hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オリゴヌクレオチドと認識酵素の相互作用の化学的解明

機構に従えば酵素SH基によるシトシン6位への求核付加が第一段階であるが、この反応がF以外の5-ハロゲノシトシンでは起こらなかったものと思われる。3.6.3-メタノチミジン類の合成塩基部の立体配座が固定されたシクロヌクレオシドの合成に成功したがオリゴマーへの組込みには至らなかった。DNAの機能発現の調節に関与する蛋白質はDNA中の特定のヌクレオチド配列または特定の立体構造を認識してそこに結合する。しかし、これらの詳細については現在までのところ未知の部分が多い。本研究では各種制限酵素ならびに遺伝子発現の調節に密接な関係をもつDNAメチラ-ゼを例にとり、特にヌクレオチド鎖の特定塩基配列部分の構造の特徴とDNAヘリックス全体のコンホメ-ションに注目し、各種の部分変換を受けた核酸塩基を含むオリゴヌクレオチドを合成し、制限酵素のDNA塩基配列認識の機構ならびにDNAメチラ-ゼのメチル化の機構の解明を目的にしている。制限酵素の塩基配列および構造認識機構の解明のためにチミン(T)のかわりに各種5位置換ウラシル(Br,H,Ef,CN)を含むオリゴマ-を合成した。これらを用いて制限酵素BglIII、Sau3AIなどについて解析したところ、酵素認識には、5位置換基の電気陰性度ならびにかさ高さが重要であることが明らかになった。シトシン(C)の代わりに6-アザシトシン(azac)を含むオリゴマ-を合成し、DNA-シトシンメチル化酵素M-HhaI(GCGCを認識するメチル化酵素)との相互作用を調べたところ、このオリゴマ-は阻害効果をもつことが明かとなった。従って、この酵素によるメチル化はシトシンの6位への酵素の求核付加にはじまることを明らかにすることが出来た。DNAやヌクレオチドとそれらを認識する酵素タンパク質との相互作用様式を明らかにすることは.新しい阻害剤及び薬の開発にとって重要な課題である。本研究の最終年度にあたる今年は.一つの変形塩基がA.G.C.Tの各種塩基とある程度の塩基対形成能を持つと期待されるN^6ーメトキシアデニン、N^6ーヒドロキシアデニン、N^6ーメトキシジアミノプリン、5ーカルボキサミドウラミルを選びそれらの5^1ートリリン酸体やそれらを含む.DNAオリゴマ-がDNAポリメラ-ゼにどのように認識されるかについて検討した。N^6ーメトキシアデニンやN^6ーメトキシジアミノプリンを含む5^1ートリリン酸体は.大腸菌のKlenow fragmentでグアニン又はアデニンとして認識され.対応するチミン又はシトシンと塩基形成をすることが明らかになった。これらは溶液中でアミノーイミノ互変異性体をとり、その結果の反映と考えられた。一方、これらを含むDNAオリゴマ-はチミン及びシトシン残基と安定な塩基対を形成することも融解温度の測定から明かになった。N^6ーヒドロキシアデニンやN^6ーヒドロキシジアミノプリンは強い変異原性を示すが.その原団としてこれらがDNA中に取り込まれ.その互変異性体が原因でトランジションを起こすと考えられた。5ーカルバモイルウラシルを含むDNAオリゴマ-は相補鎖のA.G.C.Tのどれとも安定な塩基対を形成し比較的高い融解温度を示した。これらがどのような水素結合対を作っているかについては今後の検討課題である。
チオペンタールによる血管収縮の機序に関する研究

申請者は平成11年度の研究において,チオペンタールによる血管平滑筋収縮が細胞内貯臓カルシウムの放出によるものであるという結果を得,すでに学術誌に発表したが,平成12年度においてはこの知見をさらに蛍光カルシウム指示薬を用いて検討した。通常使われる蛍光指示薬であるfura-2は,使用される波長がチオペンタールにより影響を受けるため,チオペンタールに影響を受けない可視光を用いるfluo-3を用いた。ラット大動脈標本において,fluo-3による細胞内カルシウムイオン濃度測定とトランスデューサーによる張力測定を同時に行った。その結果、チオペンタールはラット大動脈平滑筋において,収縮と同時に細胞内カルシウム濃度の上昇を誘導することが確認された。さらに細胞内カルシウム貯臓を枯渇させるため,標本をタプシガルジンで前処置したところ,チオペンタールによる収縮および細胞内カルシウム濃度上昇が完全に抑制された。細胞外カルシウムの関与を調べるため,カルシウム除去液に標本を浸しチオペンタールを投与したところ,収縮は認めたものの蛍光によるカルシウム濃度については基線の経時的な減弱が著しく,チオペンタールによる上昇はは,きりとは確認できなかった。Fluo-3という単波長を用いる指示薬ではやむを得ない結果であったと考える。以上の結果は,チオペンタールによる血管収縮が細胞内カルシウム貯臓からのカルシウム放出によるという前回の研究の結果を裏付けるものであると考える。平成11年度においては、チオペンタールによる血管収縮の機序を検討するため、等尺性収縮実験及び^<45>Caを用いたトレーサー実験を行った。内皮を除去したラット大動脈リング標本において、チオペンタールは用量依存性の収縮を誘導した。ベラパミル存在下でフェニレフリンにより標本を前収縮させた状態では、チオペンタールによる収縮は増強した。カルシウムを除去した液中ではチオペンタールによる収縮は抑制され、さらにカフェインによる前処置後はより強く抑制された。一方、筋小胞体のカルシウムを枯渇させるため標本をタプシガルジンにより前処置したところ、チオペンタールによる収縮は完全に消失した。これらのことからチオペンタールによる収縮の機序として、細胞外液からのカルシウム流入と筋小胞体からのカルシウム放出の2つが示唆された。^<45>Caを用いてカルシウム流入量を計測した実験では、チオペンタールはラット大動脈平滑筋のカルシウム流入に影響を与えなかった。一方、^<45>Caを用いたカルシウム流出実験では、チオペンタールは一過性に平滑筋からのカルシウム流出を促進した。このカルシウム流出がタプシガルジンにより消失したことから、筋小胞体がカルシウムの供給源であることが示唆された。以上の結果から、チオペンタールは血管平滑筋の筋小胞体からのカルシウム放出を刺激することによって血管を収縮させると考えられた。
エア・プラズマアーク切断用電極の消耗機構に関する研究

