hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗腫瘍性天然有機化合物の効率的合成法の開発

東南アジア産土生姜(Zingiber Zerumbet Smith)から得られる11員環セスキテルベンゼルンボン(1)の骨格変換による種々の天然物骨格の構築を検討した。その結果,渡環反応や骨格再配列によるb1cyclo[6.3.0]undecane,bicyclo[5.4.0]undecane,bicyclo[5.3.0]decane骨格が構築できた。また,これら合成研究に必要である有機単位反応の開発も合わせて行った。本研究の主な結果を以下に示す。1.ゼルンポン(1)誘導体の渡環反応に関する検討1は,触媒量のTBAF存在下,PhSHまたはPhSeHと1位で選択的に反応し,それぞれシン体-スルフイド(2a)およびシン体-セレニド(2b)を与えた。さらに,得られた2aおよび2bは触媒量のBF_3存在下,過剰量のトリメチルシリルシアニドと反応し,それぞれ5位付加体3aおよび3bを与えた。このうち3bは,過酸と反応させることで容易にセレノキシド脱離を起こし,1位-Z体の共役エノンを与えた。さらにこれを過酸と反応させ,8,9位をエポキシ化した後塩基と反応させたところ,ゼルンボンの4位-8位間で渡環が起こった。このようにして得られた渡環生成物をさらに変換することで3環状天然物ヒルステン合成前駆体のbicyclo[6.3.0]undecane骨格に導けることが明かとなった。2.ゼルンボン骨格の新規変換反応1は,カルボニル基の還元,アセチル化に続くパラジウム触媒による異性化と脱保護,酸化をへて,ゼルンボンの異性体4に変換できた。次に,この4を2当量の四塩化チタンと低温で反応させたところ,isodaucane (bicyclo[5.3.0]decane)骨格を有した5が収率50%で得られた。この骨格は天然物アファナモール類の基本骨格であり,それらの合成前駆体になりうる。
Ｐｄ触媒を用いる連続キラルＴＨＦ環の立体制御とその展開；ゴニオシン類の不斉全合成

アセトゲニンはバンレイシ科植物由来のポリケチド天然化合物であり多様な生理活性を示すが、強力な抗がん活性が最も注目されている。ゴニオシンはタイに産生する樹皮から得られたアセトゲニンであり、ナノモルレベルでがん細胞に対して細胞毒性を有する。この化合物は全天然物中で唯一トランステトラヒドロフラン環が3つ連続したユニークな構造を有している。本研究によりゴニオシンの化学合成を達成することが出来た。強力な抗がん活性天然化合物の中でアセトゲニンは特異な存在であり、そのアルキル長鎖の一部が酸化された構造の多様性と構造の柔軟性から抗がん活性のメカニズムがどのように発現するのかはいまだに解明されてはいない。これらのアセトゲニン類の中でgoniocin及びその異性体であるcyclogoniodenin-Tは3つのtrans-THF環が連続した構造を有しており、比較的その構造が固定化されているため生理活性メカニズムの研究に適している。本計画ではgoniocin及び12441;cyclogoniodenin-Tの全合成を達成し、これらの抗がん活性を評価研究することにある。前年度に改良された合成法によりtrans-trisTHF環中間体を500mgスケールで持ち上げ上げた。炭素骨格の合成では分子間メタセシスが効果を発揮し、触媒を1%まで減少させかつ収率を約70%台まで上げる事に成功した。次に22位の水酸基の立体化学をどのように制御し決定するかが大きな課題になった。グリ二ヤール試薬による脂肪鎖ユニットの導入はTHF環がモノ、ビス、トリスと増加することにより基質固有の立体化学による選択比は低下した。そこで、キラルリガンドを用いるNHK反応による試薬のコントロールを試みたところ、マッチングペアーによる立体制御は10倍以上の選択比を与えた。しかしミスマッチングペアーによる制御では選択性は低かった。立体構造の決定はMosher法により達成する事が出来た。今一つの問題はこれらの異性体分離である。アルキル長鎖中の一部水酸基の異性体は分離が困難であることが本合成を通じで明らかになった。異性体混合物としてのcyclogoniodenin-Tの合成が可能となったが、抗がん活性評価では、異性体比が99%以上である必要がある。現在22位水酸基のエステル化による分離が達成されつつある。アセトゲニン類は脂肪酸を基本骨格とする天然化合物であり、強力な抗癌活性を有する化合物が多く存在している。本計画では3つのトランスTHF環が連続した抗癌活性天然物であるgoniocinおよびその異性体であるcyclogoniodenin-Tの全合成を達成し、これらの抗癌活性を評価することである。当初の計画では本年度はまず(-)-goniocinの全合成に取掛かる予定であった。しかし、先行している立体化学の観点から、先に(-)-cyclogoniodenin-Tの全合成を始める事にした。そして、(R)-グリシドールから19段階で目的物を2mg弱ながら合成を達成する事が出来た。しかしながら、各段階の収率や立体選択性が必ずしも充分であるとは言えず、再度各段階を精査する事にした。もっとも重要な過程は、そして、トランスTHF環ユニットを殖してゆく4段階反応を確立することあり、これを繰り返す事により連続するTHF環ユニット構築の方法論を打ち立てる必要がある。即ち、1;アルケン部分のオゾン酸化によるアルデヒドへの変換、2;butenylmagnesium bromideを用いた求核付加、3;キラルな(R)-5-phenylpent-1-en-3-olとのcross-metathesis反応、4;2価Pd触媒による選択的環化の4段階であり、それぞれを改良する事が出来た。その過程で、連続するTHF環が2つ、3つと増えてゆくに従って、複数のTHF環によるグリニヤール試薬の取り込みが起きるという興味ある現象に遭遇する事が出来た。これは、アルデヒド近傍でのイオノファーの働きが付加反応への立体選択性に及ぼす珍しい例になった。アセトゲニン類は炭素鎖32および34の脂肪酸の2位にCー3ユニットが結合子γーラクトン環を形成した基本骨格を有するバンレイシ科植物由来の天然化合物群であり、がん細胞に対して著しく強力な殺細胞毒性活性を示す。その構造的特徴は脂肪酸長鎖上の炭素が多様に酸化され、不斉水酸基とともにTHF環構造を有する。しかしながらその構造は規則性に乏しく、長鎖炭素鎖に由来する自由度の高いフレキシブルなコンフォーメーションにあるため確かな構造活性相関を議論出来るには至っていない。Goniocinはアセトゲニン類の中でTHF環が3つトランスに連続して2,5-trans結合した構造を有しているが、この環構造が分子のコンフォーメーションを規制することから、本研究ではこれら(+)-goniocinおよび同じくtris-THF環構造を有する(+)-cyclogoniodenin-Tの不斉全合成に取り組んだ。その結果、次の成果を得ることができた。

