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市場経済へのシステム移行の論理-ロシアの現状から-

1990年代以降のロシア経済のシステムとしての市場移行を、マクロ的・ミクロ的に実証分析した。ロシアでは、政府主導で形成された金融・産業グループの寡占状態に代表される、政府と企業の密接に癒着した新たなロシア型資本主義経済が出現した。それは、アメリカ流の新古典派経済学の市場経済モデルとも、ロシア革命前のロシア経済とも根本的に異なるものである。この経済システムのもと、一方では国民経済はマクロ的には着実に回復し、成長してきた。それは、ロシア経済が1990年代末には市場移行を基本的に達成したことを示している。他方では、ミクロ的には地域間、個人間の経済格差が確実に拡大してきた。それは例外的な異常事態というよりもむしろ、市場経済の特質をなす「部分性」つまり不均等発展の発現として、市場移行の論理の貫徹を示している。かくして、ロシアにおける市場移行はうまくいった。そしてうまくいったがために、新たなロシア型資本主義経済システムのもと、国内における地域間・産業部門間・社会階層間の経済格差は一方的に拡大してきた。その際、とりわけ不完全雇用や賃金未払いの広範化を受けて、労働者の失業・貧困問題が深刻化している。また、都市周辺部では現代における「プロレタリアート化」が、ホームレスの増大として深く静かに進行している。この2年間、私自身の体調不良と家族の病気のため、ロシアでの現地調査をはじめ研究計画は大幅な修正をよぎなくされた。しかし、『現代経済学事典』(岩波書店)でロシア・ソ連関連の18項目を執筆し、東京大学大学院で学術振興会特別研究員および大学院生を指導し、また一般市民向け学術講座(アソシエ21主催)を担当したことを通じて、社会貢献という新たな領域で活動を行なったことは、私自身の今後の研究生活にとって少なからずプラスになると思われる。旧ソ連・東欧諸国の市場経済への移行過程は、不安定な国民経済のもとでの経済政策の紆余曲折や各国経済間および国民経済内部での経済格差の拡大に象徴されるように、厳しい状況を呈している。それを受けて、移行経済に関する従来の研究の相当部分が、自らの価値観に則して移行・市場化政策の是非を一方的に主張する、ともすれば主観的な方向にある。その際、両者は市場認識において共通しており、移行は基本的には成功したとする者も失敗したとする者も、さらなる市場化により諸問題は解決すると期待している。市場経済による人々のより自由で豊かな生活の実現を、予定調和的に想定しているわけである。この一年間の実証的および理論的研究により、私は、市場移行はうまくいった、そしてその結果が人々の間および地域間での経済格差の拡大なのであり、それこそが市場経済に特有な、多様な進化と不均等発展という現実のありようなのだという結論に辿り着いた。そしてこの認識により、市場経済の性質を、人間にとって肯定的な面をも否定的な面をもより客観的に明らかにし、将来における経済システムと社会との関係のありかたを考える道筋をつけることが可能になったと思われる。この一年、実家の姉の脳血栓による右半身不随と心臓手術、看病疲れの母の二度の入院、そして私自身の胃潰瘍発症により、私の研究生活は大きく制限され、予定していたロシアでの現地調査もできず、研究成果はきわめて限られたものとなった。けれども、岩波書店「経済事典」(2004年3月刊行予定)で分担執筆し、一本の論文を書き上げたことにより、これからの研究の方向性を確定できた。今後、いっそうの研鑚に努めるであろう。1990年代から今日にかけてのロシア経済の社会経済システムとしての市場移行を、マクロ的・ミクロ的に実証分析した。

ロシアにおいては、政府主導で形成された金融・産業グループの寡占状態に代表されるような、政府と企業が密接に癒着した新たなロシア型資本主義経済が出現した。それは、アメリカ流の新古典派経済学の基本をなす経済システムのモデルとも、ロシア革命前のロシア経済とも根本的に異なるものである。この経済システムのもと、一方では国民経済はマクロ的にみて着実に回復し、成長してきた。このことは、ロシア経済が1990年代末には市場移行を基本的に達成したことを示している。他方では、ミクロ的にみて地域間、個人間の経済格差が確実に拡大してきた。このことは例外的な異常事態というよりもむしろ、市場経済の一大特質をなす「部分性」、つまり不均等発展の発現として市場移行の論理の貫徹を示している。かくして、ロシアにおける市場移行はうまくいった。そしてうまくいったがために、新たなロシア型資本主義経済システムのもと、国内における地域間・産業部門間・社会階層間の経済格差は一方的に拡大してきた。その際、とりわけ不完全雇用や賃金未払いの広範化を受けて、労働者の失業・貧困問題が深刻化している。また都市周辺部では、ロシアにおいては現代においては全く新たな、言葉の本来的な意味での「プロレタリアート化」が、ホームレスの増大として深く静かに進行している。本年度も昨年度と同様、私自身の体調不良と家族の病気のため、ロシアでの現地調査をはじめ研究計画は大幅な修正・制約をよぎなくされた。しかし、東京大学大学院での学術振興会特別研究員および大学院生への指導を通じて、社会貢献という新たな領域での活動の幅が広がったことは、私自身の今後の研究生活にとって少なからずプラスになると思う。
非対称磁歪/圧電/磁歪層状複合材料における磁電効果

