論と研究がなされている。本研究は、国際・国内武力紛争に適用される戦争犠牲者保護の研究の一部として、近年の武力紛争(とくにイラク戦争)において犠牲の目立つジャーナリスト(報道記者、フリー・ランサー、カメラマン、従軍記者等を含む)の法的地位と保護について、1949年ジュネーブ諸条約および1977追加議定書手続を中心とする国際人道法の観点から検討し、保護のあり方を探ることを目的としている。本年度は、国内外の関連文献、資料の収集のほか、赤十字国際委員会から武力紛争の捕虜や抑留者(ジャーナリストを含む)の待遇等に関する情報や資料も得た。さらに、万国国際法学会(Institut de Droit International)の「武力紛争時における公認されたジャーナリストの国際的地位、権利および義務」の問題を検討する委員会の一員として、ラポトゥールのクエスチョネアーに対して意見を送付し、同学会サンチャゴ(チリ)大会の折には、この委員会の会合でこの問題の検討を行った。この問題は、紛争地域で取材活動を行うジャーナリストが敵対行為の犠牲になりやすく、他方、その報道が人道法違反などを明らかにする社会的役割を担うことから提起される。検討すべき課題の中には、国際人道法の保護対象とすべきジャーナリストの種類を公認された者に限るかより広くフリー・ランサー等も含めるかという範囲の問題およびジャーナリストに文民としての通常の保護を与えるかあるいは(医療要員や看護要員のように)特別保護を与えるべきか(識別標識を含む)という保護内容の問題がある。本年度は、武力紛争時のジャーナリストの地位と保護に関する国内外学会での議論や関連文献・資料の収集・整理を前年度から引継ぐとともに、諸論点を整理しつつ研究を進めた。研究の成果として、次の諸点が注目される。1、歴史的には、19世紀後半以降の主要な戦争や武力紛争において、交戦国内外の新聞社の特派員が交戦国領域に派遣され、戦争記事を新聞社に送る慣行が生まれた。これを受けて1899年と1907年のハーグ陸戦の法規慣例に関する条約付属規則(ハーグ陸戦規則)は、従軍する新聞の通信員が捕らえられた場合捕虜の待遇を与えた。2、その後、通信手段(とくに無線通信)が発達した結果、交戦国は通信員の活動規制や検閲を重視し、二度の世界大戦でもとくに彼らを保護する企てはなされず、その経験に基づく1949年ジュネーブ諸条約も特別の保護規定を設けていない。3、第二次大戦後、民族解放戦争や内戦など武力紛争の構造や性質が変わる中で、上の諸条約に対する1977年第一追加議定書は武力紛争地域で危険な任務に従事する報道関係者を文民として保護することを明記し、彼らが身分証明書を取得しうるとした。4、最近の地域・民族紛争や対テロ戦争などでジャーナリストの犠牲が目立つ事態を考慮して、国連などの場でジャーナリストの職業上の役割(情報提供)と地位を認めて、人道法上、戦場の衛星要員や宗教要員と同じよう特別保護を与えるべきであるという主張もなされている。万国国際法学会でも戦場ジャーナリストの国際的地位と保護をめぐる議論がなされている。本年度の研究から得られた上記の知見に基づき、このテーマの論文を執筆する予定である。
ペプチド環状錯体結晶の動的ナノ空間を利用した機能展開

結晶状態での機能スイッチングの創製を念頭に、本研究では、ペプチド環状錯体の結晶ナノ空間の構造変換特性とその吸着特性への影響について調べた。詳細な構造解析から、ペプチド骨格間の水素結合の切り替えがスムーズな構造変換に有用であることを明らかにした。また、ペプチド環状錯体の結晶ナノ空間が、骨格の拡張を伴いながら選択的なガス吸着を示すことを明らかにした。これらの研究を通じて、合成したペプチド錯体結晶が、外部刺激に応じた機能スイッチングの創製に適したモチーフであることが分かった。本研究で基本モチーフとしているジペプチド環状錯体は、水やアニオンの良い集積場となる結晶ナノ空間を有している。また、これらの結晶ナノ空間は、水分子などのゲストの吸脱着により構造変換可能な柔軟な骨格を持つ。今年度は、これらの構造変換特性を利用した機能展開に向け、ジペプチド環状錯体結晶のナノ空間におけるゲスト包接や構造変換特性の基礎的知見の獲得を目指して研究を行った。対アニオン種や結晶パッキング構造間の比較を行うことで、配位子交換などの大きな構造変換の実現に必要な設計について調べた。まず、空間の開閉を伴う大きな構造変換が期待できる配位子交換を伴う構造変換の基礎的知見および、設計指針の獲得を行った。熱力学パラメーターの比較と詳細な結晶構造解析から、配位子交換には、構造変換に適した結晶パッキングを有することに加え、対アニオンの配位性や形状が影響を及ぼしていることを明らかにした。また、粉末X線回折とIRスペクトルによる構造変換過程の追跡を行い、配位子交換が環状骨格にある4つの金属中心で協同的におきていることを明らかにした(Inorg. Chem.