本研究は厚板鋼板の切断を対象としたエア・プラズマアーク切断用電極の中電流域(250A)までの電極消耗に及ぼす作動ガスの影響を開発したルテニウム(Ru)-酸化イットリウム(Y_2O_3)系、イリジウム(Ir)-Y_2O_3系電極と従来のハフニウム(Hf)電極を用いて比較検討した。作動ガスに純酸素と圧縮空気を用いて、アーク電流を100Aから250Aまで段階的に変化させ、連続的にアーク放電を発生させる連続点弧消耗試験とアーク放電をON/OFFする多数回点弧消耗試験を行った。得られた結果を要約すると以下のようになる。1.作動ガスが純酸素の場合にはRu-Y_2O_3電極は150A付近で電極材料が溶融損耗したのに対してHf電極とIr-Y_2O_3電極は250Aまでは溶融損耗することなく、銅シースに装填した電極材料のみの消耗形態を示した。2.作動ガスが圧縮空気の場合にはRu-Y_2O_3電極とHf電極は250Aまでは電極材料のみの消耗形態を示したのに対してIr-Y_2O_3電極は250Aでは溶融した。そして作動ガスが圧縮空気の場合に比べて純酸素の場合の方が電極消耗が増大したのは酸化反応によるの陰極への入熱が増大したためと思われる。3.全ての電極において多数回点弧時の消耗は連続点弧時の消耗に比べて大きかった。これは放電開始時の陰極表面に生成した酸化物の破壊によるものと考えられる。アーク電流が100150Aにおいてアーク放電の繰り返し回数の増加に伴ってRu-Y_2O_3電極はHF電極に比べて消耗量は減少した。これは陰極表面の酸化物の性状の違いに起因するものと考えられる。以上、エア・プラズマアーク切断用電極の消耗に及ぼす作動ガスの影響を実験的に検討した。今後は陰極表面とプラズマとの化学反応を考慮した消耗モデルの検討を行う予定である。
歯列、咬合面形態と咬合接触状態の記録と解析法の開発

1.咬合面形態と咬合接触像の記録法について、アナログカメラとフィルムスキャナーを用いた画像処理法を確立し、正確に重ね合わせることができることを確認し、臨床や教育に有用であることを確認した(昭歯誌、40:119-124,1996)。2.咬合面形態の咬合接触像の記録にデジタルカメラを導入し、処理の効率化を図った。印象材の厚さと明度の関係を測定し、理論曲線としてランバートの法則における関数を導入し、極めて高い有意性が認められた。この理論曲線は、画像の二値化処理による咬合接触領域の抽出の際の閾値を与えことから、これにより目的とするクリアランス以下の領域を任意に抽出することができる(第95回日本補綴歯科学会学術大会)。3.抽出した咬合接触領域の測定における系統誤差は、距離の測定において-5%程度であったが、面積の測定では-20%と大きかった(第16回昭和歯学会総会)。この原因として、面積測定に用いた解析ソフトの誤差による可能性が考えられたため、その測定精度を検討したところ、測定面積によって多少変化するものの、概ね1%程度であることが分かった(第16回昭和歯学会例会)。系統誤差を減少させるための補正方法を現在検討しており、国際歯科研究学会(Orland,March 1997)において、発表予定である。4.咬合接触領域に発現する咬合力の解析を行なうために、感圧シートの基礎的検討を行なった。感圧シートの発色濃度は加えられた単位面積当りの平均圧力と良く相関するが、発色面積は圧力の増加にともなって増大するために、単独では咬合力を正確に測定することはできず、我々の咬合接触領域の測定法を併用することが有用と考えられる(第97会日本補綴歯科学会学術大会発表予定)。
水界の硫黄循環システムと微生物群集の共進化に関する分子生態学的研究

微生物学的硫酸還元は、無酸素環境で硫酸塩を硫化物に還元する反応であるが、34.7億年前の地球ですでに行われていることが示されている。しかし、現在の水界生態系で観察される、多様な硫黄循環システムとそれを担う微生物群集が対古代からどのようなメカニズムで共進化して来たかは未解明である。そこで、本研究は、水界の硫黄循環システムと微生物群集の共進化を分子生態学的に解明とすることを目的とする。現場環境で成立している微生物群集の系統遺伝子及び機能遺伝子の解析と物質代謝データを包括的に行うことにより、生物による硫黄酸化及び硫酸還元の起源を探り、硫黄循環システムとそれを担う微生物の相互作用が地球の酸化-還元、温度、光条件等の変化でいかに変遷して来たかを明らかとした。7080°Cの陸上温泉で発達する微生物マットでは、好熱性硫酸還元菌であるThermodesulfobacterium様微生物及び好熱性硫黄酸化細菌であるSurifurihydrogenium様微生物で構成されていた。微生物マット内では、両者が硫黄循環に関与していることが確認された。両菌は分子系統進化学上生命の共通祖先に比較的近いことから、太古代の地球では、両菌による硫黄循環システムが原始タイプであることが推察される。一方、6065°Cで発達する微生物マットでは、両菌に加え、好熱性光合成細菌であるChloroflexus様微生物(原始的光合成細菌)で構成され、硫黄循環システムに光合成が組み込まれることが明らかとなった。さらに、中温型の部分循環湖である貝池や淡水湖である琵琶湖では、プロテオバクテリアに属する多種の微生物が硫黄循環に関与し、その代謝経路は複雑化していることが明らかとなった。以上のように、地球環境の温度が減少していく過程で硫黄循環システムも複雑化していくことが示唆された。水界の硫黄循環に関与する微生物の起源を探索するため、いくつかの高温環境下に生息する微生物群集の分子生態学的解析を行った。標的とした遺伝子は微生物学的硫酸還元の基幹酵素であるアデニール硫酸還元酵素(APS)をコードする遺伝子である。環境中から直接核酸を抽出し、抽出核酸DNAを鋳型として特異的プライマーを用いてPCR増幅、そしてクローン解析を行った。硫黄泉の陸上温泉である中部山岳地帯中房・湯俣温泉(長野県)には高温(70-80°C)という環境の中で高密度な微生物マットが形成されており、マット内部で硫黄サイクルが成立していることが現場培養実験やトレーサー法により明らかとなった。16S rRNA遺伝子の解析から好熱性硫酸還元菌であるThermodesulfobacterium様微生物と好熱性硫黄酸化細菌であるSulfurihydrogenium様微生物が優占種として検出され、両グループの微生物が微生物バイオナット内で硫黄の酸化と還元に寄与しているものであることが明らかとなった。これらの試料と同時に、東北地方の硫黄泉、世界最深部を持っマリアナ海溝の熱水噴出孔に生育している微生物群集に関してaps遺伝子の系統学的解析を行った。その結果、中房・湯俣温泉とマリアナ海溝のサンプルにおいて非常に近縁なaps遺伝子のクローンがみつかり、それらは系統樹の根元に非常に近いものであった。これらの結果から、熱水環境中に生息する硫酸還元菌が地球上に出現した始原的な微生物学硫酸還元のタイプであることを示唆している。水界における硫黄循環のうち、硫黄化合物の還元を主に担う硫酸還元菌の分子生態学的研究は、その機能遺伝子を指標とすることで効率的に進められている。一方で、硫黄化合物の酸化に関わる環境中の微生物群を網羅的かつ選択的に解析するための手法は未だ確立されていない。