1.これらの全合成にあたっては、THF環の立体化学の制御が必要があるが、連続したTHF環には、2,5-cis, 2,5-transの立体異性体に加えてTHF環どおしがerythro, threoの関係にある複雑な異性体が存在する。この構築にあたっては、アルケン部位からi;オゾン酸化, ii;ブテニル化, iii;交差メタセシス, iv; PdCl2触媒による立体特異的環化反応の4段階反応で、一つずつTHF環を立体制御しながら増環できる方法論を確立出来た。2. (+)-Goniocinおよび同じくtris-THF環構造を有する(+)-cyclogoniodenin-Tの全合成をそれぞれS-グリシドールおよびRーグリシドールから18段階で合成することが出来た。そして、ともにユビキノン酸化還元酵素をナノレベルで阻害することを明らかにした。有機合成化学全合成に関して(R)-および(S)-グリシドールから出発しトランスTHF環が連続した中間体の両エナンチオマーを持ち上げた。そのなかでTHF環を増やして行く合成法として1;アルケン部分のオゾン酸化によるアルデヒドへの変換、2;butenylmagnesium bromideを用いた求核付加、3;キラルな(R)-5-phenylpent-1-en-3-olとのcross-metathesis反応、4;2価Pd触媒による選択的環化のそれぞれ4段階の方法論を確立する事が出来た。そして、中間体からNHK反応およびメタセシス反応により左右両ユニットを連結する事が出来た。そしてgoniocinおよびcyclogoniodenin-Tともに全合成のルートはほぼ確立された。THF環が連続した場合のアルデヒドへの付加反応の立体化学の制御が困難であった。特に3つ連続した場合においては、収率が極端に悪く、また立体選択性にも問題が生じたため。最終年度は、純粋なgoniocin及びcyclogoniodenin-Tを精製し、抗がん活性試験に供し、活性を検証する。また、合成時に副生した、いくつかの誘導体も活性試験に提供し。構造と活性の相関を調べる。先の問題を解決する為には、キレート構造が関与しないアルデヒドへの付加反応を用いる方法で克服したいと考えている。およびcyclogoniodenin-Tの全合成を達成したが、スケールを上げてしっかりと物質を得る事。加えて、その異性体であるgoniocinの合成を達成し、これらの抗がん活性試験に供する事。主に消耗品に充てる、また、成果の発表のため一部旅費に割り当てる。
先天性心疾患の外科治療における流体力学的解析の応用

血行再建を要する先天性心疾患に対する代表的な手術手技として、肺動脈閉鎖もしくは狭窄に対する肺動脈の再建術と大動脈弓離断もしく縮窄に対する大動脈再建術が挙げられる。これらの疾患群では新生児期から乳児期に血行再建術を要することが多く、技術的にも困難で、成長に伴う再狭窄による再手術を余儀なくされる症例がある。本研究では、術前後の大動脈弓や肺動脈での血流動態を評価し、乱流などのもたらすエネルギー損失を計算した上で、理想的な形態での血行再建術法を解明し、さらには再手術適応基準を明確にすることで生命・生活予後を改善する外科的治療法を確立することを目的としている。まずは、左心低形成症候群および肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路術後患者での血流解析手法の確立を目標とした。A)左心低形成症候群および段階的手術を選択した肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路それぞれ10例ずつを29年度の結果を基に血流解析を行った。B)従来の各手術術式を比較検討し、最適な血流効率が獲得可能な手術術式を検討し、手術術式の標準化を図った。C)左心低形成症候群で大動脈に再手術を要した症例に対し術前後を比較し再手術適応基準、手術介入時期、手術法を明確にした。D)肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路で遺残病変の評価と手術介入の是非につき検討した。30年度と同様に術前データーの解析を続け、症例数を重ねることで至適術式の検討や再手術適応基準を明確にする。同時に従来の各手術術式を比較検討し、最適な血流効率が獲得可能な手術術式を検討する。A)左心低形成症候群および段階的手術を選択した肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路それぞれ5例を対象とし、術前後の造影CTを基にコンピューター血流シミレーションを行った。さらにMRI、心エコー検査、心カテーテル検査から得られた各種血流パラメーターをコンピューター血流シミュレーションで解析し、血流エネルギー損失を算出した。B)それぞれの解析結果を比較検討し、解析上の問題点を明確にした。C)コンピューター血流シミュレーションを用いて解析した結果を、実際の臨床結果と照らし合わせて検証し、血流解析手法の確立を行った。当初の計画通り、以下の目標が達成されたため。

A)左心低形成症候群および段階的手術を選択した肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路それぞれ10例ずつを29年度の結果を基に血流解析を行った。B)従来の各手術術式を比較検討し、最適な血流効率が獲得可能な手術術式を検討し、手術術式の標準化を図った。C)左心低形成症候群で大動脈に再手術を要した症例に対し術前後を比較し再手術適応基準、手術介入時期、手術法を明確にした。D)肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路で遺残病変の評価と手術介入の是非につき検討した。解析データの統計解析、結果報告を目標とする。つまり、以下の点を今後の推進方策とする。A)各疾患10例ずつを29年度の結果を基に血流解析を行う。B)従来の各手術術式を比較検討し、最適な血流効率が獲得可能な手術術式を検討し、手術術式の標準化を図る。C)左心低形成症候群で大動脈に再手術を要した症例に対し術前後を比較し再手術適応基準、手術介入時期、手術法を明確にする。D)肺動脈弁閉鎖・心室中隔欠損・主要体肺動脈側副血行路で遺残病変の評価と手術介入の是非につき検討する。30年度と同様に術前データーの解析を続け、症例数を重ねることで至適術式の検討や再手術適応基準を明確にする。同時に従来の各手術術式を比較検討し、最適な血流効率が獲得可能な手術術式を検討する。参考文献として必要な書籍が年度内に入手不可能であったため、残金が発生した。今年度には入手可能なため、この残金を使用予定である。
モノクローナル抗体遺伝子解析による糖鎖認識機構の研究

