hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
秩序と無秩序の調和により単一素材で白色発光を示す材料の開発

本研究では,単一の発光団のみから白色発光を得られる材料の開発に取り組んだ。まず,発光性金錯体を側鎖に導入した高分子液晶が白色発光を示すことを明らかにした。種々の詳細な検討の結果,金原子を含まない非常にシンプルで一般的な有機発光団においても白色発光が得られることが明らかになった。本研究によって,発光団の凝集構造を適切に制御することで単一の発光団のみから白色発光が得られることを見いだした。また,白色発光材料の分子設計指針に加え,分子凝集構造の設計指針も明らかにし,今後の発光材料の材料設計に対する重要な指導原理を得ることができた。凝集相でも効率よく発光することは発光材料として要求される物性の一つである。本研究では,発光材料として金錯体に着目し,凝集相での発光特性,とくに凝集構造と発光挙動の相関に関する検討を行っている。金錯体は親金相互作用などの分子間相互作用により発光する。従って,材料としての機能を最大限に発揮させ高効率の発光を得るためには,分子間相互作用が効率的に発現するような分子配置・配向となるように分子の凝集構造を制御する必要があり,凝集構造を変えることで発光挙動の制御も可能である。金錯体は結晶のような秩序構造をもつ場では強い発光を示す。一方,分子配置・配向が完全にランダムで無秩序な凝集体である液体状態では,会合体が効率よく形成されないため発光しない。そこで本研究では,結晶と液体の中間の状態である「液晶状態」を利用して,結晶の「秩序性」と液体の「無秩序性」の両方を系に導入することで高い発光効率で白色発光を示す金錯体の開発を行う。今年度は,イソシアニド配位子を有する種々の金錯体を合成し,液晶性と発光挙動についての検討を行った。合成した錯体のうち,分子末端に比較的長いアルコキシ鎖を導入したものがスメクチック液晶性を示すことが分かった。すなわち,分子末端の構造をわずかに変化させることで,全く異なる凝集構造をとらせることが可能であることを確認した。液晶性を示した錯体は液晶相においても金原子が非常に秩序高く二次元規則構造をとることが分かった。また,このような金錯体は固体中,室温において非常に効率の良いリン光発光(量子収率= 60%以上)をしめし,二次元規則構造が高効率発光を示す鍵となることを見いだした。上述のように,本研究では2015年度に30種類以上の金錯体を合成して液晶挙動は発光特性について系統的な検討を行い,分子構造-凝集構造ー発光特性のそれぞれの相関についての知見を得つつある。これまで,単一化合物のみから白色発光を得るためには,発光部位に金原子が含まれる必要があると考えていた。しかしながら,単一化合物のみで白色発光を示す材料の発光メカニズムの解明を進める過程で,単一化合物のみから白色発光を得るために,金原子は必ずしも必要でないことを明らかにした。今回,種々の官能基を末端にもつビフェニル構造を高分子の側鎖に導入した。合成した化合物は液晶性を示すことが分かった。これらの発光挙動を調べた結果,今回合成した高分子化合物はすべてアモルファス固体中では深青色の発光を示した。しかながら,ビフェニル末端にエチニル基(およびその誘導体)を導入した場合,液晶状態にすることで単一の化合物のみから白色発光が得られることを発見した。この結果,今回開発した材料は1.分子構造が非常に単純であり,レアメタルや貴金属も含まないため簡単・安価に合成できる2.柔軟性をもち,薄膜状に成形することも容易であるという特徴をもち,有機LED照明などに利用すると,デバイスの構造をいまよりも単純化でき,デバイス製造プロセスの簡略化・低コスト化・低エネルギー化に貢献できる。また,天井や壁一面が光る照明装置や,複雑な曲面をもつ照明装置・ディスプレイなどが実現できると期待でる。さらに,今回見いだした高分子化合物は,アモルファス状態と液晶配向状態で発光色が異なることを明らかにしており,発光色を外場で制御できる新たな機能材料としての応用が期待できる。上述のように,これまで,単一化合物のみから白色発光を得るためには,発光部位に金原子が含まれる必要があると考えていた。