多様な還元型硫黄化合物の酸化に関与する遺伝子のひとつであるsoxBを指標とした解析は、こうした目的に合致したものであると期待される。この遺伝子に関する知見の蓄積は未だ十分であるとはいえず、また環境試料の解析への適用例も非常に限られている。そこで高温から低温にいたる様々な環境由来の試料に対し、既報のsoxBプライマーを用いたPCRを行い、クローン解析を行った。中部山岳地帯の中房・湯俣温泉の試料からは、好熱性硫黄酸化細菌にAquifexに近縁な配列が高い頻度で得られた。中温環境である、琵琶湖、コンスタンツ湖、および小川原湖に生息する大型硫黄酸化細菌Thioplocaを中心とした微生物群についても同様の解析を行った。全ての湖から互いに非常に近縁な配列が得られた一方で、非特異的な増幅によるものと思われるsoxB以外の配列も得られた。さらに、低温環境である尾瀬沼近辺の積雪からsoxBプライマーによるPCR産物を得ることに成功し、配列の決定作業を進めている。今後さらに様々な試料から配列を得ることで、環境サンプルの解析により適した新たなプライマーセットの設計を行う予定である。光が存在する水界の硫黄循環に関与する微生物の起原を探索するため、いくつかの高温環境下に生息する微生物群集の分子生態学的解析を行った。標的とした遺伝子は、微生物学的硫酸還元の基幹酵素であるアデニール硫酸還元酵素(APS)をコードする遺伝子および系統学遺伝子のスモールサブユニットリボゾームRNA遺伝子(ssuRNA)である。環境中から直接核酸を抽出し、抽出核酸DNAを鋳型としてプライマーを用いてPCR増幅を行った。増幅産物を変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法(DGGE)により、微生物群集構造解析を行い、構成微生物の系統解析を行った。機能遺伝子に関しては、クローニング法により解析を行った。陸上硫黄泉である中部山岳地帯中房温泉(長野県)には、中程度の高温環境(60-65°C)でベージュピンク色を呈した高密度微生物マットが形成されていた。現場培養及び室内実験の結果、光存在下でマット内部硫黄サイクルが成立していることが明らかとなった。系統遺伝子ssu rDNAの塩基配列結果から、マット内では好熱性硫酸還元菌であるThermodesulfobacterium用微生物、好熱性硫黄酸化細菌であるSulfurihydrogenium様微生物、そして好熱性光合成細菌Chloroflexus様微生物(原始的光合成細菌)が検出された。これらの結果から、3者のグループの微生物が、光が存在する高温環境で発達する微生物マット内で硫黄の酸化と還元に寄与していることが明らかとなった。Thermodesulfobacterium、Sulfurihydrogenium、そしてChloroflexusは系統進化上、生命の共通祖先が誕生してから早い時期に出現した系統群であることが知られている。以上のことから、硫黄をめぐる上記3者の相互作用は、光を生物が利用した始めた頃の地球の生態系をモデルとして考えられた。
マウス大脳皮質における機能的マルチモーダル感覚統合の機構解明

感覚統合は我々の知覚を豊かにする基本的な機能であるが、脳内のどこでどのように行われているかについては未だ不明である。本研究では、感覚統合が生じている瞬間のマウスの大脳皮質の神経活動を広域イメージングすることで、機能的な感覚統合の神経メカニズムの解明に挑戦する。具体的には、大脳皮質の興奮性ニューロンにカルシウム感受性蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変マウスを用い、マクロ顕微鏡下において頭部を固定した状態で視覚と聴覚の感覚統合を惹起する行動タスクを行わせ、タスク遂行中のマウスの大脳皮質全体を広域カルシウムイメージングすることで、感覚統合に関連する神経活動や責任領域を探索する。
ＭＲＩとＮＩＲＳの連携による英語学習者の語彙処理と文処理に関する研究

本研究は、言語の「単語」処理と「文(文法)」処理に関し、以下の2点を明らかにしようと試みた。(1)日本語における助詞を伴う名詞句の処理は、「単語」としての処理を要求するのか、「文(文法)」としての処理を要求するのか。「助詞を伴う名詞句」と「助詞を伴わない名詞句」を比べたところ、助詞を伴う名詞句の方が「文(文法)」処理に関わる部位に有意な賦活が観察された。(2)項構造の維持は、動詞性の強さを示し、文に近いと考えられるが、英語の項構造を維持している名詞句と維持していない名詞句を比較、脳活動を測定した。本件は、取得データ数がまだ少なく、追実験が必要であるが、取得したデータを解析中である。本研究は、「単語タスク」と「文の組み立て作業(統語)に関与していると考えられている文処理タスク」での脳活動における賦活部局の共通点と相違点を明らかにするものである。特に、注目しているのは、日本語の格助詞(Case-markers)の「が」と「を」を伴った「具象名詞+助詞」の語群と格助詞を伴わない「具象名詞のみ」の語群をタスクとする際の脳活動の比較である。この実験結果より、「助詞」(構造格)の働きが明らかになる可能性がある。助詞は、項構造を持たない具象名詞に対し、あくまでも語の一部として処理されているのか、それとも、統語的操作を伴う文的なものへの橋渡し的な機能を果たしているのかということである。本実験は、助詞の機能を明らかにすると共に、助詞の有無で何か脳活動に相違があった場合、これまでの先行研究の語彙群のあり方にも問題を提起することになる。また、解析方法にも工夫し、言語刺激、特に最も基本的な無意識の文法操作に関与すると考えられているfirst -process passは脳の賦活化が非常に微弱であるが、それを顕在化できるような工夫を試みるつもりである。24年度は、以下の2点を実施した。(1)被験者の確保および予備実験、(2)実験デザインとタスクの洗練。特に(2)に関して、23年11月、24年8月、25年2月に行った研究発表の際,指摘されたタスク上の問題点をできるだけ排除するために、タスクと解析方法の可能性を再検討した。分担としては、言語理論の立場から上田、内堀が、心理実験・脳実験の立場からは、橋本が、解析の新たな可能性に関して、画像処理・解析法の立場から中村が改善の可能性を提案した。平成25年度は,ほぼ計画通り,以下の2点の実験を行った.(i)格の処理に関する脳活動の測定, (ii)複雑事象名詞句処理(語における項構造の有無)に関する脳活動測定.(i)に関しては,これまでの多くの心理言語実験では,「単語」として一括りにされてきた,格を伴う語の処理と格を伴わない語の処理時の脳活動を,日本語の格助詞を用いたタスクを使い,fMRIとfNIRSにて測定した。fMRIの解析結果として,格助詞を伴った具象名詞処理から格助詞を伴わない具象名詞格処理を差分したところ,格助詞処理の特有の脳活動部位として,左運動前野外側部に優位な賦活を観察した。左運動前野外側部は,Sakai et al. (2002)以来が主張してきた「文法中枢」として機能する2つ脳部位の1つと一致する.これは,格助詞を伴う名詞句の処理が,単純な「単語」処理とは異なる「文法」処理を要求していることを示すものであり,生成文法理論がこれまで仮定してきた格に関する仮説の妥当性を示すものとなる.本fMRI実験の結果の一部は,日本言語学会第148回大会にて発表予定である.fNIRSの結果については,解析中である.また,本実験では,最終的な実験デザインに至るまでに,課題呈示時間と課題判定後のレスト時間に関しても実験を行った.結果,課題呈示時間での大差は見られなかったが、レスト時間は,3秒では十分なデータ取得ができず,課題呈示時間1.5秒+レスト時間6秒は必要であるという結果に至った.(ii)に関しては,「文法」処理に関わる脳活動が、具体的にどのような文法操作と関連したものなのかを明らかにするために,一般的には名詞句に見える英語の複雑事象名詞と単純事象名詞を使い,項構造の有無が「文法」処理にどれだけ関与しているか実験した.(ii)に関しては,被験者数が充分とは言えず,追加実験が今後も必要である.本研究は、言語の「単語」処理と「文(文法)」処理に関し、以下の2点を明らかにしようと試みた。本研究は,21ー23年度基盤研究