近年、マルチフェロイック材料は注目を集めている。これらの材料は磁電効果(Magnetoelectric effect)を持つため、新規メモリなどに幅広い応用の可能性を秘めている。最近、圧電/磁歪層状複合材料を共振状態にすることによって、巨大な磁電効果を発見した。しかし、従来の圧電/磁歪層状複合材料は磁歪層A/圧電層/磁歪層Aのような対称的な構造をとっているため、共振は一つの周波数でしか起こらない。本研究では、磁歪層A/圧電層/磁歪層Bのような非対称層状複合材料の作製することによって、材料は二つの周波数で巨大な磁電効果が予想される。これにより、複数の周波数で動作するディバイスが可能となる。去年度では主に以下の成果が得られた。1.大きい磁歪効果を持つFe-Gaの機構を電顕などの手法で解明し、ナノマルテンサイトの関連性を明らかにした。Fe-Gaはナノサイズのマルテンサイトドメインを持ち、外場中にこれらのドメインが成長したら、ほかのドメインに変換したりすることにより大きな磁歪が発生する。これはFe-Ga合金の大きい磁歪効果の起源である。2. Fe-Ga-Mn磁歪合金を作製し、大きい磁歪効果は磁場による歪ガラス(ナノマルテンサイト)のドメイン変換であることを判明した。Fe-Ga-Mn系はマルテンサイト変態する系であるため、歪ガラスの存在が明らかである。この系の大きい磁歪効果の起源が明らかになった。3.上記低臨界磁場を持つ磁歪材料Fe-Ga及びFe-Ga-Mnを新規層状複合材料の候補にする試みをした。予想外の大きい磁歪効果が発見したため、この新効果の解明に大きな進展がある。なお、これらの結果は現在投稿準備中です。巨大磁歪かつ小さなヒステリシスを持つ歪ガラスによる新規磁歪効果の研究を更に推進し、この効果の応用を検討する。マルチフェロイックは単相、二相粒子状複合材料と圧電/磁歪層状複合材料の三種類があるが、圧電/磁歪層状複合材料は最も大きな磁電効果を示す。従って、圧電/磁歪層状複合材料は最も実用化に近い磁電材料である。本研究では、当研究グループ最近圧電・超磁歪材料に関する成果及び候補者Ma氏のこれまでの超磁歪材料の研究成果を踏まえて、上記の問題を克服する方法を提案する。具体的に、磁歪層A/圧電層/磁歪層Bのような非対称層状複合材料の作製することによって、材料は二つの周波数で巨大な磁電効果が予想される。この目的を実現するため、磁歪層Aと磁歪層Bはそれぞれ逆な磁歪係数をもつTbFe2とSmFe2にし、圧電層はPZTにする。各層の厚み比を調節し、最大磁電効果を得る。更に、巨大磁電効果と層間の応力状態や分布の関係を明らかにする。今年度では、以下の結果が得られた:2、圧電材料PZTを含む層状複合材料を作成した。3、負の磁歪材料SmFe2、(Sm,Nd)Fe2及び正の磁歪材料TbFe2、(Tb,Dy)Fe2、FeGaの磁歪特性を評価した。FeGa合金が大変小さい臨界磁場を持つ特徴があり、低磁場応用にに適するため、今後の研究はこの材料に移る予定。4、磁場応力共同作用下の磁歪挙動を理論解析をし、層状複合材料の挙動を予測する知見を得た。去年度では以下の成果が得られた。1.FeGa磁歪材料に大きな進展があり、3000ppmという巨大な磁歪効果を発見した。しかも、磁歪熱処理によって、磁歪をプラスからマイナスに自由に制御できる。この特性は非対称層状複合材料の作製に重要である。2.Fe-Mn-Ga合金における変態付近の磁歪効果を調べ、相変態の磁歪への寄与を明らかにした。変態付近では磁歪の大きな変化が現れることが分かった。また、変態の近傍では、磁化と磁歪が磁場を加える回数に大きく依存し、磁歪の符号も変わる。更に、サイクル回数の増えるにつれて、磁歪曲線が大きなヒステリシスが現れる。

これらのことは、磁場誘起変態で理解することができる。近年、マルチフェロイック材料は注目を集めている。これらの材料は磁電効果(Magnetoelectric effect)を持つため、新規メモリなどに幅広い応用の可能性を秘めている。最近、圧電/磁歪層状複合材料を共振状態にすることによって、巨大な磁電効果を発見した。しかし、従来の圧電/磁歪層状複合材料は磁歪層A/圧電層/磁歪層Aのような対称的な構造をとっているため、共振は一つの周波数でしか起こらない。本研究では、磁歪層A/圧電層/磁歪層Bのような非対称層状複合材料の作製することによって、材料は二つの周波数で巨大な磁電効果が予想される。これにより、複数の周波数で動作するディバイスが可能となる。去年度では主に以下の成果が得られた。1.大きい磁歪効果を持つFe-Gaの機構を電顕などの手法で解明し、ナノマルテンサイトの関連性を明らかにした。Fe-Gaはナノサイズのマルテンサイトドメインを持ち、外場中にこれらのドメインが成長したら、ほかのドメインに変換したりすることにより大きな磁歪が発生する。これはFe-Ga合金の大きい磁歪効果の起源である。2. Fe-Ga-Mn磁歪合金を作製し、大きい磁歪効果は磁場による歪ガラス(ナノマルテンサイト)のドメイン変換であることを判明した。Fe-Ga-Mn系はマルテンサイト変態する系であるため、歪ガラスの存在が明らかである。この系の大きい磁歪効果の起源が明らかになった。3.上記低臨界磁場を持つ磁歪材料Fe-Ga及びFe-Ga-Mnを新規層状複合材料の候補にする試みをした。予定した項目がおおむね完成し、予想外の発想もあった。(低臨界磁場のFe-Ga合金を磁歪層に使用)予定した項目がおおむね完成し、予想外の大きな進展があり、Fe-Ga合金に巨大磁歪効果を世界初めて発見。予想外の大きい磁歪効果が発見したため、この新効果の解明に大きな進展がある。なお、これらの結果は現在投稿準備中です。FeGa合金が低い臨界磁場を持つため、この合金を磁歪層として使用することによって、低磁場に敏感な磁電素子を実現する可能性渉ある。しかし、この合金の磁歪効果は未だ小さい。これを克服するために、この合金あるいは類似する合金の磁歪効果の基礎研究も行うことが必要となる。今後は上記のことを踏まえ研究を進めたい。新しい発見、Fe-Gaにおける巨大磁歪効果の解明に重点を置いて研究を進め、新規高性能磁歪材料を開発する。巨大磁歪かつ小さなヒステリシスを持つ歪ガラスによる新規磁歪効果の研究を更に推進し、この効果の応用を検討する。
消化管上皮細胞再生におけるTWEAK-Fn14経路とIL-13との相互作用

マウス小腸一次培養においてTNF-αによるアポトーシス誘導をcaspase活性として検出する実験系を作成した。これを用いてTNF-αにより引き起こされる消化管上皮細胞傷害はIL-13及びTWEAK/Fn14経路に部分的に依存することを明らかにした。さらにヒト潰瘍性大腸炎の炎症局所でもIL-13とともにTWEAK、Fn14発現が上昇することやヒト粘膜へのIL-13添加実験によりFn14発現が上昇することからも、これら因子の相互作用が潰瘍性大腸炎の炎症悪化にも関与する可能性が示唆された。本研究の目的は、消化管粘膜上皮傷害からの再生過程におけるTNF-αスーパーフアミリー分子TWEAKとその受容体Fn14のシグナル経路とIL-13作用との相互作用を明らかにすることである。これまでの実験結果から、放射線誘導性腸管粘膜傷害においてはTWEAKとIL-13の二つのサイトカインがいずれも上皮再生過程に重要な役割をしていることが示された。そこで、本年度は放射線照射による消化管傷害誘導後のTWEAK/Fn14とIL-13・IL-13受容体発現の時空間的動態について解析した。3Gy放射線照射後のBALB/cマウスから、小腸組織全体を採取、あるいは粘膜固有層細胞を分離し、RNAを抽出し遺伝子発現を定量RT-PCRによりナイーブマウスと比較した。照射によってTWEAK, Fn14のいずれもが高い発現誘導が見られた。特に、Fn14とIL-13は粘膜固有層細胞でも発現亢進していた。同一の細胞が発現しているのかどうかについては検討中である。IL-13受容体α2は、照射後に筋線維芽細胞及び線維芽細胞で一過性に発現亢進していた。IL-13受容体α1には大きな変化が見られなかった。また、マウス大腸組織を摘出し、炎症性刺激物質を加えて4時間後にmRNAを抽出し、どのような刺激でFn14発現誘導されるかをRT-PCRにより調べたところ、CpG-DNA, TNFα.さらにIL-13でFn14のmRNAが誘導されることがわかった。これらの結果から、IL-13, Fn14, TNFαの経路の間に相互作用のあることが示唆された。本研究の目的は、消化管粘膜上皮傷害からの再生過程におけるTNF-αスーパーファミリー分子TWEAKとその受容体Fn14のシグナル経路とIL-13作用との相互作用を明らかにすることである。そこで、本年度は、IL-13による組織傷害のメカニズムにTWEAK/Fn14が関わっているかどうかをマウス小腸粘膜の一時培養系を用いてin vitroで検証した。In vitroで、TNFα様々な刺激によるTWEAKとIL-13の二つのシグナル伝達経路の独立性・依存性を,中和抗体、可溶化デコイ受容体、TWEAKあるいはFn14遺伝子欠損マウス由来の組織を用いて調べた。TNFαによる消化管上皮アポトーシスの誘導はCaspase活性、Tunel染色により検出し、IL-13及びTWEAKの両方によって増強することがわかった。また、我々はTh2型優位(従ってIL-13優位)のマウスでは大腸発癌頻度が比較的高いことを見いだしていたため、TWEAK/Fn14がIL-13を通して発癌機構にも関与している可能性を想定した。そこで、TWEAK/Fn14遺伝子欠損マウスにおけるアゾキシメタン誘導化学発癌、アゾキシメタン+DSS腸炎による炎症発癌の頻度を野生型マウスと比較した。その結果、野生型マウスとFn14欠損マウスの大腸腫瘍発生数の間に有意差は認められなかった。
Ｂ型肝炎ウイルス感染の蛍光可視化モデルの樹立と肝炎免疫応答機構の探索