この結果,今回開発した材料は1)分子構造が非常に単純であり,レアメタルや貴金属も含まないため簡単・安価に合成できる2)柔軟性をもち,薄膜状に成形することも容易であるという特徴をもち,有機LED照明などに利用すると,デバイスの構造をいまよりも単純化でき,デバイス製造プロセスの簡略化・低コスト化・低エネルギー化に貢献できる。これは当初の計画では予想できなかった画期的な成果であり,計画以上に研究が進展したと判断できる。これまでに,発光性金錯体を側鎖に導入した高分子液晶が白色発光を示すことを明らかにしてきた。詳細な検討の結果,金原子を含まない非常にシンプルで一般的な有機発光団においても白色発光が得られることが明らかになった。

そこで,いろいろな構造の発光団を高分子液晶側鎖に組み込んで,発光挙動を観察した。その結果,1)ベンゼン環に直結したアセチレン部位(エチニル基)が発光団の分子構造上の重要な構成要素であること,2)このような発光団をネマチックあるいはスメクチック液晶配向をとらせること,の二点が白色発光を発現するための必要条件であることを見いだした。このような知見に基づいて設計・合成した材料から,単一の発光団しかもたない単一の高分子化合物のみから純粋な白色発光が得られた。また,発光機構についても考察を行い,1)白色発光はモノマー発光に加えて励起状態会合体からの発光が含まれる,2)ネマチックあるいはスメクチック液晶相において発光団を一軸配向させることで励起状態会合体の形成が促進される,3)しかしながらネマチックあるいはスメクチック液晶相では発光団の位置に関する秩序性がないためにいろいろな構造の励起状態会合体が形成され,これらはそれぞれ異なる波長(色)で発光する,4)その結果発光帯が可視光領域に全体に広がった白色発光を示したと考えた。以上のように,本研究によって,発光団の凝集構造を適切に制御することで単一の発光団のみから白色発光が得られることを見いだした。また,白色発光材料の分子設計指針に加え,分子凝集構造の設計指針も明らかにし,今後の発光材料の材料設計に対する重要な指導原理を得ることができた。本研究では,単一の発光団のみから白色発光を得られる材料の開発に取り組んだ。まず,発光性金錯体を側鎖に導入した高分子液晶が白色発光を示すことを明らかにした。種々の詳細な検討の結果,金原子を含まない非常にシンプルで一般的な有機発光団においても白色発光が得られることが明らかになった。本研究によって,発光団の凝集構造を適切に制御することで単一の発光団のみから白色発光が得られることを見いだした。これまでに開発してきた新規液晶性金錯体を高分子に導入した「高分子液晶」の合成を行う。発光材料として最適な秩序と無秩序の調和構造をとらせることで,高効率白色発光材料の開発を引き続きすするていく。また,これらを用いたデバイスの試作も行い,実用材料としての評価も行う。今後,引き続き発光機構の解明を進めていく。発光機構に基づいて合理的な材料設計を行い,より発光量子収率の大きな白色発光材料の開発やこれらのざいりょうのデバイスへの応用についての検討を行う。機能材料化学当初の計画よりも消耗品費が増えたため旅費としての予定していた費用を流用した結果,差額が発生した。今回,消耗品について必要量・購入業者などを精査し,効率的に執行した結果,若干の繰越金が発生した。2016年度は申請時の予定通り旅費としても使用する予定である。また,2016年度も消耗品費が当初計画よりも増える予定であるので,差額で充当する。2017年度は,最終年度の研究とりまとめに向けて研究進捗を加速すべく,繰越金も含めて効率的かつ計画的に執行する計画である。
老化に伴う副甲状腺と骨粗鬆症との関係に関する研究:PTHrPとAGEについて