(c)「MRIとの連携による光脳機能測定による日本語および外国語としての英語の文処理に関する研究」(研究代表者:内堀朝子)における知見と反省点に基づき,fMRI(3T)を用いて,「文の組み立て作業に関与しない単語タスク」と「文の組み立て作業に関与する文処理タスク」での脳活動の共通点と相違点を明らかし,「文組み立て(統語処理)」に関わる脳の活動部位の同定を英語学習者に対して行うことを目的とする。23年度は,本課題研究の初年度にあたり,以下の3点を実施した。(1)被験者の確保および予備実験(2)実験施設・設備の整備,(3)実験デザインとタスクの洗練。特に,(2)に関しては,fMRI施設・操作担当の中村を中心に,被験者からの反応時間の測定性能を高めるために,被験者用スイッチの改良を行った。予備実験を重ね,新しいスイッチシステムが上手く機能することも確認できた。(3)のタスクデザインに関しては,代表者上田と分担者内堀が主に言語理論の知見から,心理実験・脳実験の立場から,分担者橋本が,画像処理・解析方法については中村が担当し、議論を行った。語彙の選択等に関しては、英語教育の視点からの助言を求めるはすであったが、そこまでは至っていない。また,fNIRSに関し,これまでの代表者らの実験では,全く同じタスクを使用したが,2つの脳機能測定法の機能的長所短所を生かした異なる実験タスクを使用することが妥当なのではないかとの結論に至った。また,解析方法の妥当性も慎重に検討する必要があることが,本年度の予備実験よりわかり,来年度の本実験に向けて現在も検討している。本実験は、タスクの整備に大変時間がかかってしまっている。しかしながら、言語刺激、特に、統語的な言語操作を他の認知システムから切り離して、脳イメージングで顕在化させようとする場合、その脳の賦活は、とても弱いことが多い。タスク自体と解析方法の工夫が必要であり、これまでの成果の発表の中で指摘された問題点をも含め、本実験に向け慎重に検討している。また、24年12月25年2月にかけ、実験施設である秋田脳血管研究センターにおいて、新しいfMRIの導入のための工事があり、実験施設の使用できなかった。タスクデザインにやや時間がかかっているため,全体としてやや遅れているが,スイッチを始めとする実験装置に関しては,予定通りの改良を終え,予備実験も行い充分な機能確認も済んでいる。実験デザインと確認が済み次第,づぐにも本実験に入ることができる状態である。来年度中には,取り戻せる範囲内の遅れであると判断している。25年度は最終年度であるので、これまで慎重に検討してきたタスクを使い本実験に入る。fMRIチームは、5月より実験を開始し、5ー8月と12ー3月の2クールで全ての実験を終了させる。解析方法の検討も思考的にいくつかのパターンを行う予定である。fNIRSチームは、10ー3月で、全ての実験を終了させ、終了後は解析に入る。24年度、fMRIチームは,前半に,遅れていたタスクの洗練を完了させ,本実験を開始する。後半は,引き続き,本実験を行いながら,1月までに本実験を終了させる。実験が終わり次第、解析へ入る。fNRSチームとは,連絡を密接に取り,fNRISとの実験の擦り合わせを行う。25年度、fMRIチームは,前半は,主に解析作業と分析をすすめ,追加実験の必要がある場合は、後半に追加実験を行う。fNRSチームは,25年後半に主な実験を行う予定である。25年度末には,fMRIおよびfNIRSのそれぞれの実験結果を検討し,3年間の実験の総括を行う。次年度は、fMRI実験では、2クール、60名を目標に実験を行うため、被験者への謝金、および、実験・解析処理の助手への謝金が必要となる。また、研究成果の報告も行うため、国内外への旅費および学会参加費も必要である。
ポリメタクリル酸ブチル系粉末を応用した新しい粘膜調整材の開発

本研究では合成したポリメタクリル酸ブチル系の粉末ポリマーと、内分泌撹乱化学物質(環境ホルモン)を排除した脂肪族系の可塑剤を用いた新しい粘膜調整材を試作し、次の点を明らかにした。1.ポリマーの合成メタクリル酸イソブチル(isoBMA)とメタクリル酸エチル(EMA)の2種のモノマーを用い、これらの単独重合体(isoPBMA、PEMA)および共重合体を懸濁重合法により合成した。2.ポリマーの粒度と分子量ポリマーの粒度は、粉液混合物の流動特性やゲル化時間に関係する。合成したポリマーの粒度はisoPBMAが32μm、PEMAは29μm、共重合体は35μmであった。ポリマーの分子量は主に材料のゲル化後の粘弾性特性に関係する。GPC法により測定したポリマーの重量平均分子量はisoPBMAと共重合体が約28万、PEMAは約21万であった。3.流動性の把握共重合体粉末ポリマーと、脂肪族系のセバシン酸ジブチル(DBS)のエタノール溶液との混合物について、回転粘度計を用い、流動特性を調べた。エタノールの量を1315%、粉液比を1.31.4程度に調節すれば、通常の臨床操作時間内でゲル化することがわかった。4.動的粘弾性の測定と解析共重合体粉末とDBSのエタノール溶液との混合物について、動的粘弾性の測定を行い、時問-温度換算則を適用することによって、貯蔵弾性率G ́と損失正接tanδのマスターカーブが得られた。試作材料と市販材料は類似したレオロジー特性を示すことがわかった。本研究の結果によれば、EMAとisoBMAの共重合体粉末とDBSのエタノール溶液を用いることによって、環境ホルモンを排除した生体に安全な新しい粘膜調整材を製造できることが明らかになった。本研究では合成したポリメタクリル酸ブチル(PBMA)系の粉末ポリマーと、環境ホルモンを排除した脂肪族系の可塑剤を用いた新しい粘膜調整材を試作し、研究実施計画に従い以下の点を明らかにした。2.ポリマーの密度および粒度分布測定ポリマーの粒度は、紛液混合物の流動特性やゲル化時間に関係する。本補助金で購入した密度測定装置により、ポリマーの密度を求め、現有の粒度分布測定装置を用いて粉末ポリマーの粒径を測定したところ、isoPBMAは32μm、PEMAは29μm、共重合体は35μmであった。3.ポリマーの分子量測定ポリマーの分子量は主にゲル化後の粘弾性特性に関係する。ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)を用いて、重量平均分子量を測定したところ、isoPBMAと共重合体は28万、PEMAは21万であった。4.流動特性の把握粘膜調整材の流動特性およびゲル化時間は、臨床操作上重要な物性である。合成したポリマーと脂肪族系のセバシン酸ジブチル(DBS)にエタノールを加えた可塑剤液との粉液混合物について、回転粘度計により流動特性を詳細に検討した。その結果、ポリマーの化学構造と粒度分布、粉末液比、エタノールの量を適切に選択すれば、生体に安全な新しい粘膜調整材の製造の可能性が示唆された。本研究では合成したポリメタクリル酸ブチル系の粉末ポリマーと、環境ホルモンを排除した脂肪族系の可塑剤を用いた新しい粘膜調整材を試作し、前年度までの研究結果をふまえ、本年度の実施計画に従って以下の点を明らかにした。