新しい感染実験系である蛍光遺伝子挿入HBVの作成に取り組んでいるが、HBV自体がもともと3215bpと非常にコンパクトであり、かつ環状不完全二重鎖という特殊な構造のため、修飾が難しいという点がある。マウス+ハイドロダイナミックインジェクション法では蛍光発現は見られるが、炎症反応は見られない。新しい実験ツールの作成ということで、新規ウイルスの作成に取り組んでいるが、引き続き新規ウイルスの作成に取り組むとともに、新規実験ツールとしてのHBVに感染するimmunocompetentなマウスモデルについても現在検討中である。次に、このTurbo-RFP挿入HBV(以下、RFP-HBV)を用いて感染実験を行った。HBVのε構造配列に変異を2か所挿入したHBV-⊿εplasmidをHBVタンパクを補うため、co-transfectionさせた。14日間細胞培養し、7日間おきに上清を回収し、超遠心にて100倍濃縮して感染実験を行ったが、現状ではまだ粒子の形成は確認できていない。transfectionが成功したplasmidを作成できているため、理論上は粒子形成も望まれるが、HBVのカプシド内にHBV DNA(RT反応前のpregenomic RNA)が組み込まれるには、長さの調節がある程度必要な可能性がある。蛍光遺伝子は十分視覚的に確認できるため、あとは様々なplasmid長に振って感染実験を行っていくことが必要である。Turbo-RFP挿入HBV(以下、RFP-HBV)を用いて感染実験を行ったが、現状ではまだ粒子の形成は確認できていない。なお、上清中のHBs抗原は確認されており、transfectionは問題なく行えていると考える。今後はHBV/NLをコントロールとして感染実験を進めていき、上記のように様々なplasmid長をふって感染が可能な蛍光HBVを作成したい。また、それが不可能であれば新しいツールである、minicircle technologyを用いて新たな蛍光遺伝子挿入HBV作成を模索したいと考えている。
コロンビア国民文学研究―20世紀前半文芸誌における国民主体の創出をめぐって―

研究代表者は2009年8月末から9月前半にかけてキューバとメキシコに調査旅行に赴いた。コロンビアの文学研究において豊かな研究資料を所蔵するキューバの文化研究機関「アメリカ大陸協会Casa de las Americas」や「キューバ映画芸術産業研究所Instituto Cubano del Arte y Industria Cinematografico」を訪れ、1週間にわたって文献資料調査を行うとともに、「アメリカ大陸協会」では、研究者のカリダー・タマヨCaridad Tamayo氏に面会し、本研究プロジェクトについてキューバ文学史との差異化の観点から資料提供や専門的知見を受けた。また同様に、作家のレオナルド・パドゥーラLeonardo Padura氏からは、国民文学史を乗り越えた「カリブ文学」構想に関する助言を受けた。さらにメキシコシティでもコロンビア文学研究者および作家と意見交換を行った。本研究はコロンビアの国民文学生成プロセスを他国との差異に注目しながら検討することであるが、実際にキューバを訪れて研究者と意見交換を行うことで、20世紀前半期における文学状況を多角的にとらえることが可能になり、現地を訪れる意義は極めて高かったと考えられる。カリブ海諸国やヨーロッパ諸国との関係が密であった島国キューバとは異なり、大陸にあるコロンビアでは外部との知的交流では活発度に欠け、コロンビアのやや「自閉的かつ自己完結的」な国民文学生成が浮き彫りになった。しかも、こうした文学史の成立事情がナショナリズムの強度を下支えし、「国家」を基本単位とする政治に対しての期待を広く醸成していることが見て取れた。本研究が文学史研究にのみ資するものでなく、より広い射程をもっていることが多少なりとも確認されたと考えられる。研究実施計画の1のとおり,研究基盤の整備のためにノートブックPCおよびプリンターを購入した。予算の制約があり,当初予定していたデジタルカメラとボイスレコーダーの購入はかなわなかった。研究実施計画のIIおよびIIIのとおり,資料収集と研究者会議参加を目的としたフィールドワークを実施した。フィールドワークはコロンビア,メキシコ,キューバで行った。メキシコとキューバを含めた理由は,コロンビアの事例と比較対照するためと,本研究実施にあたって重要な人物と面会が可能になったためである。コロンビアでは当初予定していたコロンビア研究者会議の参加は日程の都合上かなわなかったが,コロンビア・カルタヘナ(ボリーバル工科大学)で研究会を開催してもらい,研究代表者が研究発表を行った。研究者(アルベルト・アベーリョ,アリエル・カスティーリョ,オスカル・コリャソスら)と意見交換を行い,専門的知識の提供を受けた。このとき,次年度(2008年度)コロンビアで開催される研究講座での研究成果の公表の依頼を受けた。またキューバでは現地研究者トマス・フェルナンデス・ロバイナ,メキシコではガブリエル・ガルシア・マルケスと面会し,それぞれ本研究課題についてインタビューを行った。資料収集については,近年刊行された図書を中心に購入を進めたが,予算の制約があったため不首尾に終わった。この点は来年度以降,勤務大学お研究費などを利用して補完する必要があると思われる。2年目の今年度、研究代表者は2008年6月から7月にかけて、コロンビア・カルタヘナで開催された、第2回ガルシア=マルケス的世界横断会議(II TRAVESIA POR LA GEOGRAFIA GARCIAMARQU EANA)に赴いて研究発表を行った。この催しはボリーバル工科大学が主催するもので、コロンビアの国民文学形成史を批判的にとらえ直すことを目標とする本研究課題と密接にかかわっている。研究代表者はこの催しにおいて、日本文学の文脈と20世紀初頭の前衛文学の流れとの比較を踏まえつつ、コロンビアの国民文学史におけるガルシア=マルケスの位置づけを再検討した。現地では会議参加者であるボリーバル工科大学の文学研究者で作家でもあるオスカル・コジャソス氏、文化研究者アルベルト・アベーリョ氏、バランキーリャ・アトランティコ大学の文学研究者アリエル・カスティーリョ氏、ハベリアナ大学のクリスト・フィゲロア氏、ラテンアメリカ文学批評家のジェラルド・マーティン氏らと意見交換を行った。研究代表者の発表に対する彼らから得られたコメントとして、「日本」という文脈からガルシア=マルケス、コロンビア文学を論じたことが意義深い、というのがあった。意見交換の場では、コロンビア・カリブ文学の枠組みと、アンティール諸島におけるカリブ文学の枠組みの違いをめぐって議論が起きたが、今後コロンビア文学を再検討するうえで有意義な議論を聞くことができた。さらに当地訪問中にはコロンビアの大きな社会問題のひとつである誘拐事件の解決があり、コロンビアにおけるナショナリズムの在り方の具体的な事例を直視するうえで有用だった。この二つの出来事はともに偶発的に起きたことで、当初の研究実施計画に含むことは不可能であった。だが現地を訪れていたがゆえに立ち会うことができたという事実は、現場を自分の足で実際に歩くことの重要さを改めて教えてくれた。