Advanced Glycation End Products(AGEs)はアミノ酸の非酵素的糖類還元反応であるMailard反応の後期生成物である。慢性腎不全長期透析症例ではAGEs産生が高まっていることはよく知られている。したがって、長期透析でAGEs産生が高まっているという状況ではCa代謝に関わる副甲状腺、骨の機能にAGEsあるいはAGEsの受容体であるRAGEが何らかの影響を与えている可能性が否定できない。そこで、透析症例を中心に骨粗鬆症の発症にAGEs、RAGEが係っているかいなかの検討を行った。今回の研究は次の2段階の検討で行った。その第一はAGE6、RAGEの発現、分布を組織レベルで確認できるかいなかの検討で、これにはRAGEの発現が確認されているヒト肺組織を用いた。第二はカルシウム代謝に関わる副甲状腺、骨でのAGEs、RAGEの発現、分布の検討である。AGEsの発現は正常副甲状腺、過形成、腺腫を問わずあまねく発現していた。一方、RAGEはすべて陰性であった。副甲状腺におけるAGEsの発現は細胞の種類によって異なっており、好酸性細胞でとくに強い発現が見られた。これまでの研究ので主細胞は専ら副甲状腺ホルモンを産生する細胞であることがわかっている。好酸性細胞についても副甲状腺ホルモン産生能があること、好酸性細胞はPTHrPの発現が強く、細胞増殖能が低いことなどが知られている。さらに、好酸性細胞は加齢に伴って増加することもよく知られている。今回の我々の検討から好酸性細胞ではとくにAGEs発現が強く見られたが、これは好酸性細胞は主細胞に較べてより老化に傾いた細胞であることを示している可能性が考えられた。今回は免疫組織学的手法を用いて検討したが、脱灰操作をした標本を用いた骨組織では評価可能な免疫染色は困難であった。これは今後の課題として残る問題である。なお、今回の検討のコントロールスタディとして行ったヒト肺腫瘍の検討で、RAGEは正常I型上皮で発現していること、異型過形成では腫瘍細胞の一部に発現していること、超高分化腺癌ではごく少数の腫瘍細胞に発現していること、そして高分化腺癌では陰性であることがわかった。RAGEは肺上皮の腫瘍化のマーカーとして極めて重要であることがわかった。研究初年度は副甲状腺組織でのAdvanced Glycation Endoproducts(AGF)とそのレセプター(RAGE)の発現について焦点を絞って研究を行った。RAGEの発現は抗RAGE抗体(熊本大・医・生化堀内、永井らによって作成されたもの)を用いた免疫組織学的方法ならびに組織から抽出したmRNAを用いたRT-PCRによって確認した。この検討の陽性コントロールスタディとしてヒト肺組織を用いた。現段階では検討した症例は少数であるが、透析症例の副甲状腺細胞の一部でRAGE発現が見られた。これと平行して副甲状腺細胞の増殖能と年齢との関係を検討するための基礎データを得る目的で各種病変のある副甲状腺組織でcyclinの発現について調べた。これは元井紀子博士(東大・分院・病理)との共同研究である。cyclin D1、D2はともに全て副甲状腺過形成で陽性であった。一方腺腫ではD1(2/6)に較べD2(4/6)の発現率が高かった。

またD3は過形成、腺腫のいずれでも陰性であった。上記の結果から副甲状腺腺腫の細胞増殖にはcyclin D2が密接に係わっていることが分かった。Advanced Glycation End Products (AGEs)はアミノ酸の非酵素的糖類還元反応であるMailard反応の後期生成物である。慢性腎不全長期透析症例ではAGEs産生が高まっていることはよく知られている。したがって、長期透析でAGEs産生が高まっているという状況ではCa代謝に関わる副甲状腺、骨の機能にAGEsあるいはAGEsの受容体であるRAGEが何らかの影響を与えている可能性が否定できない。そこで、透析症例を中心に骨粗鬆症の発症にAGEs、RAGEが係っているかいなかの検討を行った。今回の研究は次の2段階の検討で行った。その第一はAGEs、RAGEの発現、分布を組織レベルで確認できるかいなかの検討で、これにはRAGEの発現が確認されているヒト肺組織を用いた。第二はカルシウム代謝に関わる副甲状腺、骨でのAGEs、RAGEの発現、分布の検討である。AGEsの発現は正常副甲状腺、過形成、腺腫を問わずあまねく発現していた。一方、RAGEはすべて陰性であった。副甲状腺におけるAGEsの発現は細胞の種類によって異なっており、好酸性細胞でとくに強い発現が見られた。これまでの研究ので主細胞は専ら副甲状腺ホルモンを産生する細胞であることがわかっている。