に発表)。これらの知見は、構造変換に基づくスイッチング機能創製に向けて重要であると考える。また、空間内の水ーアニオン配列やゲスト包接選択性についても、対アニオンや結晶パッキング構造との関係を明らかにした。初年度は、合わせて新規ペプチド錯体の創製も行い、天然のアミノ酸を導入した環状ペプチド錯体結晶の合成にも成功した。また、新たに合成したペプチド配位子による金属イオンの集積化にも成功した。ペプチド金属錯体による構造変換可能な結晶の創製とその機能化を行った。まず、ペプチド環状錯体のBF4を対アニオンに持つ結晶(BF4塩)が、CO2ガスを吸着することを明らかにした。BF4塩の結晶ナノ空間は、ガス分子よりも狭い部分を持つにも関わらず、結晶骨格を拡張しつつガスを吸着していた。さらに、アミノ基などの官能基との相互作用によって、CO2ガスに高い吸着選択性を示すことも明らかにした。一方、NO3塩では、水分子を包接した結晶構造はBF4塩と同じであるにも関わらず、水分子を取り除くと全く空隙を持たない構造に変化するため、ほとんどCO2ガスを吸着しなかった。続いて、NO3塩について、構造変換前後のガス吸着挙動を比較するため、水蒸気とガスのそれぞれ別々に導入できる吸着測定装置を新たに作成し検討を行った。NO3塩に、必要最低限の水分子(水蒸気)を加え空間を持つ構造へと変換した後、さらにCO2ガスを逐次導入したところNO3塩の重量増加が観測され、結晶ナノ空間の構造変換により吸着挙動の制御ができることが示唆された。また、これらペプチド環状錯体結晶が示すイオン伝導度の測定を行い、対アニオンを含めてほとんど同じ組成であっても、結晶パッキング構造が異なると伝導度が大きく変化することを明らかにした。以上から、目的とした結晶ナノ空間の構造変換に基づく機能制御の基礎的な知見の獲得に成功した。また、新規に合成したペプチド架橋配位子により、結晶中に相互作用可能な距離で銀イオンを2次元に集積化することに成功した。銀イオン配列が温度により大きく変化し、金属イオン間の相互作用に基づく特性変換が期待できる結晶モチーフであった。結晶ナノ空間変換に加えて、金属イオン間の相互作用に基づく機能スイッチング創製へ道筋をつけることができた。錯体化学初年度に予定していた基礎的知見の獲得と新規ペプチド環状錯体結晶の創製は、順調に進んでおり、今年度中に論文にまとめられる予定である。構造変換に同期した伝導度やゲスト包接の検討は当初の予定ほど進んでいないが、検討に必要な測定系の準備は予定より早く完了しており問題ない。また、新規ペプチド環状錯体結晶の創製については、順調に進んでいる。特に、新たに合成したペプチド配位子の中に、金属イオンの2次元集積に適したものが見つかるなど、新たな研究展開も期待できる状況にあり、おおむね順調に進んでいると考えられる。計画通り、構造変換による結晶ナノ空間の物性スイッチングシステムの構築及びにその評価を行う。構造変換によるゲスト包接の変化を観測する測定系の構築は、昨年度に完了しており、スムーズに2カ年目の計画を遂行できると考えられる。新たに研究室に配属された4年生1名にも本研究に協力してもらうことで、研究推進のスピードを改善する。
高体温時のヒトの導出静脈血流動態と選択的脳冷却

高体温下のヒトの頭部の皮膚血流量、発汗量、導出静脈と眼静脈の血流量、食道温と鼓膜温、全身の皮膚温等を連続して測定した。(1)、眼角-眼静脈経由で頭蓋内に流入する血流は、深部体温が上昇しある高さになると急に増加し、それ以降は食道温の上昇率は変らずに、鼓膜温のそれだけが低くなった。眼角静脈の機械的圧迫で、鼓膜温の上昇率が増加し、鼻翼のレベルで顔面静脈を圧迫し眼静脈血流を増やすと、その逆の変化が起きた。(2)、眼静脈血流量が急激に増える時点の鼓膜温は、体加温を行なう方法が相違しても、ほぼ一定であった。(3)、厚手の化粧後体温を上げた場合、鼓膜温の上昇率が無化粧の場合より、わずかながら大きかった。(4)、高体温時に被験者の体位を仰向けから直立、あるいは30゚頭上位に変換すると、食道温の上昇率はほとんど変らずに、鼓膜温のそれだけが有意に抑えられた。後者の時には眼静脈、乳突導出静脈の血流量が前者の時より有意に増加した。(5)、導出静脈の血流動態には個人差があり、その理由を考察した。(6)、全身の皮膚温が高い時に、鼓膜温をあるレベル以上に上げても、もはや熱放散量のそれ以上の増加が起こらない(プラトー形成)ことが多い。したがって、プラトーを形成する温度より高い鼓膜温下では、その下降はもはや熱放散反応を抑制するものではない事を確認した。以上の結果から、ヒトが高体温になった時、導出静脈、眼静脈の血流の著しい増加が起きることにより、脳が選択的に冷却される可能性が示唆された。