本研究はコロンビアの国民文学生成プロセスを他国との差異に注目しながら検討することであるが、実際にキューバを訪れて研究者と意見交換を行うことで、20世紀前半期における文学状況を多角的にとらえることが可能になり、現地を訪れる意義は極めて高かったと考えられる。カリブ海諸国やヨーロッパ諸国との関係が密であった島国キューバとは異なり、大陸にあるコロンビアでは外部との知的交流では活発度に欠け、コロンビアのやや「自閉的かつ自己完結的」な国民文学生成が浮き彫りになった。しかも、こうした文学史の成立事情がナショナリズムの強度を下支えし、「国家」を基本単位とする政治に対しての期待を広く醸成していることが見て取れた。本研究が文学史研究にのみ資するものでなく、より広い射程をもっていることが多少なりとも確認されたと考えられる。
電解重合膜を利用した新規バイオセンサー

本研究は,電解重合絶縁性ポリピロール膜の尿素センサーへの適用を発展させ,この電解重合高分子膜の特性評価・制御をさらに進めることで,新規バイオセンサーへ応用する基礎検討および新たな反応場の設計指針を確立することを目的とし遂行された.本研究では,絶縁性ポリピロール膜を用いた尿素センサーにおいて,電解重合法とポリイオンコンプレックス(PIC)法との組合せが酵素の固定化に有効であり,さらに,このセンサーのフローインジェクション分析への適用が可能なことを示した.また,この固定化方法の新たな酵素反応への適用を目的とし,特にクレアチニンセンサーを評価し,他のpH変化を伴う酵素反応での有効性を実証した.また,この過程において応答特性の改善から示唆されるPICの分子ふるい能の変化に関し,電気化学的手法による検討を行い,メカニズムに考察を加えた.さらに,同様に作製される尿素センサーをベースとして,測定物質の多様化を図ることを目的とし,バイエンザイム型アルギニンセンサーおよび酵素阻害型重金属イオンセンサーの作製について検討を行った.これらの検討から,酵素固定化にPICを用い,電解重合絶縁膜と組み合わせることにより作製されたバイオセンサーの様々な測定物質への適用性が示された.また,PIC種を変えることによりセンサーの高感度化が可能であることが示され,新規バイオセンサーの作製に関する設計指針が得られた.さらに,これらのバイオセンサーについてpH変化測定型の問題点である緩衝能依存性を排除するために,尿素センシングの新たな検出方式としてpHスタット型フロー電流検出への転換を検討した.これより,緩衝能に依存せず,簡便で高感度な尿素センシングシステムの構築が可能となり,より広いセンシングシステムの展開についての基礎的な設計指針を得た.本研究は,電解重合絶縁性ポリピロール膜の尿素センサーへの適用を発展させ,この電解重合高分子膜の特性評価・制御をさらに進めることで,新規バイオセンサーへ応用する基礎検討および新たな反応場の設計指針を確立することを目的とし遂行された.本研究では,絶縁性ポリピロール膜を用いた尿素センサーにおいて,電解重合法とポリイオンコンプレックス(PIC)法との組合せが酵素の固定化に有効であり,さらに,このセンサーのフローインジェクション分析への適用が可能なことを示した.また,この固定化方法の新たな酵素反応への適用を目的とし,特にクレアチニンセンサーを評価し,他のpH変化を伴う酵素反応での有効性を実証した.また,この過程において応答特性の改善から示唆されるPICの分子ふるい能の変化に関し,電気化学的手法による検討を行い,メカニズムに考察を加えた.さらに,同様に作製される尿素センサーをベースとして,測定物質の多様化を図ることを目的とし,バイエンザイム型アルギニンセンサーおよび酵素阻害型重金属イオンセンサーの作製について検討を行った.これらの検討から,酵素固定化にPICを用い,電解重合絶縁膜と組み合わせることにより作製されたバイオセンサーの様々な測定物質への適用性が示された.また,PIC種を変えることによりセンサーの高感度化が可能であることが示され,新規バイオセンサーの作製に関する設計指針が得られた.さらに,これらのバイオセンサーについてpH変化測定型の問題点である緩衝能依存性を排除するために,尿素センシングの新たな検出方式としてpHスタット型フロー電流検出への転換を検討した.これより,緩衝能に依存せず,簡便で高感度な尿素センシングシステムの構築が可能となり,より広いセンシングシステムの展開についての基礎的な設計指針を得た.電解重合絶縁性ポリピロール膜被覆電極がpHに対し選択的な電位応答を示すことを利用し,反応前後でpH変化の生じる酵素反応と組み合わせた電位検出型バイオセンサをこれまで示してきた.特に,ポリピロール/ポリイオンコンプレックス(PIC)複合膜被覆電極を用いた場合に,固定化されるウレアーゼの酵素活性が増大するため,高感度な尿素センサが作製できる.この酸素電極をフローインジェクション分析への応用した際の緩衝液依存性を調べ,分析速度の向上を図った.また,ポリピロール/PIC複合膜被覆電極系に,新たにクレアチニンイミノハイドロラーゼを適用し,従来難しかった高感度な電位検出型クレアチニンセンサを作製した.このセンサは,生体濃度レベルといった低いクレアチニン濃度領域でも良好な感度と直線性を示した.さらに,クレアチニン応答からポリイオンコンプレックス膜の分子ふるい能の発現が示唆されており,今後も検討を進める予定である.また,グルコースオキシダーゼを固定化した電析白金/PIC複合膜電極を作製した.このバイオセンサでは,酵素反応で生じる過酸化水素の電気化学的反応を利用し電流変化からブドウ糖を検出するが,特に電析白金との複合化されたPICにおいて,ブドウ糖検出電流の感度向上に有効であることを明らかにした.本研究は,電解重合絶縁性ポリピロール膜の尿素センサーへの適用をさらに発展させ,様々な酵素を適用した際の電極特性の評価を統合的に解析することで,マイクロバイオセンサーや新規電気化学デバイスへ応用する基礎検討および新たな反応場の設計指針を確立することを目的とし遂行された.昨年度までの検討で,酵素の固定化にポリイオンコンプレックス(PIC)を用い,絶縁性ポリピロールと組み合わせることにより高感度なバイオセンサーが作製できることを報告している.本年度は,1.この手法により作製される尿素センサーをベースとして,さらに多様な物質の測定に適用させることを目的とし,PIC中にウレアーゼとともに,酵素反応において尿素を生成するアルギナーゼを固定化したバイエンザイム型のアルギニンセンサーの作製,および酵素活性が重金属イオンに阻害される性質を利用した重金属イオンセンサーの作製について検討を行った.