糖鎖構造を認識する抗体として新たにHanganutziu-Deicher(HD)抗原として知られているN-glycoryl型シアル酸をふくむガングリオシドに対するモノクローナル抗体を作製した。HD抗原に対する抗体はシアル酸がN-glycoryl型であるガングリオシドGM3、シアリルパラグロボシド(SPG)、i-活性ガングリオシドのそれぞれとサルモネラ菌のリポ多糖体をリポソーム膜上に再構成して免疫したマウスの脾臓細胞から作製した。GM3およびSPGで免疫した個体からはシアル酸のN-acetyl型、N-glycoryl型の両方を認識する抗体がとれた。これに対してN-glycoryl型シアル酸をもつi-活性ガングリオシドを免疫した個体からはN-glycoryl型シアル酸をもつi-活性ガングリオシドのみを認識するモノクローナル抗体株(SHS-1)が確立できた。この抗体は通常の糖鎖抗原に対するモノクローナル抗体が新鮮な凍結切片でしか組織を染めることができないのに対し、ヒト大腸癌のパラフィン切片が高率に染まった。パラフィン切片でHD抗原を検出できることは、HD抗原の癌抗原としての役割の解明のみならず、病理学診断学的にも有用な抗体と考えられる。抗体遺伝子の解析をアシアロGM1に対するモノクローナル抗体とSHS-1についておこなった。細胞から抗体の可変領域遺伝子をmouse SvFcmoduleでクローニングし、塩基配列の決定とリコンビナント抗体として大腸菌に発現させることを試みている。アシアロGM1に対する抗体では、H鎖がマウスのgerm line遺伝子と、L鎖がデキストランに対する抗体の遺伝子と一致したものと、もう一組のかなり相同性の高い遺伝子配列が検出された。これらの遺伝子を大腸菌でファージ抗体として発現させる系の確立を検討中であるが、活性の強い抗体はまだ得られていない。SHS-1の遺伝子も可変領域をmouse SvFc moduleでクローニングし、分泌型の単鎖抗体として発現させるシステムの構築を模索しているが、こちらも現在のところ十分な活性をもつリコンビンナント抗体の作製に成功していない。
南都における廃仏毀釈後の資料動態に関する調査研究

現在東大寺図書館に存在する中村準一寄贈文書について、調査研究をおこなった。その結果、中村家とは近世興福寺の唐院・新坊に仕えた家柄であり、その唐院・新坊に関する文書群であることが明確となった。時期は江戸時代中期明治時代のものがほとんどである。特に明治維新時の詳細な日記が存在することが判明し、廃仏毀釈時の興福寺の動向が分かることは注目される。また、東大寺所蔵の「東大寺大勧進文書集」について検討を加え、この資料が、江戸時代後期の写本だが、近代に散逸した古写本を写したもので、鎌倉時代前期東大寺の基礎資料であることを指摘した。(1)本研究が目指す全体的な構想は、南都の古寺社が所蔵してきた歴史資料について、それぞれの資料群の伝来過程を明らかにし、資料群の性格を究明する点にある。本研究課題ではその一階梯として、近代以後に、資料群の保管場所・管理体制等がいかに変化したか、すなわちその動態を跡づける。特にまずは、本来伝来した場所から流出した状態で、現在保管されている資料群の性格を、明らかにせんとするものである。現在、南都の寺社には未整理の資料が多く存在しているが、それらは、近世以前には別々に伝来した資料群が、混在した状態になっているのが普通である。それらは大きく分けると、(1)その寺社本体に伝来した資料群・(2)寺社の塔頭に伝来した資料群・(3)近代に他の寺社から流入した資料群の三種類に分類できる。本研究ではまずは、(3)、さらには(2)を詳しく調査研究し、それらの資料群の性格を明らかにしたい。そのような研究は、(3)・(2)の資料群自体を明らかにするとともに、(1)を抽出する作業ともなるはずである。研究対象は、広く南都の古寺社を含むが、重点的に対象とするのは東大寺であり、それに次ぐのは興福寺である。(2)そこでまずは、東大寺図書館所在の中村準一寄贈文書に関する調査研究を行なう。これは、上記の(3)にあたり、近代に東大寺に流入した資料で、興福寺に関係する内容を持つ。その後、(2)東大寺の塔頭に伝来したと思われる資料を調査し、さらには(1)東大寺本体に伝来した資料に及ぶ。また、興福寺についても(3)近代に流入した資料群・(2)塔頭に伝来した資料群を分別して調査する。また、他の寺社についても資料の実態把握に努めるとともに、必要に応じて調査をおこなう。今年度は研究の初年度であり、東大寺図書館にて3回の調査を実施した。1回あたり5日間、計15日間である。調査対象は、主として中村準一寄贈文書である。中村準一寄贈文書は現在、新修東大寺文書聖教の中に全部で9函を把握しているが、その中でまずは新修東大寺文書聖教第15函を調査した。3回の調査で、第15函全点のラベル貼り・パソコンへのデータ入力を終了した。その内容は、江戸時代後期から明治20年頃までの、中村家に関わる古文書類だった。江戸時代には、中村家は興福寺の唐院・新坊に仕えており、その関係で、興福寺領に関する史料が多く存在した。その中には、例えば江戸時代奈良町の号所に関する史料も多く含まれており、号所の実態を研究する上などでも注目される史料である。また、明治維新期の古文書も多く含まれており、明治維新時における興福寺・春日社関係史料としても興味深いものだろう。さらに、その後明治時代に中村家が神官などを務めていることも判明する。近世興福寺で実務を担当した、その実務の内容と、近代以後の転変を示す好史料といえる。また来年度には、中村準一寄贈文書の続きとして、新修東大寺文書聖教第35函以下を調査する予定である。今年度、調査に先行して粗分類を行なったところ、第35函には江戸時代後期の日記が入っていた。ほぼ連年に渉って遺存しており、極めて詳細な内容を有しているので、当該時期の興福寺・奈良関係の史料として重要なものと思われる。以上の調査は、ラベル貼り・パソコンへのデータ入力を優先して実行しているが、一部はマイクロカメラによる写真撮影も実施している。初年度は順調に調査を始めることができたところである。今後、さらに調査研究を進め、理解も深めていく必要がある。2年目の本年度は、昨年度に引き続き東大寺図書館にて調査を実施した。また、新たに把握した史料の検討をおこなった。東大寺図書館での調査は、昨年度に引き続き、主として新修東大寺文書聖教の中村準一寄贈文書についておこない、第35函・第43函・第44函・第56函・第75函・第93函について、ラベル貼り・パソコンへのデータ入力を終了した。また、第2函の戒壇院関係文書の分類と一部データ入力をおこなった。