全身加温時の(1)ヒトの顔面・頭皮の血管反応と血流の動態、(2)導出静脈などの血流の方向の逆転(皮膚から頭蓋内へ)機序(受動的か調節されたものか)、(3)当該静脈血流の逆転と発汗など蒸発性熱放散増加との相関、(4)脳温の指標としての鼓膜温、パフォ-マンスとの相関などを追求した結果、以下のことが判明した。(1)高体温時に食道温(Tes)、鼓膜温(Tty)が一定の率で上昇している最中に、眼静脈経由で顔面皮膚から頭蓋底へ流入する血流を機械的に阻害すると、Tesの上昇率は変わらずにTtyのそれのみが更に増加した。Tes、Ttyの上昇率が一定の時に鼻翼のレベルで眼静脈を機械的に圧迫すると、眼静脈経由で頭蓋内に入る静脈血流の流速が著しく増加し、Ttyの上昇率のみが減少した。このことから、正常のヒトでは暑熱負荷時に、発汗などで冷却された導出静脈血の頭蓋内への流入増加に原因する選択的脳冷却機構が存在することが推測できた。(2)温浴、あるいは運動により体温を上げていく途中で、急に眼静脈経由で顔面と頭蓋内を交通する静脈血流の方向が、頭蓋内方向へと変化した。この変化の時点のTtyはいづれの温熱負荷でも同じであった。かつそれは皮膚血流の増加に伴う受動的なものではなく、おそらく中枢神経の関与する調節された反応であるとの印象を得た。(3)高体温時に眼静脈経由で頭蓋底に至る血流の速度は姿勢変換(座位→仰臥位)でもあった。しかし、選択的脳冷却の効率は仰臥位で悪かった。仰臥位では同一のTesでも顔面皮膚温で高く静脈血冷却程度の減弱などが原因と考えられるが、これらについては更に検討が必要と考える。

全身加温時あるいは運動時のヒトで、(1)顔面・頭皮の血管反応と血流動態、(2)導出静脈血流の方向逆転(皮膚から頭蓋内へ)の機序、(3)当該静脈血流の方向逆転と発汗など蒸発性熱放散増加との相関、(4)脳温の指標としての鼓膜温、パフォ-マンスとの相関などを追求し、以下の結果を得た。(1)体加温で食道温(Tes)、鼓膜温(Tty)が一定の率で上昇している最中に、機能的に導出静脈と考えうる眼静脈経由で顔面から頭蓋底へ流入する血流を両側で阻害すると、Tesの上昇率は変わらずにTtyのそれのみが更に増加し、鼻翼のレベルで両側顔面静脈を機械的に圧迫すると、眼静脈経由で頭蓋内に入る静脈血流の速度が著しく増加し,Ttyの上昇率のみが減少した。このことから、暑熱負荷時に、発汗などで冷却された導出静脈血の頭蓋内への流入増加が選択的脳冷却を促進すると推測できた。(2)温浴時と同様に、運動により体温を上げていくと眼静脈の血流の方向が、ある時点で急に顔面から頭蓋内に流れる方向へと変化した。この時点のTtyは、加温、運動いづれの温熱負荷でも同じであった。その時点の平均皮膚温には著しい差があること、顔面皮膚血流の増加に著しく遅れることなどからおそらくそれは中枢神経の関与する調節された反応であるとの印象を得た。(3)高体温時に眼静脈経由で頭蓋底に至る血流の速度は姿勢変換(座位→仰臥位)でも不変であったが、選択的脳冷却の効率は仰臥位で悪かった。仰臥位では同一のTesでも顔面皮膚温が高く、静脈血が冷却され難くなることなどが原因と考えられる。これらについては傾斜台を用いた別の実験で検討を加え、背部皮膚圧迫による反射性の発汗抑制のほか血管系圧受容反射にもとづく血流変化も関与するとの結論を得た。高体温下のヒトの頭部の皮膚血流量、発汗量、導出静脈と眼静脈の血流量、食道温と鼓膜温、全身の皮膚温等を連続して測定した。(1)、眼角-眼静脈経由で頭蓋内に流入する血流は、深部体温が上昇しある高さになると急に増加し、それ以降は食道温の上昇率は変らずに、鼓膜温のそれだけが低くなった。眼角静脈の機械的圧迫で、鼓膜温の上昇率が増加し、鼻翼のレベルで顔面静脈を圧迫し眼静脈血流を増やすと、その逆の変化が起きた。(2)、眼静脈血流量が急激に増える時点の鼓膜温は、体加温を行なう方法が相違しても、ほぼ一定であった。(3)、厚手の化粧後体温を上げた場合、鼓膜温の上昇率が無化粧の場合より、わずかながら大きかった。(4)、高体温時に被験者の体位を仰向けから直立、あるいは30゚頭上位に変換すると、食道温の上昇率はほとんど変らずに、鼓膜温のそれだけが有意に抑えられた。後者の時には眼静脈、乳突導出静脈の血流量が前者の時より有意に増加した。(5)、導出静脈の血流動態には個人差があり、その理由を考察した。(6)、全身の皮膚温が高い時に、鼓膜温をあるレベル以上に上げても、もはや熱放散量のそれ以上の増加が起こらない(プラトー形成)ことが多い。したがって、プラトーを形成する温度より高い鼓膜温下では、その下降はもはや熱放散反応を抑制するものではない事を確認した。以上の結果から、ヒトが高体温になった時、導出静脈、眼静脈の血流の著しい増加が起きることにより、脳が選択的に冷却される可能性が示唆された。
MIBGおよびHI-MRSによる薬剤性心筋障害の診断および重症度評価