また,酵素固定化電極の高機能化を図るための基礎的検討として,2.同様に作製されるクレアチニンセンサーの応答特性の改善から示唆されるPICの分子ふるい能の変化に関し,電気化学的手法による検討を行った.これらの検討から,酵素固定化にPICを用い,電解重合絶縁膜と組み合わせることにより作製されたバイオセンサーの様々な測定物質への適用性が示された.また,PIC種を変えることにより様々な基質に対する高感度なセンサーの作製が可能であることが示され,新規バイオセンサーの作製に関する設計指針が得られた.さらにこの様にして作製されたバイオセンサーについてpH変化測定型の問題点である緩衝能依存性を排除するために,3.尿素センシングの新たな検出方式としてpHスタットを用いたフロー電流検出型への転換を検討した.これより,緩衝能に依存しない簡便で高感度な尿素センシングシステムの構築に関し,基礎的な指針を得た.
進化的アルゴリズムによる適応構造の自律分散型姿勢制御法の研究

1.形状可変三次元トラス構造が姿勢を変更するとき、可動要素数が多いと各節点の位置や全体姿勢を把握すること自体が複雑かつ困難となる。この問題に対して、各瞬間での位置関係を微分幾何学的に記述し、かつ三次元適応構造の挙動応答を運動学的に解析する有限要素モデルを構築することに成功した。2.分散型の処理機構であるセルラーオートマトン(CA)を構造最適化に利用することを提案し、CAの最適化には探索能力に長けている遺伝子アルゴリズム(GA)を用い、関数パラメータを染色体へコーディングし、その目的に応じて進化させ、進化的CA(ECA)を自動的に創り出す手法を確立し、より進化的なアルゴリズムを開発した。3. 1で開発した有限要素モデルを介して、2により創出されたECAを用いて自律分散型制御則を進化的かつ自動的に生成するアルゴリズムを開発した。さらに、ECAを用いてより具体的な構造最適化問題を解き、十分適用可能であり、本手法の有効性を確認した。4.一端を支持され、他端に作業負荷を受ける適応トラスモデルを対象に、数種の位置、方向の静的及び動的負荷(作業負荷ベクトル)を初期条件として与え初期姿勢から出発して、3で獲得された自律分散型制御則を適用して、自動的に最終姿勢に至る。この間の全ひずみエネルギーは初期段階で速やかに減少しており、最終姿勢は初期姿勢に依存することなく何れも最適姿勢に非常に近い姿勢となった。また、制御エネルギーも最小エネルギーに極めて近くなり、さらに、動的負荷時においては、各姿勢変更時の姿勢安定化、振動についても十分許容範囲であり、これは本研究で開発した自律分散型制御則がきわめて有効であることを確認できたことを意味している。5. 5段の形状可変トラス構造を試作し、自律制御プログラムを開発し、本制御則の有効性を実験的にも検証した。1.形状可変三次元トラス構造がその可動要素の制御量を与えて姿勢を変更するとき,可動要素数が多いと各節点の位置や全体姿勢を把握すること自体が複雑かつ困難となる.この問題に対して,各瞬間での位置関係を微分幾何学的に記述し,かつ三次元適応構造の挙動応答を運動学的に解析する有限要素モデルを構築することに成功した.また,この基本モデルを用いて数値シミュレーションを行い,その有効性についても検討した.2.分散型の処理機械であるセルラ-オートマトン(CA)を構造最適化に利用することを考案し,CAの最適化には探索能力に長けている遺伝的アルゴリズム(GA)を用い,関数パラメータを染色体ヘコーディンクし,その目的に応じて進化させ,最適なCA(:進化的CA)を自動的に測り出す手法を確立し,より進化的なアルゴリズムを開発した.3.1で開発した有限要素モデルを介して,2により創り出された進化的CAを用いて自律分散型制御則を進化的かつ自動的に生成するアルゴリズムを開発した.4.一端を支持され,他端に作業負荷を受ける適応トラスモデルを対象に,数種の位置,方向の静的負荷(作業負荷ベクトル)を初期条件として与え初期姿勢から出発して,3で獲得された自律分散型制御則を適用して,自動的に最終姿勢に至る.この間の全ひずみエネルギは初期段階で速やかに減少しており,最終姿勢は,初期姿勢に依存することなく何れも最適姿勢に非常に近い姿勢となった.さらに,制御エネルギも最小エネルギに極めて近く,これは本研究で開発した自律分散型制御則の有効性が確認できたことを意味している.1.形状可変三次元トラス構造が姿勢を変更するとき、可動要素数が多いと各節点の位置や全体姿勢を把握すること自体が複雑かつ困難となる。
高圧下物性測定手法の開拓と鉄系超伝導体の高圧下高温超伝導相近傍の物性の研究