中村準一寄贈文書については、第35函・第56函に、文政7年(1824)から明治6年(1873)に及ぶ日記の存在を確認した。興福寺の唐院・新坊に仕えた中村家で記した日記であり、この時期の興福寺・奈良の動向を示す貴重な史料である。また、第2函の戒壇院関係文書については、中世後期の収納帳など、戒壇院の経済に関して興味深い史料が存在したが、保存状態が悪く、どのように取り扱うかは検討課題として残った。一方で、調査によって把握した新修東大寺文書聖教のうち、興味深い内容を持つものの検討をおこなった。中村準一寄贈文書では、明治維新期の日記の一部翻刻を開始した。また、中村準一寄贈文書以外の史料についても、第2函1括1号の東大寺料国周防国文書集を翻刻して、校訂と内容の検討作業をおこなっている。この史料は鎌倉時代の東大寺大勧進の基本史料となりうる内容を持っており、釈文・解説の公表に向けて準備しているところである。2年目の本年度は、中村準一寄贈文書の調査がかなり進捗した。今後はその調査をさらに推し進めると同時に、内容を検討し、また他の資料群についても、調査検討を加える必要があるだろう。3年目の本年度は、引き続き新修東大寺文書聖教の中村準一寄贈文書の調査を続行し、新修東大寺文書聖教の98函・99函について、ラベル貼り・パソコンへのデータ入力を終了した。中村準一寄贈文書は、近世興福寺の唐院・新坊に仕えた中村家に伝来した資料群だが、今年度で、一通り最後まで調査したことになる。そしてまた、その中に存在する明治維新期の日記等について、一部の翻刻を行なった。中村準一寄贈文書については、今年度までで基礎的な整理は一応行なったので、その成果のとりまとめと、さらなる内容の検討が、今後の課題である。また、新修東大寺文書聖教第2函1括1号については、従来、東大寺料国周防国文書集と呼称して検討を進めてきたが、今年度、更に詳しい検討を実施し、東大寺大勧進文書集と改称して、釈文・解説・論考を雑誌『南都仏教』に掲載した。この東大寺大勧進文書集は、鎌倉前期から中期、東大寺大勧進のもとに集積された文書集であり、東大寺大勧進・東大寺再建事業に関する基礎史料であると同時に、鎌倉中期の国衙・幕府・在地社会等に関する、興味深い内容を含んでいる。時期は初代大勧進である重源の没後、第二代の栄西、第三代の行勇の時期のものが大半を占める。今回の史料紹介により、それらの研究がますます進展することが期待される。3年目の本年度は、中村準一寄贈文書の調査のメドがつき、東大寺大勧進文書集については研究成果の公表にこぎ着けた。今後は、中村準一寄贈文書の内容検討を更に進めると同時に、新修東大寺文書聖教のうち、本来東大寺に伝来していた資料群について、整理を進めていく必要があるだろう。
硬組織移植再生医学の効率化のためのデフェンシンの発現調節

硬組織移植再生を行うにあたり,感染予防と治癒促進を効率良く行うことは,成否を分ける重要な要因となっている。抗菌ペプチドであるデフェンシンは、非免疫的な生体防御に関係すると報告され,抗菌、抗ウイルス、抗真菌など、幅広い作用が報告されている。しかし,本実験により感染の無いマウスの長管骨の単純骨折部位周囲および骨内に生じた嚢胞にも高濃度のαデフェンシンの発現を認め,βデフェンシンも同様に骨内に生じた嚢胞マウスに移植した上皮癌細胞などにも発現が認められている。これまでの多くの研究は生体防御機能ばかりに注目され,デフェンシンの発現が宿主側の細胞に及ぼす影響については,ほとんど注目されてこなかった。本実験から,ヒト由来ケラチノサイト(NHEK)とヒト扁平上皮癌細胞(HSC-4)とを共存培養することでHBD-2が上昇することを明らかにした。また,高濃度なHBD-2(0.01mM)の存在下ではヒト由来ケラチノサイト(NHEK)のDNA合成は影響を受けないが,分裂活性が低下することが明らかになった。これはセルサイクルにおいてS期には影響しないがM期に移行することを阻害する事で分裂活性の低下を引き起こすことが解明された。われわれが以前行った研究より、αおよびβデフェンシンがラット肥満細胞から最も強力であると思われるヒスタミン遊離作用をもつことを報告してきた。このことから移植等により異なる種類の細胞が接することにより,移植部位でHBD-2の濃度が上昇し,その周囲にヒスタミン遊離による炎症が生じるだけでなく,宿主側の正常細胞の増殖を低下させる可能性が示唆された。以上のことから、抗菌作用を失わないで細胞の分裂活性に影響を与えない範囲にデフェンシンの発現を調整することができれば,硬組織移植の大きな鍵をにぎることが示唆された。平成14年度は、ヒトロ腔癌(扁平上皮癌)組織におけるm-RNAの遺伝子発現をhuman-βdefensin-2(HBD-2)のIn Situ hybridization用プローブ(アメリカUCLA,Prof.Ganz提供)及びhuman-βdefensin-3(HBD-3)のプローブ(北海道医療大学安彦先生提供)を用いて研究を行った。その結果、癌組織や癌組織に隣接した正常組織に,著明な遺伝子発現の上昇がみられると共に,免疫組織科学的手法によりタンパクの発現も同時に上昇していることが明らかにされた。また,正常ヒト表皮角化細胞及び,ヒト口腔扁平上皮癌細胞を用いて両細胞の細胞増殖に対するデフェンシンの影響について検討(Anticancer Res,2003年in press)を行った。生体内における初期免疫反応に関与していると示唆される抗菌ペプチドであるHBD-2やHBD-3のデフェンシン類がヒト口腔癌組織中に発現が確認できたことから、胃ガンにおけるピロリ菌や,乳頭腫におけるパピローマウイルスの関与のように、口腔癌(扁平上皮癌)の発現に何らかの細菌もしくはウイルスが関与している可能性が示唆された。今後は、その他のがんや骨肉腫などの腫瘍についても検討する予定である。また,デフェンシン類はヒスタミン遊離作用があるため、まだ未報告のHBD-3のヒスタミン遊離作用についても調べていく予定である。(申請者はHBD-2のヒスタミン遊離作用については、報告。Asia J Oral & Maxillofac Surg 2003年in press)。

また,顎嚢胞中に高濃度のデフェンシンを著者ら(Oral Surg Oral Med Oral Pathol Endodo Oral Radiol,90;78-81,2000)が見い出したことから、デフェンシンは,ヒスタミンの様な炎症性サイトカイン遊離作用を持つことにより嚢胞周囲骨の吸収を促進し,硬組織である骨内において嚢胞形成に関与している可能性が示唆され,その作用についても今後研究していく予定である。硬組織移植再生を行うにあたり,感染予防と治癒促進を効率良く行うことは,成否を分ける重要な要因となっている。抗菌ペプチドであるデフェンシンは、非免疫的な生体防御に関係すると報告され,抗菌、抗ウイルス、抗真菌など、幅広い作用が報告されている。しかし,本実験により感染の無いマウスの長管骨の単純骨折部位周囲および骨内に生じた嚢胞にも高濃度のαデフェンシンの発現を認め,βデフェンシンも同様に骨内に生じた嚢胞,マウスに移植した上皮癌細胞などにも発現が認められている。これまでの多くの研究は生体防御機能ばかりに注目され,デフェンシンの発現が宿主側の細胞に及ぼす影響については,ほとんど注目されてこなかった。本実験から,ヒト由来ケラチノサイト(NHEK)とヒト扁平上皮癌細胞(HSC-4)とを共存培養することでHBD-2が上昇することを明らかにした。また,高濃度なHBD-2(0.01mM)の存在下ではヒト由来ケラチノサイト(NHEK)のDNA合成は影響を受けないが,分裂活性が低下することが明らかになった。これはセルサイクルにおいてS期には影響しないがM期に移行することを阻害する事で分裂活性の低下を引き起こすことが解明された。われわれが以前行った研究より、αおよびβデフェンシンがラット肥満細胞から最も強力であると思われるヒスタミン遊離作用をもつことを報告してきた。このことから移植等により異なる種類の細胞が接することにより,移植部位でHBD-2の濃度が上昇し,その周囲にヒスタミン遊離による炎症が生じるだけでなく,宿主側の正常細胞の増殖を低下させる可能性が示唆された。以上のことから、抗菌作用を失わないで細胞の分裂活性に影響を与えない範囲にデフェンシンの発現を調整することができれば,硬組織移植の大きな鍵をにぎることが示唆された。
先天性心疾患モデルラット胎仔培養による心奇形発生機序の解明