動物実験:アドリアマイシン(ADM)投与群の心筋へのMIBG集積は、コントロール群に比して低値をとる傾向にあった。また、スペクトロスコピーでは、ADM投与群で解糖系代謝産物であるalanine及びlactateが高値を示す傾向にあったが、脂肪酸代謝の指標であるfree carnitineは差が認められなかった。また、ADM投与群で心/体重比は高値を示す傾向にあり、組織学的には心筋細胞の肥大がみられたが、ADMによる心筋障害でみられるとされている空胞変性は目立たなかった。心機能測定はできなかったが、以上の結果から、組織学的変化が比較的軽度な時期において、脂肪酸代謝は保たれているが、交感神経機能及び解糖系の障害が既におきていることが示唆された。今後、動物の数を増やし、結果をより確かなものとすると共に、ADM投与量との関係についての検討も行う予定である。臨床的検討:ADMによる化学療法施行予定あるいは施行後の患者15例を対象にMIBGを用いた心筋シンチグラフィ及び心プールシンチグラフィを施行し、ADMの累積投与量と左室駆出率(LVEF)、心筋へのMIBG集積、及び洗い出し(WR)との比較を行った。ADMの検査時における累積投与量とLVEFはr=-0.87,P<0.05の有意な負の相関が得られた。しかし、MIBGの心筋への集積は負の相関、WRは正の相関を認める傾向にはあるもののばらつきが大きく有意ではなかった。また、LVEFが明らかに低下しているにも関わらず、MIBGの集積、及びWRが正常である例が見られた。逆に、LVEFが正常でもMIBGの集積が低下し、WRが亢進していた例もみられた。LVEFが正常で、MIBGは異常である例を追跡するとLVEFがMIBGに遅れて低下してくる可能性は否定できず、今後、症例を増やすと共に、個々の症例を長期にわたり追跡する予定である。
ナトリウムイオンチャネルの遅い不活性化機構-その分子メカニズムの究明-

植物毒のグラヤノトキシンは膜電位依存性Na^+チャネルに結合してそれを持続的に開放させることで知られている。その作用の対象はチャネルの活性化ゲート開閉に関わる電位感知部と不活性化ゲートであり、このことはグラヤノトキシン結合部位がこれらの機構に直接関与する作用部位である可能性を示している。従って、その作用部位を追求することによってNa^+チャネルの不活性化ゲート、特にこれまで不明であった「遅い不活性化ゲート」の分子メカニズムの全容を明らかにすることが本研究である。これまでに申請者は、「遅い不活性化ゲート」の分子メカニズムを解明するためのさきがけとして、Na^+チャネルに点変異を導入することによってグラヤノトキシンの作用部位の探索を試みた。その結果、ラット骨格筋由来Na^+チャネルのドメイン1セグメント6に位置する1433及びN434、並びにドメイン4セグメント6に位置するI1575、F1579及びY1586の5個所のアミノ酸がグラヤノトキシンの作用部位であると結論し、公表した。さらに、ラット骨格筋由来及び心筋由来Na^+チャネルについてグラヤノトキシン感受性を調べた結果、前者のチャネルが有意に高いグラヤノトキシン感受性を示すことを明らかにしている。この感受性の差異を手掛かりに、二種間でのキメラチャネルを作成しグラヤノトキシンの作用を比較したところ、ドメイン1セグメント4-5間の細胞内リンカーに存在するS251が新たなグラヤノトキシンの作用部位であることが明らかとなった。その結果、ラット骨格筋由来Na^+チャネルのドメイン1セグメント6に位置するl433及びN434、並びにドメイン4セグメント6に位置するl1575、F1579及びY1586の5箇所のアミノ酸がグラヤノトキシンの作用部位であると結論し、公表した。この感受性の差異を手掛かりに、二種間でのキメラチャネルを作成しグラヤノトキシンの作用を比較することで、新たなグラヤノトキシンの作用部位を発見することが期待できる。現在その作用部位がドメイン1領域内のセグメント6以外にも存在することを裏付けるデータを獲得し、さらなる解析を進めながら公表するための準備を行っている。
亜鉛トランスポーターから亜鉛酵素への亜鉛供給メカニズムに関する解析