1.流動性の把握懸濁重合法により合成したメタクリル酸エチル(EMA)とメタクリル酸イソブチル(isoBMA)の共重合体粉末ポリマーと、脂肪族系のセバシン酸ジブチル(DBS)のエタノール溶液との混合物について、回転粘度計により粘度-時間曲線を測定して硬化時間を求めた。エタノールの量を1315%、粉末液比を1.31.4程度に調節すれば、通常の臨床操作時間内で硬化することがわかった。2.動的粘弾性の測定と解析共重合体粉末とDBSのエタノール溶液との粉液混合物の動的粘弾性を測定して、貯蔵弾性率G'と損失正接tanδの周波数および温度依存性を求め、時間-温度換算則を適用することによってG'とtanδのマスターカーブが得られた。試作材料と市販材料は類似したレオロジー特性を示すことがわかった。3.実用化の可能性本研究の結果によれば、EMAとisoBMAの共重合体粉末とDBSのエタノール溶液を用いることによって、環境ホルモンを排除した生体に安全な新しい粘膜調整材を製造できることが明らかとなった。
放射性^<35>Sトレーサーを利用した高性能深度脱硫触媒の探索

・本研究では、重質油の有効利用に関する基礎研究および高性能触媒の開発を目的として、難脱硫性化合物の脱硫反応機構を解明するために、^<35>SでラベルしたCo-Mo/AL_2O_3触媒を用いて4-メチルジベンゾチオフェン(4-MDBT)および4,6-ジメチルジベンゾチオフェン(4,6-DMDBT)の脱硫反応を行い、作動状態での触媒中の硫黄の挙動を定量した。^<35>Sで脱硫反応を行い、Co-Mo/AL_2O_3触媒を^<35>Sで標識した後、1.0wt%4-MDBTのデカリン溶液を導入すると、触媒に取り込まれた^<35>Sは4-MDBT中の^<35>Sと交換し、^<35>S-H_2Sとして放出された。4-MDBTの導入後、触媒から放出される^<35>Sの放射能量は、触媒上で^<35>Sに標識された全硫黄の放射能量より小さいことがわかった。これは一部の^<35>Sが触媒に残ったまま4-MDBTの反応に関与しなかったためと考えられる。さらに、4-MDBTの代わりに4,6-DMDBTを用いた場合にも、同様の結果が得られた。同じ反応条件下で触媒中の移動可能な硫黄量はDBT>4-MDBT>4,6DMDBTの順で減少した。この傾向は脱硫反応の転化率の傾向と一致した。このことは^<35>S-DBTの脱硫反応において、触媒に取り込まれた^<35>Sは、4-MDBT及び4,6DMDBTの反応では完全に押し出すことができないことを示しており、DBTの脱硫反応に関与する硫黄の一部しか4-MDBT及び4,6-DMDBTの脱硫反応に関与しなかったと考えられる。つまり、DBTと4-MDBTあるいは4,6-DMDBTとでは、脱硫活性点が異なることが示された。
流入起源の懸濁態リンが湖内水質に与える影響に関する研究

アオコ発生の重要因子として,夏季における湖底からのリン溶出量の増加が指摘されている.本研究の目的は,出水時に,斐伊川から汽水湖宍道湖に流入する懸濁粒子(細砂やシルト)が湖底に堆積した後,それに含有する無機態リンが湖底で生成される硫化水素と反応しリン酸を溶離するプロセスの実態を,新規に開発した形態別無機態リンの分画定量法(江川ら,2017)を用いて解明することにある.2018年度(初年度)は,先ず斐伊川から宍道湖に流入するシルトや細砂に含まれる無機態リン(易溶解性リン,Fe型リン,Al型リンおよびCa型リン)の実態把握を目的に調査した.その結果,斐伊川下流のシルト中に含まれるFe型リン,Al型リンおよびCa型リンは,それぞれ1 g当たり51,55および493 μgP/g-dry(細砂は1 g当たり11,24および283 μgP/g-dry)となり,細砂に比べてシルトの各型の無機態リン濃度が高いことが明らかになった.また,細砂とシルトにおける各型リンの占める割合を観ると,Al型リン(細砂7.5%,シルト9.2%)とCa型リン(細砂89%,シルト82%)及びFe型リン(細砂3.5%,シルト8.5%)となり,シルトではFe型リンの占める割合が高くなる傾向を示した.次に,斐伊川水が流入する宍道湖西側,湖心および東側の3地点の表層堆積物の結果では,Fe型リンの割合は湖心の20%に対し,ほかの地点では10%程度であった.この結果は,1出水時に流入するシルト分は湖心付近まで(より遠く)輸送されること,2底成層の形成・破壊(嫌気・好気)を繰り返すことでFe型リンの割合が変動することを示唆する.また2018年は,湖心の底層および堆積物内で硫化水素はほとんど検出されず,底層水のリン酸の濃度が全地点とも低濃度であった.したがって,Fe型リンからの溶出はほとんどなかったものと考えられ,このことがアオコ発生の抑制に寄与したものと推察された.I.湖底堆積物中の無機態リンの連続分画定量法を一部改変し,斐伊川河床堆積物に適用することができた(改変後,試料量:0.2 g,硫化水素濃度:100 mgS/L).その方法を用いて,斐伊川上流,中流および下流の3地点を対象に河床堆積物(細砂,シルト)中の無機態リンの分画定量を秋季と冬季に実施した.また,宍道湖湖底堆積物についても西側,湖心および東側(大橋川流入部)の3地点で秋季と冬季に調査を行った.「河床堆積物中の無機態リンの連続分画定量」について学術誌に投稿準備中II.本法でのFe型リンの定量は,抽出剤に硫化ナトリウム溶液を用い,硫黄との親和性が強い鉄を硫化鉄として沈殿させてリンを溶離し,モリブデン青吸光光度法で定量する方法である.過剰の硫化水素はジアミン混合溶液でメチレンブルー(酸化型)に変換後,Sep-Pak C18カートリッジに通水し吸着除去するという前処理を行う.しかしながら,この固相抽出カートリッジは高価であり,且つ,使い捨てであることから,定量操作の簡便化および経費節減のために,この器具を用いることなく定量可能な方法(酸化型メチレンブルーをアスコルビン酸溶液で還元・脱色させた後,モリブデン青吸光光度法で測定する方法)を開発した.「硫化水素共存下におけるリン酸イオンの定量」について学術誌に投稿準備中初年度に引き続き,斐伊川河床堆積物について上流,中流,下流および最下流の4地点と,宍道湖湖底堆積物については西側東側までの5地点を対象に,本法を用いてFe型リン,Al型リンおよびCa型リンのそれぞれの濃度の実態把握を目的に調査する.宍道湖湖底堆積物については季節変化,並びに出水時の前後の変動を軸に検討する.また,基礎データとして底層の環境要因(水温,塩分,DO,ORP,pH,硫化水素)を経月的に調査すると共に,出水時の前後にも調査を実施し変動要因の解析に資する.特に,夏季には湖底堆積物中で高濃度の硫化水素が生成・蓄積することから宍道湖湖水へのリン負荷の寄与はFe型リン起源が大きいと考えられるため,その挙動に注視し調査研究を遂行する.また,中海に流入する飯梨川と中海湖心を調査対象に加え,斐伊川および宍道湖との比較検証を行う.特に,斐伊川水系と飯梨川水系におけるFe型リンの存在割合の相違に着目し検討する.宍道湖および中海の堆積物中無機態リンの形態別リンの分布を明らかにすると共に,Fe型リンの挙動を明らかにすることで溶出プロセスを解明し,新たなリン循環モデルの構築に資する.アオコ発生の重要因子として,夏季における湖底からのリン溶出量の増加が指摘されている.