1.WKY/NCrjラットおよび正常コントロールラットの第6動脈弓の形態について(1)胎生11.5日のWKY/NCrjおよびコントロールラットの胎仔を48時間培養し、第6動脈弓の発生を実体顕微鏡下で経時的に観察した結果、この期間では両者に形態的な差を認めなかった。これより長い期間培養された胎仔は、同日令の子宮内発育した胎仔と比べて明らかに小さく、この研究には使用できなかった。(2)神経堤細胞、あるいはそれの誘導に関与すると考えられるマーカー(HNK-1、N-CAM、ファイブロネクチン、サイトタクチン、テネイシン)の第6動脈弓内における分布について検討した結果、いずれのマーカーも胎生11.5から13.5日の両系統のラット胎仔において差を示なかった。胎生14.5日には、WKY/NCrjラット胎仔の第6動脈弓はコントロールに比して低形成になることが確認されたが、これらのマーカーの分布に差を認めなかった。N-CAMは前腸周囲の神経叢から第6動脈弓、さらに第3、4動脈弓(動脈幹)へとつながる一連の鎖として分布を示した。これは、いずれの系の胎仔においても第6動脈弓が神経堤細胞の遊走路となっていることを示しているが、この経路で生じる異常が心奇形発生の主たる要因ではないことを示唆している。以上の結果から、WKY/NCrjおよびコントロールラットの第6動脈弓の形態や神経堤細胞に関するマーカーの分布に差を認めるに至らず、第6動脈弓へのマイクロインジェクションによる検討は行なわなかった。子宮内発育した胎生14.5日以後のWKY/NCrjラットにおける第6動脈弓の低形成は、動脈幹分割の異常による二次的な環境動態の変化の結果であると考えられた。今後、動脈幹へのマイクロインジェクションにより動脈管分割に関与する神経堤細胞の遊走阻止を試み、心奇形ができるかどうか研究する予定である。(1),胎生9.5日のWKY/NCrjおよびコントロールラットを48時間培養し実体顕微鏡で観察したが、その間に6動脈弓を同定することはできなかった。そこで、胎生11.5日のラットで培養を行なったところ、12時間後(胎生12日相当)にWKY/NCrj、コントロールのいずれのラットにも第6動脈弓を確認することができた。この時点では、両者の第6動脈弓に形態的な差を認めなかった。しかし、胎生14.5日には正常ラットに比してWKY/NCrjラットでは明らかに第6動脈弓が低形成であった。これは、WKY/NCrjラットの心・動脈幹奇形発生に第6動脈弓の低形成が関与していることを証明し得たとして評価できる。(2),全胎仔培養を48時間以上続けると、子宮内発育した相当日齢の胎仔より発育が悪く、48時間が全胎仔培養の限界であった。2.抗HNK-1抗体(神経堤細胞のマーカー)および抗N-CAM(神経組織の誘導因子)抗体による免疫組織化学WKY/NCrjラットと正常ラットの第6動脈弓の太さに明らかな差がみられる以前(胎生13.5日)の胎仔で心臓の連続切片を作製し、抗HNK-1抗体で染色した。両系統のラットとも第4、第6動脈弓近傍に多数の抗HNK-1陽性細胞がみられたが、第6動脈弓には明らかな陽性細胞は確認できなかった。一与、両系統のラットで抗N-CAM抗体の検出を試みたところ、いずれのラットでも第6動脈弓から動脈幹にかけて陽性であった。

これより、動脈幹の発生に神経堤細胞を含めた神経組織が誘導されることが推測されるが、両系統のラットで、どの時期にどの細胞が第6動脈弓に進入するかを詳細に検討し、その差異を明らかにすることが今後の課題と考えられた。(1)胎生11.5日のラットで培養を行ったところ、12時間後(胎生12日相当)にWKY/NCrj、コントロールのいずれのラットにも第6動脈弓を確認することができた。この時点では、両者の第6動脈弓に形態的な差を認めず、さらに培養48時間後の胎仔(胎生13.5日相当)にも形態的な差を認めなかった。(2)全胎仔培養を48時間以上続けると、子宮内発育した相当日齢の胎仔より発育が悪く、48時間が全胎仔培養の限界であった。2.第6動脈弓内における神経堤細胞、あるいはそれの誘導に関与するマーカー(HNK-1、N-CAM、ファイブロネクチン、サイトタクチン、テネイシン)の分布(免疫組織化学的検討)WHY/NCrjラットと正常ラットの第6動脈弓の太さに明らかな差がみられる以前(胎生11.5-13.5日)の胎仔では、第6動脈弓にこれらのマーカーは陽性で、分布のパターンについて差はみられなかった。特に、N-CAMは前腸周囲の神経叢から第6動脈弓を経て動脈幹に至る一連の分布を示した。これより、動脈幹の発生に神経堤細胞を含めた神経組織が誘導されることが推測されたが、第6動脈弓はその重要な遊走路となっていることが示唆された。以上より、本研究で、WKY/NCrjラットでも第6動脈弓の発生は正常ラットと同様であることが明らかにされた。しかし、胎生14.5日には正常ラットに比してWKY/NCrjラットでは明らかに第6動脈弓が低形成てせあることから、WKY/NCrjラットの動脈幹の不均等な分割により二次的な循環動態の変化が生じ、第6動脈弓が低形成となる可能性を示したとして評価できる。今後、動脈幹の分割に関与する神経堤細胞の分布や遊走経路について検討し、マイクロインジェクションを用いて心奇形の発生や阻止の実験を試みる予定である。
正確な小線源治療を担保するリアルタイムIn vivo dosimetryの開発