亜鉛要求性酵素の1つであるTNAPの活性化は、分泌経路に局在する亜鉛トランスポーターZnT5, ZnT6, ZnT7の複合体によって活性化されること、また亜鉛を強制導入してもTNAPの活性化は起こらないことから、ZnT5/ZnT6ヘテロ複合体(ZnT7ホモ複合体)を介してTNAPに亜鉛が供給される必要があることが判明した。また亜鉛輸送ができないZnT5/ZnT6ヘテロ複合体を発現させるとTNAPは活性化されないが、アポ型として安定に発現していた。以上の結果から、ZnT複合体は、最初にTNAPタンパク質を安定化し、続いてTNAPに亜鉛を供給する2段階の制御機構によってTNAPの活性化を行っていることが明らかになった。多くの亜鉛要求性酵素は、細胞内分泌経路でアポ型からホロ型へと変換され活性化されることが知られている。亜鉛要求性酵素の一つである組織非特異的アルカリフォスファターゼ(TNAP)の活性化には、分泌経路に局在する亜鉛トランスポーター(ZnT5/ZnT6ヘテロ複合体およびZnT7ホモ複合体)が必要であるが、その活性化機構の詳細は明らかにされていない。そこで本研究では、分泌経路の局在する亜鉛トランスポーター複合体を全て欠損させた三重欠損株に(この株ではTNAP活性が完全に消失する)、亜鉛の強制導入や様々な亜鉛トランスポーターの変異体などを発現させるレスキュー実験によって、亜鉛トランスポーター複合体によるTNAPの活性化機構の解明を試みた。三重欠損株に亜鉛を強制導入したところ、分泌経路内に十分量の亜鉛が存在するにもかかわらず、TNAPは活性化されないことから、亜鉛トランスポーターはTNAPに亜鉛を供給する以外の役割を持つことが示唆された。そこで三重欠損株でのTNAPタンパク質の安定性を調べたところ、亜鉛トランスポーターが存在しない条件ではTNAPは分解されることが判明した。一方で、三重欠損株に亜鉛輸送能を失った変異体を導入した細胞株では、TNAPタンパク質は分解されずに不活性型のアポ型として存在していることから、亜鉛トランスポーターの存在がTNAPタンパク質の安定化に必要であることが明らかになった。これらの結果より、TNAPタンパク質の活性化は、まず亜鉛トランスポーター複合体によって安定化された後に、亜鉛が供給されるという二段階の制御によって行われていることがわかった。多くの亜鉛要求性酵素は、細胞内分泌経路でアポ型からホロ型へと変換され活性化される。亜鉛要求性酵素の組織非特異的アルカリフォスファターゼ(TNAP)の活性化には、分泌経路に局在する亜鉛トランスポーター(ZnT5/ZnT6ヘテロ複合体およびZnT7ホモ複合体)が必要であるが、その活性化機構の詳細は明らかにされていない。申請者は、TNAPタンパク質の活性化は、まず亜鉛トランスポーター複合体によってTNAPが安定化された後に、TNAPに亜鉛が供給されるという2段階の制御によって行われていることを見いだした。そこで本年度は、(1)TNAPの活性化がどのような分子機序で行われているかを明らかにすると共に、(2)分泌経路で活性化されるTNAP以外の他の亜鉛要求性酵素においてもTNAPと同様の活性化機構が存在するのか、この2点について詳細に解析を行った。(1)TNAPタンパク質が亜鉛トランスポーター複合体によって活性化されることから、TNAPと亜鉛トランスポーターが相互作用することによって、TNAPの活性化が行われる可能性が考えられた。そこでTNAPと亜鉛トランスポーターの相互作用を様々な架橋剤を用いた免疫沈降法により調べた。しかしながらTANPと亜鉛トランスポーターとの結合は現在のところ観察できていない。(2)また、分泌経路で活性化される他の亜鉛要求性酵素の活性化機構について調べるために、MMP2やACEなどを初めとする様々な亜鉛要求性酵素の活性を精査した。その結果、それらの亜鉛要求性酵素の活性は、亜鉛トランスポーター欠損株で顕著な活性の変化は見られなかった。今後、分泌経路に局在する他の亜鉛トランスポーターがこれらの亜鉛要求性酵素の活性化に寄与しているか、検討を行う予定である。
互恵性に基づくポジティブコンピューティング基盤の構築

本研究は,よりよい生を実現する技術・概念である「ポジティブ・コンピューティング」の「人の絆」を対象とした拡張として,利他行動の促進を目指す.具体的には,「ゲーム論的抽象モデルに基づく進化シミュレーション」と並行し,2つの新手法「リアルタイム相互作用に基づくオンライン被験者実験」と「仮想物理環境における仮想生物進化実験」を用いて,互恵性の創発(生物・文化進化)における身体性,リアルタイム性,及び人間心理の役割を追究する.その成果に基づき,現実・仮想空間での協力関係を促進する「互恵促進アーキテクチャのプロトタイプ」を作成し,オープンな汎用プラットフォームとしての実用化のための知見を得る.本研究は,よりよい生を実現する技術・概念である「ポジティブ・コンピューティング」の「人の絆」を対象とした拡張として,利他行動の促進を目指す.具体的には,「ゲーム論的抽象モデルに基づく進化シミュレーション」と並行し,2つの新手法「リアルタイム相互作用に基づくオンライン被験者実験」と「仮想物理環境における仮想生物進化実験」を用いて,互恵性の創発(生物・文化進化)における身体性,リアルタイム性,及び人間心理の役割を追究する.その成果に基づき,現実・仮想空間での協力関係を促進する「互恵促進アーキテクチャのプロトタイプ」を作成し,オープンな汎用プラットフォームとしての実用化のための知見を得る.