鉄系超伝導体FeSeは単層薄膜にする、または圧力を加えることによって高温超伝導が実現することが知られている。これらの高温超伝導の起源を明らかにするために、本年度の研究では、FeSeのSeを等電価で原子半径の異なる元素であるSやTeで置換した試料の高圧力下での物性を評価した。元素置換および圧力によって結晶構造のパラメーターをチューニングして高温超伝導が発現する条件近傍での電子状態や結晶構造を調査し、各電子状態の関係と結晶構造のパラメーターの対応関係を調査することを目的とした。Te置換系においては、従来の合成方法では合成が困難とされている組成が存在しており、圧力と組み合わせた相図が確立されていなかった。本研究でFeSeの純良単結晶試料の合成方法である化学蒸気輸送法によって、それらの組成に関しても合成が可能であることを明らかにした。これにより、低置換組成から広く試料の準備が可能となり、系統的な物性測定が可能になった。さらに得られた置換系の試料の高圧下物性測定を行うことで、FeSeの超伝導相近傍に存在する磁性相および電子液晶相が置換と圧力を組み合わせた電子状態相図で構造パラメーターとともに系統的に変化していることを明らかにした。また、本年度、電子液晶状態が超伝導に与える影響を調査するために新たにゼロ磁場でのミューオンスピン回転法を用いたFeSeの電子液晶状態での超伝導における微小内部磁場の検出を試みた。その結果、通常の超伝導状態ではゼロ磁場において観測されないミューオンスピンの緩和が観測された。本研究の結果からFeSeの常圧で観測される超伝導は時間反転対称性を破った特異な超伝導であることが明らかになった。鉄系超伝導体FeSeの置換系の圧力下電子相図の研究に関しては、Seより原子半径が小さいS置換系およびSeより原子半径が大きいTe置換系両方向に拡張することに成功し、相図の系統的な変化から各電子相の関係及び、電子相と構造パラメーターの関係が明らかとなってきている。順調に研究が進展していると考えられる。今後は、さらに広範囲にわたる組成の試料の作製とその圧力下基礎物性測定を行うことで系統的な圧力下電子相図の確立を試みる。さらに、ミューオンスピン回転法を用いたFeSeの電子液晶状態での超伝導における微小内部磁場の検出の研究においては、先行研究では間接的な証拠によって時間反転対称性の破れの可能性が指摘されていたが、本研究によって微小内部磁場が観測され時間反転対称性が破れた超伝導が実現していることの直接的な証拠が得られたと考えている。この物質において指摘されている時間反転対称性の破れた超伝導はこれまで実験的に報告されているものと発現機構が異なり、電子液晶状態の影響で発現している可能性があるため、今後さらに理解を深めるためこれまでに確立した電子液晶状態を示さないS置換系の試料の合成を行い、その試料を用いたミューオンスピン回転法の実験を行う。時間反転対称性の破れた超伝導状態と電子液晶状態との関係を解明する研究を行う計画である。本年度の研究によって、圧力下基礎物性測定から鉄系超伝導体FeSeの置換系における圧力下電子相図が広範囲にわたり確立された。従来の合成方法で作製されたFeTeでは、これまでに研究していたものとは異なる磁性が実現していることが報告されており、超伝導が発現していないことも明らかとなっている。また、圧力を加えることで反強磁性から強磁性への転移を発現することも報告されている。そのため、化学蒸気輸送法によりFeTeまで合成手法を確立して系統的に物性評価を行うことで、高温超伝導近傍で発現している磁性相と超伝導相の関係を明らかにすることを計画している。また、X線構造解析を置換系および、圧力下で行うことで、結晶構造のパラメーターを決定し、理論的な研究と比較することで、この系で発現している特異な磁性に関しても理解を深める。ミューオンスピン回転法を用いたFeSeの電子液晶状態での超伝導における微小内部磁場の検出の研究においても、FeSeにおいて電子液晶状態の影響で超伝導が時間反転対称性を破っているかはいまだ明らかとなっていないので、元素置換をすることによって電子ネマティック相が消失することを利用して、置換系における微小内部磁場の存在の有無を決定する計画である。そのため、S置換系の大型試料の作製手法の確立とそれにより合成した試料でミューオンスピン回転法の実験を試みる。

さらに得られた置換系の試料の高圧下物性測定を行うことで、FeSeの超伝導相近傍に存在する磁性相および電子液晶相が置換と圧力を組み合わせた電子状態相図で構造パラメーターとともに系統的に変化していることを明らかにした。また、本年度、電子液晶状態が超伝導に与える影響を調査するために新たにゼロ磁場でのミューオンスピン回転法を用いたFeSeの電子液晶状態での超伝導における微小内部磁場の検出を試みた。その結果、通常の超伝導状態ではゼロ磁場において観測されないミューオンスピンの緩和が観測された。本研究の結果からFeSeの常圧で観測される超伝導は時間反転対称性を破った特異な超伝導であることが明らかになった。鉄系超伝導体FeSeの置換系の圧力下電子相図の研究に関しては、Seより原子半径が小さいS置換系およびSeより原子半径が大きいTe置換系両方向に拡張することに成功し、相図の系統的な変化から各電子相の関係及び、電子相と構造パラメーターの関係が明らかとなってきている。順調に研究が進展していると考えられる。今後は、さらに広範囲にわたる組成の試料の作製とその圧力下基礎物性測定を行うことで系統的な圧力下電子相図の確立を試みる。さらに、ミューオンスピン回転法を用いたFeSeの電子液晶状態での超伝導における微小内部磁場の検出の研究においては、先行研究では間接的な証拠によって時間反転対称性の破れの可能性が指摘されていたが、本研究によって微小内部磁場が観測され時間反転対称性が破れた超伝導が実現していることの直接的な証拠が得られたと考えている。この物質において指摘されている時間反転対称性の破れた超伝導はこれまで実験的に報告されているものと発現機構が異なり、電子液晶状態の影響で発現している可能性があるため、今後さらに理解を深めるためこれまでに確立した電子液晶状態を示さないS置換系の試料の合成を行い、その試料を用いたミューオンスピン回転法の実験を行う。時間反転対称性の破れた超伝導状態と電子液晶状態との関係を解明する研究を行う計画である。本年度の研究によって、圧力下基礎物性測定から鉄系超伝導体FeSeの置換系における圧力下電子相図が広範囲にわたり確立された。従来の合成方法で作製されたFeTeでは、これまでに研究していたものとは異なる磁性が実現していることが報告されており、超伝導が発現していないことも明らかとなっている。また、圧力を加えることで反強磁性から強磁性への転移を発現することも報告されている。そのため、化学蒸気輸送法によりFeTeまで合成手法を確立して系統的に物性評価を行うことで、高温超伝導近傍で発現している磁性相と超伝導相の関係を明らかにすることを計画している。また、X線構造解析を置換系および、圧力下で行うことで、結晶構造のパラメーターを決定し、理論的な研究と比較することで、この系で発現している特異な磁性に関しても理解を深める。ミューオンスピン回転法を用いたFeSeの電子液晶状態での超伝導における微小内部磁場の検出の研究においても、FeSeにおいて電子液晶状態の影響で超伝導が時間反転対称性を破っているかはいまだ明らかとなっていないので、元素置換をすることによって電子ネマティック相が消失することを利用して、置換系における微小内部磁場の存在の有無を決定する計画である。そのため、S置換系の大型試料の作製手法の確立とそれにより合成した試料でミューオンスピン回転法の実験を試みる。
化学ベクトル法を用いたリン酸塩ガラスハイドロゲルの設計と電気化学デバイスヘの応用