In vivo dosimetryの方法として、当初プラスチックシンチレーションファイバーを考えていたが、設定がなかなか難しく、接触不良などから、折角放射線が当たってそれをプラスチックシンチレーションファイバーで光に変換しても全てを電位に変換できない状況が続いている。そこで、かわりに、microMOSFETとゲル線量計を考え、環境設定を行っている。microMOSFETは通常の治療用のアプリケータの中に挿入できるサイズなので、本当に測定したい部位に線量計専用のアプリケータを刺入・留置することができる。また、ファントムを作成し、それに組織内刺入を行い、照射をするための設定を行った。ファントムにアプリケータを刺入できるような材質の選定に苦労し、実験はやや遅れているが、CT値を参考に、より腫瘍や正常組織に近い材質を探して試している。不均質補正を行うソフトウェアを用いて正常組織に当たった放射線の量を正確に把握する試みを行った。治療用のアプリケータからガンマ線を照射するが、実際の口腔癌の患者さんに治療を行った時には、腫瘍も周辺組織もすべて水として計算し、腫瘍および正常組織への照射線量を算出していた。しかし、不均質補正を行うとより正確になる。そこで、とくに金属などの遮閉体を腫瘍と正常組織の間に置いて治療を行った症例に着目し、その金属がどれくらいガンマ線を遮蔽したかを算出した。近々学会で発表予定であり、現在論文の方も同時並行で執筆中である。当初プラスチックシンチレーションファイバーを考えていたが、設定がなかなか難しく、接触不良などから、折角放射線が当たってそれをプラスチックシンチレーションファイバーで光に変換しても全てを電位に変換できない状況が続いている。そのため、実験が遅れている。microMOSFETとゲル線量計を考え、環境設定を行っている。microMOSFETは通常の治療用のアプリケータの中に挿入できるサイズなので、ファントムに治療用の治療用アプリケータを刺入し、次に関心領域として定められた位置にアプリケータを刺入し、その中にmicroMOSFETを挿入し、線量を測定する。ゲル線量計なら直接アプリケータを刺入すれば、その周囲に付与された線量を算出することが出来る。ファントムにアプリケータを刺入できるような材質の選定に苦労し、実験はやや遅れているが、CT値を参考に、より腫瘍や測定したい正常組織に近い材質を探して試している。当該年度については、放射線治療物理学の研究(In vivo dosimetry:リアルタイム実測)を行うための線量計の機器の選別に大変困難があった。当初考えていたプラスチックシンチレーションファイバーは、サイズは理想的であるが、放射線量を光で感知して電位に変換し数値化する過程をいかにうまく行うかに問題があり、まだ克服できていない。そこで、現時点では半導体線量計など別のもので、高線量率小線源治療に応用可能な即時性のある極小なものを探している。一つの案として、MIDSOF線量計を見つけたため、その購入準備をしている。平成30年度は、その条件設定や測定能力が、我々の実際には治療に用いるガンマ線のエネルギーや線量に合っているかを実験する予定である。また、ガンマ線の不均質性に対する実測研究も行った。共同研究者5施設の協力を得て、実験モデルを立案し、測定するための線量計の準備や、MIXDPなどの吸収能力のはっきりしたものを各施設の協力で用意した。その実験系をCTにより三次元画像治療計画化して、後日不均質補正ソフトウェアが使用できるようになった際に計算値が算出できるようにデータを画像化した。タングステン、鉛のガンマ線の遮蔽能力を測定した。タングステンには柔らかさを得るための混入物によって2種類を用意し、その遮蔽能力の違いを評価した。そして、実臨床でタングステンを最も導入しやすい疾患である舌癌の組織内照射について、舌の浮腫による測定誤差を減らすためのアプリケータ刺入技術を開発したため論文化(Journal of contemporary brachytherapyした。現在、海外英文誌に投稿中である。当該年度については、研究を行うための線量計の機器の選別に大変困難があった。そこで、現時点では別の極小線量計を見つけ購入準備をしている段階であり、遅れている。また、ガンマ線の不均質性に対する研究は論文化する予定だがまだできていない。また、実臨床でタングステンを最も導入しやすい疾患である舌癌の組織内照射について、舌の浮腫による測定誤差を減らすためのアプリケータ刺入技術を開発したため論文化(Journal of contemporary brachytherapyした。現在、海外英文誌に投稿中であり、まだアクセプトされていない。

不均質補正を行うソフトウェアを用いて正常組織に当たった放射線の量を正確に把握する試みを行った。治療用のアプリケータからガンマ線を照射するが、実際の口腔癌の患者さんに治療を行った時には、腫瘍も周辺組織もすべて水として計算し、腫瘍および正常組織への照射線量を算出していた。しかし、不均質補正を行うとより正確になる。そこで、とくに金属などの遮閉体を腫瘍と正常組織の間に置いて治療を行った症例に着目し、その金属がどれくらいガンマ線を遮蔽したかを算出した。近々学会で発表予定であり、現在論文の方も同時並行で執筆中である。当初プラスチックシンチレーションファイバーを考えていたが、設定がなかなか難しく、接触不良などから、折角放射線が当たってそれをプラスチックシンチレーションファイバーで光に変換しても全てを電位に変換できない状況が続いている。そのため、実験が遅れている。先述したように、当該年度については、研究を行うための線量計の機器の選別に大変困難があった。そのため別の極小線量計を見つけ購入準備をしているが、平成30年度は、線量計は素子が消耗品であるため予算と調整しながらその条件設定や測定能力が、我々の実際には治療に用いるガンマ線のエネルギーや線量に合っているかを実験する予定である。また、ガンマ線の不均質性に対する計算ソフトウェアを用いて計算値と実測値との比較を行い信頼できるデータを蓄積したいと考えている。そして、研究と関係する臨床データも逐次論文化する予定である。microMOSFETとゲル線量計を考え、環境設定を行っている。microMOSFETは通常の治療用のアプリケータの中に挿入できるサイズなので、ファントムに治療用の治療用アプリケータを刺入し、次に関心領域として定められた位置にアプリケータを刺入し、その中にmicroMOSFETを挿入し、線量を測定する。ゲル線量計なら直接アプリケータを刺入すれば、その周囲に付与された線量を算出することが出来る。ファントムにアプリケータを刺入できるような材質の選定に苦労し、実験はやや遅れているが、CT値を参考に、より腫瘍や測定したい正常組織に近い材質を探して試している。当該年度については、研究を行うための線量計の機器の選別に大変困難があった。当初考えていたプラスチックシンチレーションファイバーは、サイズは理想的であるが、放射線量を光で感知して電位に変換し数値化する過程をいかにうまく行うかに問題があり、まだ克服できていない。そこで、現時点では別の極小線量計を見つけ購入準備をしている段階であり、購入などの使用額の支出が遅れている。平成30年度の未使用額(1,867,125円)については、研究計画の変更により研究の進捗が遅れており、次年度使用額が生じたためで、令和1年度は以下の研究を実施する予定であり、それらの費用として充てる予定である。まず、MOSFETの照射実験を行う予定である。
文化・制度的環境がスポンサーシップ関係に与える影響の検証