戦後京都における部落問題の総合的研究

第2次世界大戦後、部落差別をめぐる状況が大きく変化するなかで、特に部落解放運動、同和行政、同和教育の前進にともなって、部落の現実のなかにさまざまな形で残されていた身分差別の傷あとや、国民の意識のなかに残存していた部落についての誤った考えや偏見は急速に是正され、部落差別は基本的に解消してきている。しかし他方、1960年以降、同和行政は反動勢力によって分裂と懐柔の支配政策に利用され、それに伴って部落排外主義的な運動路線が急速に台頭するとともに、運動団体の一部幹部と行政当局の癒着が進行し、同和行政をめぐってさまざまな矛盾と混乱が生み出され、不公正・乱脈な同和行政が全国的に拡大していった。こうした全国的な動何のなかで、戦後の京都市における部落解放運動は、水平社の歴史的伝統を継承するとともに、革新政党や民主団体と連携しながら新たな運動の創造をめざして再建され、理論的にも実践的にも先進的な役割を果たしていった。その結果、京都市では、同和行政や同和教育の分野においても、先駆的な取り組みが行なわれ、全国的にその推進をリ-ドしていった。しかし京都市における部落解放運動、同和行政、同和教育の先進性は、逆に、その矛盾をもまた鋭く露呈させることになった。こうした京都市における部落解放運動、同和行政、同和教育の成果と同時にその矛盾を正しく総括することは、特別対策から一般対策への移行の問題ともかかわって、真に部落問題の解決を促進する運動・行政・教育のあり方を究明していくうえで重要である。われわれはこの総合研究をさらに継続・補完し、数年後にその成果をとりまとめて刊行する予定である。第2次世界大戦後における部落問題の取組みの中で常に重要な位置を占めてきた京都市における部落解放運動・同和教育・同和行政を科学的に総括し、その成果と今後の課題を明らかにするという本研究の目的を達成するために、当初の研究計画の通り本年度は、次の4分野について関係資料の整理・分析と関係者からの聞き取り調査を実施した。1.部落解放運動の分野ー部落問題研究所所蔵資料の閲読。当研究所に寄贈された故三木一平、故木村京太郎、故中西義雄および故北原泰作の所蔵資料の整理・分析。戦後部落解放運動関係者からの聞き取り。2.同和教育の分野ー京都市同和教育行政資料、学校同和教育資料および社会同和教育資料の蒐集・整理。当研究所に寄贈された故相馬利雄、故石田眞一および金子欣也の所蔵資料の整理、分析。部落問題研究所所蔵資料の閲読。戦後同和教育運動、行政関係者からの聞き取り。3.同和行政の分野ー京都市の戦後同和行政に関する資料の蒐集、整理。京都市同和対策室所蔵資料の閲覧、複写。京都府総合資料館所蔵の関係資料の閲覧・複写。戦後同和行政関係者からの聞き取り。4.部落の実態の分野ー戦後京都市の部落実態調査関係資料の蒐集・整理。部落問題研究所所蔵資料の閲覧。以上の作業を通じて、来年度の研究推進の基礎となる別添の中間報告書『京都市における戦後部落問題年表』を作成したほか、「京都市戦後部落問題関係文献目録」を作成するとともに、京都市当局への協力を得て関係統計資料の蒐集・整理を進めている。

しかし他方、1960年以降、同和行政は反動勢力によって分裂と懐柔の支配政策に利用され、それに伴って部落排外主義的な運動路線が急速に台頭するとともに、運動団体の一部幹部と行政当局の癒着が進行し、同和行政をめぐってさまざまな矛盾と混乱が生み出され、不公正・乱脈な同和行政が全国的に拡大していった。こうした全国的な動向のなかで、戦後の京都市における部落解放運動は、水平社の歴史的伝統を継承するとともに、革新政党や民主団体と連携しながら新たな運動の創造をめざして再建され、理論的にも実践的にも先進的な役割を果たしていった。その結果、京都市では、同和行政や同和教育の分野においても、先駆的な取り組みが行なわれ、全国的にその推進をリ-ドしていった。しかし京都市における部落解放運動、同和行政、同和教育の先進性は、逆に、その矛盾をもまた鋭く露呈させることになった。こうした京都市における部落解放運動、同和行政、同和教育の成果と同時にその矛盾を正しく総括することは、特別対策から一般対策への移行の問題ともかかわって、真に部落問題の解決を促進する運動・行政・教育のあり方を究明していくうえで重要である。われわれはこの総合研究をさらに継続・補完し、数年後にその成果をとりまとめて刊行する予定である。