本研究の目的は,出水時に,斐伊川から汽水湖宍道湖に流入する懸濁粒子(細砂やシルト)が湖底に堆積した後,それに含有する無機態リンが湖底で生成される硫化水素と反応しリン酸を溶離するプロセスの実態を,新規に開発した形態別無機態リンの分画定量法(江川ら,2017)を用いて解明することにある.2018年度(初年度)は,先ず斐伊川から宍道湖に流入するシルトや細砂に含まれる無機態リン(易溶解性リン,Fe型リン,Al型リンおよびCa型リン)の実態把握を目的に調査した.その結果,斐伊川下流のシルト中に含まれるFe型リン,Al型リンおよびCa型リンは,それぞれ1 g当たり51,55および493 μgP/g-dry(細砂は1 g当たり11,24および283 μgP/g-dry)となり,細砂に比べてシルトの各型の無機態リン濃度が高いことが明らかになった.また,細砂とシルトにおける各型リンの占める割合を観ると,Al型リン(細砂7.5%,シルト9.2%)とCa型リン(細砂89%,シルト82%)及びFe型リン(細砂3.5%,シルト8.5%)となり,シルトではFe型リンの占める割合が高くなる傾向を示した.次に,斐伊川水が流入する宍道湖西側,湖心および東側の3地点の表層堆積物の結果では,Fe型リンの割合は湖心の20%に対し,ほかの地点では10%程度であった.この結果は,1出水時に流入するシルト分は湖心付近まで(より遠く)輸送されること,2底成層の形成・破壊(嫌気・好気)を繰り返すことでFe型リンの割合が変動することを示唆する.また2018年は,湖心の底層および堆積物内で硫化水素はほとんど検出されず,底層水のリン酸の濃度が全地点とも低濃度であった.したがって,Fe型リンからの溶出はほとんどなかったものと考えられ,このことがアオコ発生の抑制に寄与したものと推察された.I.湖底堆積物中の無機態リンの連続分画定量法を一部改変し,斐伊川河床堆積物に適用することができた(改変後,試料量:0.2 g,硫化水素濃度:100 mgS/L).その方法を用いて,斐伊川上流,中流および下流の3地点を対象に河床堆積物(細砂,シルト)中の無機態リンの分画定量を秋季と冬季に実施した.また,宍道湖湖底堆積物についても西側,湖心および東側(大橋川流入部)の3地点で秋季と冬季に調査を行った.「河床堆積物中の無機態リンの連続分画定量」について学術誌に投稿準備中II.本法でのFe型リンの定量は,抽出剤に硫化ナトリウム溶液を用い,硫黄との親和性が強い鉄を硫化鉄として沈殿させてリンを溶離し,モリブデン青吸光光度法で定量する方法である.過剰の硫化水素はジアミン混合溶液でメチレンブルー(酸化型)に変換後,Sep-Pak C18カートリッジに通水し吸着除去するという前処理を行う.しかしながら,この固相抽出カートリッジは高価であり,且つ,使い捨てであることから,定量操作の簡便化および経費節減のために,この器具を用いることなく定量可能な方法(酸化型メチレンブルーをアスコルビン酸溶液で還元・脱色させた後,モリブデン青吸光光度法で測定する方法)を開発した.「硫化水素共存下におけるリン酸イオンの定量」について学術誌に投稿準備中初年度に引き続き,斐伊川河床堆積物について上流,中流,下流および最下流の4地点と,宍道湖湖底堆積物については西側東側までの5地点を対象に,本法を用いてFe型リン,Al型リンおよびCa型リンのそれぞれの濃度の実態把握を目的に調査する.宍道湖湖底堆積物については季節変化,並びに出水時の前後の変動を軸に検討する.また,基礎データとして底層の環境要因(水温,塩分,DO,ORP,pH,硫化水素)を経月的に調査すると共に,出水時の前後にも調査を実施し変動要因の解析に資する.特に,夏季には湖底堆積物中で高濃度の硫化水素が生成・蓄積することから宍道湖湖水へのリン負荷の寄与はFe型リン起源が大きいと考えられるため,その挙動に注視し調査研究を遂行する.また,中海に流入する飯梨川と中海湖心を調査対象に加え,斐伊川および宍道湖との比較検証を行う.特に,斐伊川水系と飯梨川水系におけるFe型リンの存在割合の相違に着目し検討する.宍道湖および中海の堆積物中無機態リンの形態別リンの分布を明らかにすると共に,Fe型リンの挙動を明らかにすることで溶出プロセスを解明し,新たなリン循環モデルの構築に資する.
ヒト・アルビニズム発症機構の分子遺人化学的解析