メタリン酸塩ガラス粉末と水を混合して得られるハイドロゲルは、室温付近で高いプロトン伝導性を示す。また、適度な粘性を持ち、電極との高い接着性に期待できることから、電気二重層キャパシタ(EDLC)への応用について検討してきた。評価は、サイクリックボルタンメトリー、自己放電試験、交流インピーダンス測定等を行った。これまでに、33F/g(g:活性炭重量)の実用化レベルの静電容量を得ることに成功している。さらなる性能向上のため、EDLCを積層(2層)させた。積層セルにおいても、酸化還元反応がなく、キャパシタ的な充放電が行えていることを確認した。各セルに均等に電圧が印加されていることから、さらなる積層化も容易に行えると推測される。単セルの高容量化、耐電圧向上のため、RuO_2を電極に用いて擬似容量キャパシタの評価も行った。RuO_2はTi基板上に生成させた。RuO_2電極にプロトンが吸着することで電気分解を抑制し、耐電圧が向上したと考えられた。これにより、0-1.4Vで充放電が行えることがわかった。ハイドロゲルを用いて水素濃淡電池を作製し、水素ガスセンシングを行った。評価は主に、起電力を利用した電位検出式を採用した。水素ガス濃度が一定である基準極に対し、検知極の水素ガス濃度を上昇させていくと、起電力は大きくなっていった。ネルンストの式から、反応電子数が1.9であったことから、ハイドロゲルのプロトンの輸率は1であることが確認できた。この成果をまとめたものは、海外雑誌に採択された。ハイドロゲルを用いた燃料電池は、電極構造の改善を中心に行い、最大160mW/cm^2の実用レベルの出力を得ることに成功した。1メタリン酸マグネシウム、メタリン酸カルシウム、メタリン酸亜鉛ガラス粉末と水を混合すると、粘稠性のハイドロゲルが生成する。Be^<2+>、Ba^<2+>、Sr^<2+>イオンからなるメタリン酸塩ガラスのハイドロゲル化を検討し、ハイドロゲル化条件を整理した。水和によるリン酸鎖の切断が起こり、かつリン酸鎖とキレート結合できる結合力を持つ二価金属イオン(Mg^<2+>、Ca^<2+>、Zn^<2+>イオン)からなるメタリン酸塩ガラスでのみハイドロゲル化することがわかった。これより、詳細な生成条件、メカニズムの解明を行った。2ハイドロゲルの高電導度化のため、従来のメタ組成からウルトラ組成にガラスを変えてハイドロゲルの作製を行った。ウルトラ組成のハイドロゲルはメタ組成のハイドロゲルよりもオルトリン酸量が多く、高い電導度を示すことがわかった。ウルトラリン酸塩ガラスは化学的に不安定である分岐点グループを有するため、水和によるリン酸鎖の切断が起こりやすくなる。そのため、ウルトラ組成のハイドロゲルはオルトリン酸量が多くなったと考えられた。3ガラス構造を形成するリン酸鎖状構造は水和によって切断される。この反応は常に進行し、オルトリン酸の増加や結晶の析出などで構造が変化し、電気化学特性も変化することがわかった。デバイスの長期信頼性を目的として、水和の進行に伴うリン酸鎖の切断反応をある時点で抑止する方法をゲルの無機分子構造設計の観点から検討した。生成したハイドロゲルにAl^<3+>イオンを導入すると、Al^<3+>イオンは種々のリン酸塩グループと結合し、新たなリン酸塩構造を形成することを見いだした。Al^<3+>イオンの混合によるプロトンの伝導機構への影響はなく、有効な方法であると考えられた。1デバイス毎に最適なハイドロゲルの組成を決定し、デバイス性能の評価を行う。また、適度な粘性を持ち、電極との高い接着性に期待できることから、電気二重層キャパシタ(EDLC)への応用について検討した。評価は、サイクリックボルタンメトリー、自己放電試験、交流インビーダンス測定等を行った。研究初期では、EDLCの特徴であるFオーダーの静電容量を得ることができなかったが、キャパシタ用のセル、電極の購入を行い、最適なセル構造について検討を行ったことで、33F/g(g:活性炭重量)の静電容量を得ることに成功し、実用化レベルの性能が得られた。正リン酸を用いたEDLCとの比較を行ったところ、ハイドロゲルを用いたEDLCは充電後の端子間電圧が低下しにくいことがわかった。このことは、ハイドロゲルをEDLCに用いる最大のメリットであると考えている。さらなる性能向上のため、EDLCセルの小型化や軽量化について検討している。2ハイドロゲルを用いたデバイスの評価を行い、リン酸鎖が蓄電機構にどのような影響を与えているかを調べる。ハイドロゲルの優れた電圧保持能は、充電後のEDLCで起こる自己放電のメカニズムが電解液と異なっていることが原因であると考え、種々の解析を行った。その結果、ハイドロゲル中のリン酸鎖が影響していると予想された。リン酸鎖はイオンサイズが大きく、充電状態から放電されるときに、元の状態に戻りにくい。そのため、電圧の低下が抑制されていると考えられた。この成果をまとめた論文は、海外雑誌に採択された。

メタリン酸塩ガラス粉末と水を混合して得られるハイドロゲルは、室温付近で高いプロトン伝導性を示す。また、適度な粘性を持ち、電極との高い接着性に期待できることから、電気二重層キャパシタ(EDLC)への応用について検討してきた。評価は、サイクリックボルタンメトリー、自己放電試験、交流インピーダンス測定等を行った。これまでに、33F/g(g:活性炭重量)の実用化レベルの静電容量を得ることに成功している。さらなる性能向上のため、EDLCを積層(2層)させた。積層セルにおいても、酸化還元反応がなく、キャパシタ的な充放電が行えていることを確認した。各セルに均等に電圧が印加されていることから、さらなる積層化も容易に行えると推測される。単セルの高容量化、耐電圧向上のため、RuO_2を電極に用いて擬似容量キャパシタの評価も行った。RuO_2はTi基板上に生成させた。RuO_2電極にプロトンが吸着することで電気分解を抑制し、耐電圧が向上したと考えられた。これにより、0-1.4Vで充放電が行えることがわかった。ハイドロゲルを用いて水素濃淡電池を作製し、水素ガスセンシングを行った。評価は主に、起電力を利用した電位検出式を採用した。水素ガス濃度が一定である基準極に対し、検知極の水素ガス濃度を上昇させていくと、起電力は大きくなっていった。ネルンストの式から、反応電子数が1.9であったことから、ハイドロゲルのプロトンの輸率は1であることが確認できた。この成果をまとめたものは、海外雑誌に採択された。ハイドロゲルを用いた燃料電池は、電極構造の改善を中心に行い、最大160mW/cm^2の実用レベルの出力を得ることに成功した。
樹脂含浸層の弾性が象牙質接着に及ぼす影響