本研究の目的は、スポンサーシップ契約にかかる関係性に、文化・制度的環境があたえる影響の程度を明らかにすることである。既存研究は当該契約関係をミクロ視点で捉え、良好な関係性の構築に必要なのは収益性や信頼性といった組織の内的要因だと理解してきた。しかしメゾ視点からみると、組織は業界や地域文化といった外的環境の中に生息しており、その影響から逃れられないはずであるが、こうした点について研究がなされていない。そこで本研究では、外的要因がスポンサーシップ関係に与える影響の程度を、事例分析により研究する。平成29年度には事例分析の前段階として、調査対象となるクラブの選定作業を行った。これに対して、平成29年度に絞り込んだ特徴的な2つのクラブに対して、平成30年度においては定性分析を実施しようとした。しかし、当初想定したルートを通じてインタビュー調査の協力をクラブに対して試みたが、かなわなかった。その理由は、研究としては重要なことは理解できたが、業務上回答しづらい質問が多いため協力できないというものであった。ただし質問を大幅に練り直せば回答可能性があるかもしれないという状況であったため、調査協力再依頼のための調整を実施した。また平成30年度には、平成29年度に執筆することができなかった、本研究の分析枠組みに関するレビュー論文を完成させる計画があったが、これを完成させ学術誌に掲載させた。平成29年度に絞り込んだ特徴的な2つのクラブに対して、平成30年度においては定性分析を実施しようとした。現在、インタビュー調査を実施するための再交渉を行っているものの、まだインタビュー調査が実現していない。その結果、研究が遅れている。平成30年度においては、これまで構築した分析枠組みに基づき、事例分析を実施する。ただし事例分析に際しては、新たなインタビュー調査候補の再選定にとりくむ。具体的には、引き続き2クラブに対してインタビュー調査実施のための再交渉を行いつつ、あわせて、平成29年度に実施した定量分析と同様の分析を新たなサンプルや測定軸を用いて実施することで、新たなインタビュー調査候補をリストアップする。そしてこの候補に対してインタビュー調査を実施する。収集されたデータは、定性分析ソフトMAX-QDAにかけてコーディングし分析する。さらに、分析結果を国内外を学術誌に投稿する。ただ、平成29年度には事例分析の前段階として、調査対象となるクラブの選定作業を行った。具体的には、日本、フランス、イギリスのプロサッカークラブ36組織のデータを収集・分析し、外的要因が強く働いている事例を探した。分析の結果、まず、スポンサー契約金額を増加させられるかはクラブの競技力という組織の内的要因であることが基本的な条件であることが確認された。この傾向は、日本のクラブにももちろん当てはまり、とくにフランスとイギリスのクラブで顕著であった。しかしそのような基本的条件の中、クラブの競技力が高くないにもかかわらず、契約金額を着実に増加させていたのが2つの日本のクラブであった。興味深いのが一方はいわゆる「親企業」が存在するクラブであり(外的要因が大きくスポンサーシップ契約に影響する可能性が高い)、もう一方は存在しないクラブである(外的要因が影響する可能性が低い)ということである。これら、フランスおよびイギリスの基本的条件に沿ったクラブと、この基本から外れる例外的クラブのスポンサーシップ契約プロセスを、平成30年度以降に比較することで、スポンサーシップ関係に外的要因がどのように影響するのかが明らかにできる。平成29年度には事例分析の前段階として、調査対象となるクラブの選定作業を行う計画であった。具体的には、日本、フランス、イギリス、ドイツのプロサッカークラブのデータを収集し、統計分析を実施したうえで、調査にふさわしい特徴的なクラブを絞り込むという計画であった。しかし、データ収集作業が難航してしまった。連携していた海外大学の研究者とともにデータ収集に取り組んだが、なかなか有用なデータを集めることができなかった。下期に入った際、ヨーロッパのクラブについて組織データを蓄積・販売する業者を発見したが、日本の組織および研究機関との契約が初めてということで契約交渉に時間がかかり、データ収集の完了が3月になってしまった。現在では分析を終え、遅れを若干の程度におさえることができた。またこうしたデータ収集作業における困難のため、当初計画していたレビュー論文の執筆もできなかった。

これに対して、平成29年度に絞り込んだ特徴的な2つのクラブに対して、平成30年度においては定性分析を実施しようとした。しかし、当初想定したルートを通じてインタビュー調査の協力をクラブに対して試みたが、かなわなかった。その理由は、研究としては重要なことは理解できたが、業務上回答しづらい質問が多いため協力できないというものであった。ただし質問を大幅に練り直せば回答可能性があるかもしれないという状況であったため、調査協力再依頼のための調整を実施した。また平成30年度には、平成29年度に執筆することができなかった、本研究の分析枠組みに関するレビュー論文を完成させる計画があったが、これを完成させ学術誌に掲載させた。平成29年度に絞り込んだ特徴的な2つのクラブに対して、平成30年度においては定性分析を実施しようとした。現在、インタビュー調査を実施するための再交渉を行っているものの、まだインタビュー調査が実現していない。その結果、研究が遅れている。平成29年度に絞り込んだ特徴的なクラブに対して、平成30年度においては定性分析を実施する。具体的には、雑誌・新聞記事の収集、またインタビュー調査を実施して、どのようなプロセスを経て、そしてどのような理由でスポンサーシップの契約額を増大させていったのか、これらクラブを比較検討する。また平成29年度に執筆することができなかったレビュー論文を完成させ、国内外のスポーツマネジメント研究雑誌に投稿する。平成30年度においては、これまで構築した分析枠組みに基づき、事例分析を実施する。ただし事例分析に際しては、新たなインタビュー調査候補の再選定にとりくむ。具体的には、引き続き2クラブに対してインタビュー調査実施のための再交渉を行いつつ、あわせて、平成29年度に実施した定量分析と同様の分析を新たなサンプルや測定軸を用いて実施することで、新たなインタビュー調査候補をリストアップする。そしてこの候補に対してインタビュー調査を実施する。収集されたデータは、定性分析ソフトMAX-QDAにかけてコーディングし分析する。さらに、分析結果を国内外を学術誌に投稿する。このため、計画していたインタビュー調査費、また分析結果を公表するうえで必要な経費の執行ができなかった。これらについては平成31年度に執行する。
C_<60>を触媒活性中心にもつ多機能分子システムの構築とそれを用いた効率的化学変換