高移動度を示す有機トランジスター中のキャリアの電子状態とダイナミクス

最近の有機トランジスタ(FET)では新しいπ共役系分子や高分子の開発により移動度の向上が著しい。本研究では、代表的な高移動度材料であるチエノチオフェン系を中心に材料やFET中のキャリアを電子スピン共鳴(ESR)により直接観測し、キャリアダイナミクスや電子状態を解明した。特にアルキル鎖と拡張されたπ電子系を有する低分子材料(C10DNTT)では約10meVという有機材料中でも最も低い移動度活性化エネルギーを明らかにし、高結晶性高分子(PBTTT)では、イオン液体絶縁膜トランジスタ構造などによる高キャリアドーピング下でポーラロンからバイポーラロンをへて金属状態に至る電子状態の変化と制御に成功した。本年度は、高移動度有機半導体材料中のキャリア観測をESR、および、電場誘起ESR法を用いてすすめ、以下の成果を挙げた。1.導電性高分子PBTTTの薄膜に対しフッ化アルキルシラン(FTS)分子を用いて高濃度に化学ドーピングを行い、キャリアのESR信号と電気伝導を同一試料で低温まで測定した。高濃度にドープした試料では極低温(4K)まで電気伝導性が見られ、さらにキャリアの非局在性を示す2次元可変領域ホッピング伝導が観測された。このような高ドープ試料では、ESR測定から温度に依存しないパウリ磁化率が明瞭に観測された。さらに、ESR線幅は伝導電子の散乱を反映する広幅化(エリオット機構)を示し、金属相の形成がミクロに明らかになった。特筆すべき点として、このような金属相は分子の配向秩序が高い領域(結晶領域)のみに生じることが、ESR信号の角度依存性から示された。さらに、高濃度注入に伴いスピンをもたないポーラロン対(バイポーラロン)の形成が示された。2. PBTTT、およびイオン液体を用いたトランジスタを作製し、PBTTT中に高濃度かつ可逆的に注入されたキャリアのESR観測を行った。この系では、P3HTと同様に高濃度注入に伴い2次元的なスピン間相互作用が現れることがこれまでに分かっているが、今回、ESR信号から見積もったスピン数が、変異電流測定から見積もった電荷数に比べて小さいことを見出し、非磁性のポーラロン対の形成が示唆された。さらに、高濃度の注入によりESR線幅の広幅化が起こり、金属相形成の兆候が観測された。その他、チエノチオフェン系高移動度低分子材料であるC10-DNTTや、ドナー・アクセプタ型高分子材料PCDTBTのトランジスタにおけるキャリア観測に成功した。さらに、ESRパラメータであるg値の理論計算や、有機半導体の結晶構造の理論予測をすすめ、実験・理論の両面から成果を挙げた。本年度は、高移動度の有機薄膜トランジスタ(TFT)におけるキャリア観測を電子スピン共鳴(ESR)法を用いて進め、以下の成果を得た。1.チエノチオフェン系の高移動度低分子材料として注目されるC10-DNTTを用いてTFTを作製し、素子特性測定とESR測定を極低温まで行った。ESR信号は極低温で顕著な角度依存性を示し、g値のDFT計算との比較から、C10-DNTTは分子長軸が基板に垂直に立つend-on配向をとることがわかった。また、グレイン内、及びグレイン間のキャリア運動に伴うESR線幅の尖鋭化を解析し、グレイン内では4 Kまでキャリアが運動することを見出した。一方で、グレイン間のキャリアホッピングも高温で顕著に起こり、その活性化エネルギーはTFT移動度の活性化エネルギーとよく一致した。活性化エネルギーの値は約10 meVと小さく、TFTは4Kの極低温でも駆動した。この結果から、拡張したπ共役骨格と、長鎖アルキルによる分子間の高いパッキングにより、キャリアがグレイン間にも非局在化することが明らかになり、高移動度分子の設計指針への示唆を得た。2.高移動度の導電性高分子であるPBTTTのイオン液体ゲートトランジスタを作製し、高濃度のキャリア注入に伴う伝導機構の変化を調べた。高いゲート電圧印加により、伝導度は高温領域で金属的な温度依存性を示すことが明らかになった。温度低下により、伝導度は2次元可変領域ホッピングに従ったが、極低温領域では、金属-絶縁体転移の臨界状態を反映した温度依存性が観測された。これらに加え、ESR測定が可能なデバイスを作製し、注入キャリアのESR観測を行った。