象牙質接着機構である樹脂含浸層の弾性と各種接着システムの接着性との関係を検索した。各被接面における弾性挙動の把握:ヒト抜去臼歯歯冠部より切り出した象牙質平面を鏡橋研磨したものを試料とした。接着システムには、3種“wet bonding system"および1種“self-etching primer system"を用いた。弾性挙動は微少表面材料特性評価システムを用い求めた。すなわち、10gf30秒間の荷重にてindentation testを行い、最大indentation depthと荷重除去後のpermanent depthの差を最大indentation depthに対する百分率で表わしたものを弾性とし、1)処理前の研磨象牙質面(湿潤状態)、2)酸処理あるいはプライマー処理した象牙質面、3)bonding resinを塗布、光重合した面、4)コンポジットレジン底面、の各表面で測定し、比較検討した。象牙質窩洞における窩壁適合性:ヒト大臼歯咬合面を水平に切断して露出した象牙質面に直径3.5mm深さ2mmの円柱窩洞を形成。上記4種接着システムにて修復後、窩洞切断面において、窩壁における適合性を光学顕微鏡にて検索した。以上から、樹脂含浸層はコンポジットレジンの重合収縮応力の緩和に一役をになっているが、その作用は厚さには関係なく、むしろ接着界面に移行的な弾性挙動が生じている場合、有効に発揮されることが示唆された。したがって、象牙質との接着を考える場合、弾性傾斜ができるような機構が望ましい。ヒト抜去歯歯冠部より象牙質切り出し、SiC紙にて最終#2000まで研磨した象牙質平面を試料とした。申請した微少表面材料特性評価システムを用い、接着処理前後における試料面の表面特性、特に硬さ、弾性変化ならびに永久歪みを検討中である。現在、測定条件を模索中であるが、1例として試料面における10gfにて10秒の荷重時および荷重除去後のinaentation depthを測定している。その結果、の値を得た。1および2群ではindentationj depth、および硬度に差はなく、また、荷重除去によりindentation depthの約32%が回復。すなわち、68%は永久歪みとして残った。一方、bonding材を塗布すると、depthは塗布前の160%になり硬度は小さくなり、荷重除去の永久歪みは約80%と、bonding材塗布前の象牙質および脱灰象牙質に比べ弾性が有意に小さくなることが判った。今後は、測定条件によって数値に再現性があるか、また脱灰量すなわち樹脂含浸層の厚みによって弾性に差が生じるかを早急に検討し、このデータと接着力とを比較検討する予定である。すなわち、10gf30秒間の荷重にてindentation testを行い、最大indentation depthと荷重除去後のpermanent depthの差を最大indentationdepthに対する百分率で表わしたものを弾性とし、1)処理前の研磨象牙質面(湿潤状態)、2)酸処理あるいはプライマー処理した象牙質面、3)bonding resinを塗布、光重合した面、4)コンポジットレジン底面、の各表面で測定し、比較検討した。
表皮タイトジャンクションバリア制御による新規経皮吸収促進法の開発

本研究では、アルカロイドの一種であるHomoharringtonine(HHT)の経皮吸収促進効果を評価した。HHTは、10,000 Daまでのトレーサー分子の経皮吸収促進効果を示し、claudin-1、claudin-4、occludinを含む表皮TJバリアの構築に重要なTJ構成分子の発現を減少させた。さらに、HHTはDNA/RNAヘテロ2本鎖核酸の経皮吸収促進効果を示した。これらの知見は、HHTが表皮TJバリアに作用し、バイオ医薬品のような高分子薬物の経皮吸収を可能にする新規経皮吸収促進法としての可能性を示唆した。現在、ペプチド、核酸、抗体などのバイオ医薬品は医薬品産業界において大きな成長を遂げているものの、その投与法のほとんどは注射による投与に依存しているため、経皮投与を含めた非侵襲性投与法の開発が切望されている。本研究は、表皮のタイトジャンクション(TJ)バリア機構の主要分子claudin (CLDN)に着目し、これまでに申請者らが同定したCLDNバリア機能制御活性を有するHomoharringtonine (HHT)を利用することで、表皮TJバリア制御による初めての経皮吸収促進法の開発を目指すものであり、H28年度は以下の成果を得た。ヒト初代表皮培養細胞NHEK細胞を利用し、HHTによるTJバリア制御活性を解析した結果、上皮TJバリア機能の指標となる膜電気抵抗値がHHT濃度依存的に低下することが明らかとなった。また、モデル薬物である分子量4 kDaのFITC-dextran(FD-4)の細胞間隙透過性が亢進していることも確認された。バリア機能低下時のTJ構成分子を解析した結果、表皮TJバリア機能を担うclaudin-1, claudin-4, occludinの発現低下が観察された。また、TJバリア低下作用が確認された濃度では細胞障害性は確認されなかったことから、HHTは表皮TJバリア減弱作用を示すことが明らかとなった。続いて、HHTによるマウス皮膚での物質透過性亢進作用を検証するため、分子量4kDa, 10kDa, 20kDaのモデル分子を用いて検証した結果、HHTは分子量10kDaまでの分子の皮膚透過性亢進作用を示すことが明らかとなった。以上、本年度は、HHTによる表皮TJバリア制御活性の解析を中心に研究を進め、ほぼ目標を達成することができた。本年度は、HHTによる表皮TJバリア制御活性の解析を目標とし、HHTが表皮TJバリアを構成するclaudinやoccludinの発現低下を誘導することで、表皮バリア減弱作用を示すことを示唆する結果が得られた。また、当初H29年度に予定していた、高分子モデル薬物の透過性試験の解析にも着手することができ、計画を上回る進行がなされているため。本研究は、表皮のタイトジャンクション(TJ)バリア機構の主要分子claudin (CLDN)に着目し、これまでに申請者らが同定したCLDNバリア機能制御活性を有するHomoharringtonine (HHT)を利用することで、表皮TJバリア制御による初めての経皮吸収促進法の開発を試みた。ヒト初代表皮培養細胞NHEK細胞を用いた検討においてHHTはTJバリア減弱作用を示し、バリア機能が低下した細胞では表皮TJバリア機能を担うCLDN-1, CLDN-4, occludinの発現低下が観察された。続いて、HHTによるマウス皮膚(角質層は除く)での物質透過性亢進作用を検証するため、分子量4k, 10k, 20kのモデル分子を用いて検証した結果、HHTは分子量10kまでの分子の皮膚透過性亢進作用を示すことが明らかとなった。そこで、核酸医薬品候補の1つである分子量約9kのヘテロ核酸(HDO)が、HHTにより経皮吸収可能かどうか検証した。貼付24時間後のマウス肝臓を回収、赤色に蛍光修飾したHDOの肝への移行を調べた結果、HHTにより表皮から吸収されたHDOが肝臓にまで送達されることが観察された。その際、HDOターゲット遺伝子(ApoB)の遺伝子発現抑制効果も確認された。以上の結果から、HHTは表皮TJバリアを減弱化させることにより表皮バリアの透過性を高めることが確認され、高分子薬をも透過させる新たな経皮吸収促進法としての可能性を有することが示唆された。本年度は目標であるHHTによる表皮バリア制御メカニズムの解析がおおむね達成できたため、今後はマウス皮膚組織でのHHTの吸収促進効果を中心に解析する。

特に、HHTによるマウス皮膚におけるTJ構成分子への影響、ならびにモデル分子ではなくバイオ医薬品での経皮吸収促進効果について検証する予定である。生物薬学