1.γ-シクロデキストリンーバイキャップ型C_<60>^<2->("C_<60>^<2->")の定量的発生と触媒機能10%含水DMSO中にトルエン包接Bicapped C_<60>(24水和物,1)と過剰のNaBH_4を加えるとBicapped C_<60>^<2->("C_<60>^<2->")が定量的に生成する。この溶液にアセトフェノンを加え,室温で60分間反応させた後,エーテルで抽出し,エーテル層のガスクロマトグラフから対応するカルビノールが定量的に生成することを見い出した(TON10)。ピナコールの生成は全く認められなかった。1に対し,過剰のアセトフェノン及びNaBH_4を加えることにより,反応が触媒的に進行することが見い出された。NaBH_4のみを還元剤として用いるcontrol実験から本還元がBicapped C_<60>^<2->により起ることを確かめた。アセトフェノンのほか,各種のケトン(例えば,4-メチルアセトフェノン,1-及び2-アセトナフトン,アセト酢酸エチル)が触媒的還元反応をうけ対応するカルビノールに変換された。また,>C=C<も本触媒により還元されることをCH_2=CHCN→CH_3CH_2CNの生成から確認した。2.γ-シクロデキストリンーバイキャップ型C_<60>^<1->("C_<60>^<1->")の定量的発生と還元機能包接されたトルエンを除いたBicapped C_<60>(1)水溶液に,まずFeCl_2,ついでNaOHを加えると定量的にBicapped C_<60>^<1->("C_<60>^<1->")(λmax1080nm,ε8600)を生成する。この溶液にトリフェニルテトラゾリウム塩(2,無色)を加えると定量的に対応するホルマザン(3,深紅色)に還元されることを見い出した。control系(γ-CyD+FeCl_2+NaOH)では全く本反応は認められなかった。従って,本生成物は1のcavityに包接されたテトラゾリウム塩へのBicapped C_<60>^<1->からの電子移動により生じたものと考えられる。3.まとめBicapped C_<60>^<n->(n:1及び2)の定量的発生法を確立し,"C_<60>^<1->"ではテトラゾリウム塩のホルマザンへの定量的還元が起ることを見い出した。特筆すべきは,"C_<60>^<2->"により>C=C<及び>C=Oの触媒的還元が起ることを見い出したことである。今後は,"C_<60>^<n->"のnを選択的に発生させることにより,X≡Y,X-Y等の還元的開裂研究を行う予定である。また,不斉還元ついては現在鋭意研究中である。3.まとめ

Bicapped C_<60>^<n->(n:1及び2)の定量的発生法を確立し,"C_<60>^<1->"ではテトラゾリウム塩のホルマザンへの定量的還元が起ることを見い出した。特筆すべきは,"C_<60>^<2->"により>C=C<及び>C=Oの触媒的還元が起ることを見い出したことである。今後は,"C_<60>^<n->"のnを選択的に発生させることにより,X≡Y,X-Y等の還元的開裂研究を行う予定である。また,不斉還元ついては現在鋭意研究中である。
化合物半導体ウェーハ加工に伴う研磨屑の回収・再利用に関する基礎的研究

本研究は、半導体の研磨屑の中から、特定の粒径・導電型をもつ結晶微粒子を分離回収するためのアイデアの実証を目的としている。特に、移動体通信の普及に伴って生産量が急増しているガリウムヒ素(GaAs)について、その研磨屑の基礎物性を明らかにするとともに、接触帯電現象を利用して導電型の異なる結晶粒の選別可能性について理論的に検討した。主要な成果は以下の通りである。(1)ラップ工程(砥粒:アルミナJIS#1500)で排出されたGaAs研磨屑からアルミナを遠心分離により除去した微結晶粒を、低圧インパクタ装置を用いて、12段階(中心粒径の公称値:0.01μm4.6μm)に分級した。(2)フォルミネッセンス(PL)法により、微結晶粒のバンド端発光を測定した。n型では、公称粒径値が0.5μm以下のグループにおいて、バンド端発光が高エネルギー側にシフトした。これに対して、p型結晶では明確なピークエネルギーシフトは観測されなかった。(3)原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、サブ100nm領域で結晶粒の形状評価を行った。この結果、公称粒径0.5μm以下の試料においては捕集領域周辺部に、公称値よりも1桁以上小さな粒径をもつ結晶粒が多数存在することが明らかになった。この結果と、表面空乏層厚がp型よりもn型で大きくなる事実とから、(2)のPLの実験結果を半定量的に説明することができる。(4)接触帯電の理論的な検討を行った。その結果、表面準位密度を10^<12>cm^<-2>程度以下にできれば、接触帯電現象を用いて導電型の異なるGaAs結晶粒を選別することが可能になることを明らかにした。実現方法として、多硫化アンモニウムや脱酸素・脱イオン水による表面処理が有力な候補となろう。(5)ケルビンフォース顕微鏡(KFM)により、GaAs研磨屑に光照射することで電位変化を起こさせることができることを確認した。本研究は、半導体の研磨屑の中から、特定の粒径・導電型の微小な結晶微粒子を分離回収するためのアイデアの実証を目的としている。本年度は、移動体通信の普及とともに生産量が急増しているガリウムヒ素(GaAs)について、その研磨屑の基礎物性を明らかにするために実験を進めた。まず、低圧インパクタ法により、GaAs研磨屑中に含まれる微結晶粒の粒径分布の測定を行った。インパクタ法は、流体の流れの方向を急変させて粒子を流れから分離する方法である。本研究では、ノズル径の異なる12段(中心粒径:0.01μm4.6μm)の低圧インパクタ装置を用いて分離実験を行った。試料はラップ工程(砥粒:アルミナJIS#1500)で排出された研磨屑からアルミナを遠心分離により除去したものを用いた。捕集量を秤量し粒径分布を求める、通常の解析の他に、各捕集段の微結晶粒を走査電子顕微鏡(SEM)で直接観察し検討を行った。結果の概略は以下の通りである。(1)GaAs研磨屑は単結晶の欠片であるため、その形状は多様である。粒径の大きなグループで特にその傾向が大きい。従って、インパクタ法で通常用いられている粒径の公称値とSEMによる実測値から算出した平均粒径とは大きく異なる。(2)重量換算で約50%の微結晶粒は、その粒子径が100200nmの範囲にある。(3)100nm以下の微結晶粒も10%程度は含まれているが、インパクタ法およびSEM観察での定量解析は困難である。次に、接触帯電について理論的検討を行った。従来の取り扱いとの違いは、表面準位とフェルミ準位のピン止め効果、およびバルク準位によるキャリア補償の効果を取り込んだことにある。その結果、表面準位密度を10^<12>cm^<-2>程度以下に抑えることができれば、p型とn型(半絶縁性を含む)とで帯電量が約3倍も異なり、静電的な方法で両者を分離することが可能である。

この結果と、表面空乏層厚がp型よりもn型で大きくなる事実とから、(2)のPLの実験結果を半定量的に説明することができる。(4)接触帯電の理論的な検討を行った。その結果、表面準位密度を10^<12>cm^<-2>程度以下にできれば、接触帯電現象を用いて導電型の異なるGaAs結晶粒を選別することが可能になることを明らかにした。実現方法として、多硫化アンモニウムや脱酸素・脱イオン水による表面処理が有力な候補となろう。(5)ケルビンフォース顕微鏡(KFM)により、GaAs研磨屑に光照射することで電位変化を起こさせることができることを確認した。