1.ヒト・チロシナ-ゼ遺伝子の、5'上流領域から第一エクソンを含む部分を、マウス・チロシナ-ゼcDNAをブロ-ブに用いて単離した。転写開始点の5'上流領域にはTATAボックスとCAATボックスが存在し、三箇所のバリンドロ-ム配列が見出された。折れ曲りのDNA構造を取ることができる特徴的な(GA:TC)_n配列が、5'上流ー869からー633ntに存在した。2.日本人のアルビノ患者のチロシナ-ゼ遺伝子上の変異を検出するため、ボリメラ-ゼ・チェイン反応により遺伝子を増幅し、直接シ-クエンス法を行なった。この変異(G→A)は、アミノ酸の変化(Arg→Gln)を伴うことが予想され、アルピニズムの病因のひとつと考えられる。さらに、ここの部位に変異を生じた染色体のDNAを持つ保因者の確認には、この塩基配列の変化によりMspI切断部位が消失するため、MspIを用いたサザン・ブロット・ハイブリダイゼ-ション法を使うことにより容易に行なえることが明らかとなった。3.ヒト・チロシナ-ゼ遺伝子5'上流領域とマウス・チロシナ-ゼcDNAを結合した、ヒトーマウスの融合ミニ遺伝子、hgーtyrsーJを作製し、アルビノ・マウスの受精卵に導入した。二匹のメラニン色素を産生するマウスとその子孫を得ることができた。組識化学的分析では、トランスジェニック・マウスにおいて、毛球と眼の色素細胞にのみメラニン色素の産生が認められた。これらの実験結果は、ミニ遺伝子が活性のあるチロシナ-ゼ蛋白質をコ-ドしており、用いた5'上流領域が発現調節に関与する配列を含み、マウスとヒトで共通かあるいは類似した発現調節機構を持つことを示唆している。1.マウス・チロシナーゼcDNAをプローグとし、ヒト遺伝子ライブラリーをスクリーニングした。ポジティブ・クローンの制限エンドヌクレアーゼ地図を作製し、塩基配列を決定したところ、第一エクソンを含み、約1kbの5′上流域を含むチロシナーゼ遺伝子であった。2.ヒト・チロシナーゼ遺伝子の染色体上の座位は、in situハイブリダイゼーション法により、第11染色体上に位置していることが明らかになった。また、ヒト・マウス融合細胞のDNAを用いた、サザンハイブリダイゼーションによる実験からも一致する結果を得た。3.アルビニズム患者末梢血より調整した染色体DNAを用い、制限酵素ポロモルフィズムを検索した結果、TagIで切断した時にポリモルフィズムを検出した。しかし、このポリモルフィズムは、正常人にも存在し、アルビニズム発症とは相関しなかった。また、チロシナーゼ陰性型アルビニズム患者のチロシナーゼ遺伝子上に、大きな欠失、挿入などの変異は見出されていない。現在さらに症例を増し、詳細な検討を続けている。4.メラニン色素産生メラノーマ細胞(M-3)を用い、転写レベルのチロシナーゼ遺伝子の発現を調べた。培地に、色素細胞刺激ホルモン(α-MSH)を加えると、対照と比較して5倍程度の発現量の増大が認められた。5.チロシナーゼ遺伝子の、転写調節領域を同定するため、構造遺伝子部分を、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子に置き換えたキメラ遺伝子を作製した。現在、このDNAを使って、メラノーマ細胞(M-3)に挿入し、発現させることを試みている。アルビノ患者のチロシナ-ゼ遺伝子上の欠損部位を検索するため、5'上流のプロモ-タ-領域から、種を越えてアミノ酸配列が保存されている、銅イオン結合部位を含む第一エクソンのDNA配列を調べた。患者末梢血、または細胞株より調製したDNAを、ポリメラ-ゼ・チェイン反応(PCR)法により増幅した。

反応に用いたプライマ-は、DNAシ-クエンシングに適当な長さに増幅されるように、三つの領域に分けて各々合成した。増幅されたDNAフラグメントをテンプレ-トとし、片側の5'プライマ-のみを用いて単鎖DNAを通常のPCR法により合成した。精製した単鎖DNAをテンプレ-トとし、^<32>Pで標識した配列決定用プライマ-を用いて、ジデオキシ・タ-ミネ-ション法によりDNA配列を決定した。アルビノ患者5名のDNAを用いてチロシナ-ゼ遺伝子の塩基配列を調べることにより、そのうち一名のDNA配列に変異があることを見出した。正常者ではグアニン(G)である配列が、患者OCA-8ではアデニン(A)になっており、この変異が同型接合体であることが明らかになった。この塩基置換により、チロシナ-ゼの77番目のアルギニン(Arg)がグルタミン(Gln)に置換される。竹内・山本らにより、アルビノ・マウスの一系統でも、対応するArgに変異を持つことが見出されており、アルビニズム病因のひとつと考えられる。変異を起こしている部分の配列(CCGG)は、Msplの認識配列であり、OCA-8ではMspl切断部位を失うので、セザン・ハイブリダイゼ-ション法で確認した。アルビノ患者10名のDNAを、Msplで切断して調べると、9kbのバンドを与えるのはOCA-8の患者のみで、他は正常人と同じ2kbと7kbのバンドを示した。これより、他の患者では別の部位の変異と考えられ、現在検索を続けている。チロシナ-ゼ遺伝子の、組織特異的発現に関与している調節領域を同定するため、チロシナ-ゼ遺伝子の5'上流域を、クロラムフェニコ-ル・アセチルトランスフェラ-ゼ(CAT)遺伝子とつないだキメラ遺伝子を作製した。これを用いて部分欠失遺伝子を作製し、メラニン色素の生成が色素細胞刺激ホルモン(MSH)で誘導できるマウスM3メラノ-マ細胞に導入して発現させた。転写開始部位より5'上流ー800bp付近にある(GA)nクラスタ-は、転写に関して阻害的に作用しているようであり、この部分約200bpを削ると、CATアッセイによる転写活性が上昇した。また、-400bpまでを含んだ融合遺伝子が、最も高い転写活性を示し、-350bpまで削りこんだものでは、低い活性を示した。このことより、-400bpから-350bp付近の配列の中に、転写を高めるように作用する領域が存在することを示唆する結果をえた。マウス・チロシナ-ゼcDNA遺伝子と、ヒト・チロシナ-ゼ遺伝子5'上流1kbをつないだミニ遺伝子を構築し、マウス受精卵に導入してトランスジェニク・マウスを作製した。色素産生を示す毛色の二匹の仔マウスが産れ、毛色の発現パタ-ンは、そのマウスの遺伝的背景を示す、アグチ・パタ-ンを示した。組織化学的分析では、メラニン色素は、毛球あるいは眼の色素細胞に限定されていた。このことは、ミニ遺伝子につないだヒト遺伝子5'上流1kbが、組織特異的発現に関与する配列を含んでおり、種をこえてマウスにおいても作用することを示している。上記の、試験官内におけるCATアッセイの結果と、動物個体用いたトランスジェニック・マウスの結果は一致しており、1kbの範囲に調節発現配列が存在することを示している。
チタン合金の電解処理が補綴装置用複合体の耐食性および耐破折性に及ぼす効果