その結果、注入濃度の増加に伴いスピンを持たないバイポーラロンが生成されると共に、高濃度注入により金属相に特有な線幅の広幅化(エリオット機構)が観測され、金属転移の兆候がミクロに明らかになった。本年度は、高移動度有機半導体を用いた薄膜トランジスタ(TFT)のESR観測をさらにすすめ、特にイオン液体ゲートトランジスタ構造を用いて、高分子材料への高効率キャリア注入下でのESR観測に成功し、以下の結果を得た。1.結晶性の高い高移動度高分子材料PBTTTのイオン液体TFTのESRでは、ドーピングに伴う電子状態の顕著な変化が明らかとなった。ESRによるスピン濃度と、素子の充電電流による電荷濃度との比較(スピン・電荷関係)から、キャリア濃度を増すと、スピンと電荷を共に持つポーラロンから、スピンを持たないバイポーラロンへ変化することが示され、光吸収スペクトルの変化からも裏付けられた。さらにキャリア濃度を増すとESR線幅が顕著に増加し角度依存性や温度依存性が伝導電子のスピン緩和(エリオット機構)を示すとともに、スピン磁化率の温度依存性からは金属相に特有なパウリ磁化率が観測され、高濃度のキャリア注入によるPBTTTの金属化が明瞭に示された。

同様な金属転移は、化学ドーピング法でもすでに報告しているが、最近、F4-TCNQをアクセプタとした高ドープPBTTTについても、ケンブリッジ大との共同研究で明らかにしている。2.電界発光性高分子として注目されるF8T2のイオン液体TFTを作製し、正・負キャリアの高効率注入とESR観測を行った。その結果固体ゲート絶縁膜では見られなかった負キャリアのESR信号が明瞭に観測された。負キャリアの信号は正キャリアに比べて顕著なgシフトを示し、負キャリアの波動関数がF8T2の硫黄原子上に大きなスピン密度を持つためであることが、g値やキャリア波動関数のDFT計算から明らかになった。これまでの研究から、高移動度材料のキャリアダイナミクスや、キャリア注入による電子状態制御の可能性がミクロに示され、高移動度分子材料の今後の発展への展望が得られた。最近の有機トランジスタ(FET)では新しいπ共役系分子や高分子の開発により移動度の向上が著しい。本研究では、代表的な高移動度材料であるチエノチオフェン系を中心に材料やFET中のキャリアを電子スピン共鳴(ESR)により直接観測し、キャリアダイナミクスや電子状態を解明した。特にアルキル鎖と拡張されたπ電子系を有する低分子材料(C10DNTT)では約10meVという有機材料中でも最も低い移動度活性化エネルギーを明らかにし、高結晶性高分子(PBTTT)では、イオン液体絶縁膜トランジスタ構造などによる高キャリアドーピング下でポーラロンからバイポーラロンをへて金属状態に至る電子状態の変化と制御に成功した。本研究は現在順調に進展しており、インパクトの高い論文誌への論文掲載や、国際学会における招待講演などを通じ、国内外の研究者から高い評価を受けている。特に、ESR線幅の解析に基づき、多結晶薄膜トランジスタにおけるキャリアのグレイン内運動やグレイン間ホッピングなどの、キャリアの運動効果を階層的かつミクロに明らかにすることに成功している。その結果、π共役系の拡張や長鎖アルキル置換などの分子の化学修飾が輸送特性に及ぼす影響が明らかになるなど、顕著な成果につながった。さらに、本研究で見出された高ドープ状態の導電性高分子における金属的な伝導度の温度依存性は、導電性高分子の金属状態を直接示す有意義な結果であり、今後、イオン液体ゲートトランジスタ構造を用いて多様な高分子の電子状態を制御できる可能性を示すものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。磁気共鳴、有機固体今年度は、前年度までの研究を継続すると共に、ドナー・アクセプタ型構造を持つ高移動度の高分子材料などの新規材料を対象に、固体ゲート絶縁膜を用いたFET構造や、イオン液体ゲート絶縁膜を用いたトランジスタ構造により有機材料へのキャリア注入をすすめ、キャリアの電子状態をESR法や伝導測定に基づき明らかにする。特に、ドナー・アクセプタ型の導電性高分子では、従来の高結晶性の高分子材料に比べ不規則的な構造をとるにもかかわらず高い移動度が実現するものがあり、その高移動度の起源が注目されている。本年度は、これらのドナー・アクセプタ型分子の電場誘起ESR観測により、分子の局所配向性やキャリアの運動効果を調べることで高移動度の起源を明らかにする。