生体インプラント用チタン合金に一定の電解処理を行うことにより、生体安全性の高い合金表面改質層の創製に成功している。そこで、この表面改質技術を前装材と複合化した審美性歯科補綴装置に応用するため、接合条件と耐食性、耐破折性について検討した。その結果、Ti-6Al-7Nb合金の耐食性は、表面改質処理によって著しい改善が認められた。また、耐破折性に関する評価では、最大曲げ強さはチオウラシル系モノマーMTU-6を含有するプライマーで有意に高くなり、エネルギーおよびたわみ量も上昇した。しかし、剛性はリン酸エステル系モノマーを含有するプライマーで有意に高い値を示し、力学的特性に及ぼす影響に差異が認められた。Ti-6Al-7Nb合金およびグレード4純チタンについて、4 mm×1.2 mm×25 mmの板状試料を機械加工によって作製した。前年の結果では試料表面を鏡面まで研磨する条件設定であったが、実験に必要な個数を作製していく過程で、試料のエッジ部の形状が不均一になる問題が判明したため、表面仕上げ条件を#800に変更して試料の再作製を行った。表面処理方法としては、前年の結果を受けて、電解液は水57.2%+グリセリン35.7%+乳酸7.1%、対極は純チタン、作用極ー対極間距離35 mm、電解電圧50 Vの条件で表面改質処理を施した。Ti-6Al-7Nb合金およびグレード4純チタン試料について、曲げ試験による耐破折性ならびに力学的信頼性を検討した結果、Ti-6Al-7Nb合金の最大曲げ強さはグレード4純チタンより有意に大きかった。また、純チタンに歯冠補綴用硬質レジンを積層した複合体試料の最大曲げ強さは、チオウラシル系モノマーMTU-6を含有するプライマー、あるいはMDPを含有するプライマーを使用した試料の方が、ホスホン酸系およびカルボン酸系モノマーを含有するプライマーを使用した試料よりも有意に高かった。また、Ti-6Al-7Nb合金に歯冠補綴用硬質レジンを積層した複合化試料の最大曲げ強さは、チオウラシル系モノマーMTU-6を含有するプライマーを使用した試料の方が、MDPを含有するプライマー、あるいはホスホン酸系およびカルボン酸系モノマーを含有するプライマーを使用した試料よりも有意に高かった。Ti-6Al-7Nb合金およびグレード4純チタン(コントロール)について、試験に適切な試料形状を検討した結果、4 mm×1.2 mm×25 mmの板状とし、機械加工によって作成することとした。Ti-6Al-7Nb合金の素材は直径16 mmの丸棒形状のため、ワイヤー加工を行い、グレード4純チタンは板状の素材から切り出した後、鏡面まで研磨することが可能であった。表面処理方法としては、電解処理にターゲットを絞って検討した結果、電解液は水57.2%+グリセリン35.7%+乳酸7.1%、対極は純チタン、作用極ー対極間距離35 mm、電解電圧50 Vの条件に決定し、電解処理装置を作製し、Ti-6Al-7Nb合金試料に表面改質処理を施した。Ti-6Al-7Nb合金試料の耐食性について、0.9% NaCl水溶液中におけるアノード分極試験で得られた曲線から求めたパラメータによって検討した。その結果、表面改質処理を行っていないTi-6Al-7Nb合金試料では、腐食電位がー0.70 Vであったが、処理後では0.12 Vに上昇した。また、不動態保持電流密度の指標として、0.51.0 Vの電位における電流密度の平均値を算出したところ、表面改質処理を行っていない試料では2.0 μAcm-2であったが、処理後では0.0067μAcm-2と大きく減少し、本表面改質処理により耐食性の著しい改善が認められた。また、処理前後いずれの条件においても孔食の発生は観察されなかった。Ti-6Al-7Nb合金およびグレード4純チタンについて、試験に適切な試料形状として4 mm×1.2 mm×25 mmの板状とし、機械加工によって作製した。試料表面を鏡面まで研磨する条件では、試料のエッジ部の形状が不均一になる問題が判明したため、表面仕上げ条件を#800に変更して試料の再作製を行った。表面処理方法としては、電解液は水57.2%+グリセリン35.7%+乳酸7.1%、対極は純チタン、作用極ー対極間距離35 mm、電解電圧50 Vの条件で処理を施した。Ti-6Al-7Nb合金試料の耐食性について、0.9% NaCl

水溶液中におけるアノード分極試験で評価した結果、表面改質処理によって腐食電位が上昇するとともに、不動態保持電流密度が大幅に減少し、本表面改質処理により耐食性の著しい改善が認められた。純チタンに歯冠補綴用硬質レジンを積層した複合体試料の最大曲げ強さは、チオウラシル系モノマーMTU-6を含有するプライマー、あるいはMDPを含有するプライマーを使用した場合の方が、ホスホン酸系およびカルボン酸系モノマーを含有するプライマーよりも有意に高く、Ti-6Al-7Nb合金についてはMTU-6を含有するプライマーで有意に高かった。最終年度における試験では、表面改質合金試料と歯冠補綴用硬質レジンとの接合性は、MTU-6あるいはMDPを含有するプライマーを使用した試料で有意に高かった。耐破折性に関する評価では、純チタン、Ti-6Al-7Nb合金ともに、MTU-6を含有するプライマーを使用した試料で有意に高いエネルギーおよびたわみ量を示した。しかし、剛性はMDPを含有するプライマーで有意に高い値を示し、力学的特性に及ぼす影響に差異が認められた。総括評価としては、チタン合金に対する本表面改質処理は、複合体の耐食性を高めるとともに十分な力学的信頼性を示すことが示唆された。歯科理工学交付申請書に記載した研究の目的に沿って、平成25年度の研究実施計画の全3項目、1)チタン合金試料の作製および表面改質、2)表面改質チタン合金試料の耐食性評価と処理条件の確定、3)表面改質チタン合金試料と前装材との耐破折性評価について、計画的に研究を実施した結果、試料表面仕上げ条件の変更はあったが、確実に研究結果が得られているため。交付申請書に記載した研究の目的に沿って、平成24年度の研究実施計画の全3項目、1)チタン合金試料の作製、2)チタン合金試料の表面改質、3)表面改質チタン合金試料の耐食性評価について、計画的に研究を実施した結果、予定通り順調に研究結果が得られたため。今年度に決定した試料作製条件、表面処理条件で耐食性が改善し、曲げ試験による力学的信頼性の評価を実施することが可能であることが判明したため、さらに表面処理を行ったチタン合金試料と前装材との複合体について、接合性ならびに耐破折性の評価を実施し、臨床応用の観点からの検討を行う。今年度に実施した条件による電解処理がチタン合金の耐食性改善に有効であることが判明したため、さらに本表面改質による耐食性の改善について詳細に検討して処理条件を確定するとともに、表面改質チタン合金試料と前装材との接合性を評価する。1.チタン合金試料の作製および表面改質:Ti-6Al-7Nb合金およびグレード4純チタンについて、耐食性試験、前装材との接合試験、複合体の耐破折性試験のための試料を機械加工で作製する。また、2種類のチタン合金試料について表面改質処理を実施し、表面改質チタン合金試料を作製する。2.表面改質チタン合金試料の耐食性評価と処理条件の確定:前年度に引き続き、2種類のチタン合金試料について、0.9%生理食塩水中でのアノード分極試験によって耐食性を検討し、表面改質による耐食性への影響を評価する。この結果をフィードバックすることにより、表面改質条件を確定する。3.表面改質チタン合金試料と前装材との耐破折性評価:Ti-6Al-7Nb合金およびグレード4純チタンについて、良好な耐食性が得られた条件で表面改質を施した後、歯冠補綴用硬質レジンとの複合体試料を作製し、万能材料試験機を用いてISO 6872:2008に準拠した曲げ試験を実施し、曲げ応力に対する剛性、前装材の破壊における応力、たわみ、様式などによって、耐破折性ならびに力学的信頼性を評価する。