好酸性細胞についても副甲状腺ホルモン産生能があること、好酸性細胞はPTHrPの発現が強く、細胞増殖能が低いことなどが知られている。さらに、好酸性細胞は加齢に伴って増加することもよく知られている。今回の我々の検討から好酸性細胞ではとくにAGEs発現が強く見られたが、これは好酸性細胞は主細胞に較べてより老化に傾いた細胞であることを示している可能性が考えられた。今回は免疫組織学的手法を用いて検討したが、脱灰操作をした標本を用いた骨組織では評価可能な免疫染色は困難であった。これは今後の課題として残る問題である。なお、今回の検討のコントロールスタディとして行ったヒト肺腫瘍の検討で、RAGEは正常I型上皮で発現していること、異型過形成では腫瘍細胞の一部に発現していること、超高分化腺癌ではごく少数の腫瘍細胞に発現していること、そして高分化腺癌では陰性であることがわかった。RAGEは肺上皮の腫瘍化のマーカーとして極めて重要であることがわかった。
視細胞変性疾患における網膜電図（ERG）の新しい概念確立に関する研究

1933年にERGの起源がGranitの動物実験によって示されてから、ERGの最初の陰性波であるa波の起源は視細胞であると長く信じられてきており、その後のシナプス遮断薬を用いた動物実験(Robson et al. J Physiol 2003; Robson et al. Prog Retin Eye Res 2014)でもこれは証明されている。そのため、現在でも世界の多くの視覚科学者は哺乳類のERGのa波の起源はほとんどすべて視細胞であり、この原則は網膜に疾患がある状態であっても適応できる法則であると信じられている。しかし申請者は、これが病気の網膜では当てはまらず、特に進行した視細胞変性を有する網膜では、その起源のほとんどがアマクリン細胞あるいは神経節細胞といった3次ニューロンであるという推測を得てきた。それは、我々の作成したトランスジェニックウサギ(Tgウサギ)の2-3年後のERGの結果(Kominami et al. IOVS 2016)でも、また我々の遊離変性網膜の薬理学的実験(Fujii et al. Sci Rep 2016)からも推測されてきている。これを証明するため、2018年度は正常なウサギの錐体ERGの細胞起源を明らかにした。まずはTTXとNMDAで3次ニューロンを遮断し、次いでCNQXを使ってOFF型双極細胞を遮断して錐体ERGを記録した。この結果により、正常なウサギの錐体ERGのa波に関しては、比較的弱い光刺激に対してはOFF型双極細胞が主な起源であり、残りは錐体視細胞が起源であった。しかしながら刺激の強度が増した状態ではa波全体における錐体視細胞の関与の割合が大きくなり、OFF型双極細胞の割合は相対的に低下することがわかった。これまでの研究成果により、ウサギの錐体a波を記録して薬理学的操作を行う研究環境は整い、網膜機能が正常なウサギにおける錐体a波の起源についても確認できた。これについては、以前の我々の研究成果から推測できる結果とほぼ同等であった(Hirota et al. IOVS 2012)。以前の2012年の結果では、視細胞が変性したトランスジェニックウサギ(Tgウサギ)の錐体a波の成分の起源は、正常ウサギと同様に錐体視細胞とOFF型双極細胞であり、割合としてはOFF型双極細胞の関与が正常より大きいことが判明していた。しかし2012年の予備実験で使用したウサギは変性が初期の軽度の視細胞変性ウサギばかりであった。これまで視細胞の変性が非常に進んだ状態の錐体ERGのa波起源は全く調べられておらず、本年度(2019年度)は、最終段階としてこの点を明らかにしていく。Tgウサギの飼育と管理を委託している北山ラベス(株)から年長のTgウサギを三重大学に搬入し、TTX+NMDA, CNQXを作用して細胞の遮断を行いながら、高度に視細胞の変性が進んだTgウサギの錐体ERGのa波の起源を明らかにする。本年度は、本研究の最も重要な核心的研究を行う。視細胞の変性が非常に進行したトランスジェニックウサギ(Tgウサギ)に対して、ERGをtetrodotoxin (TTX)とN-methyl-D-aspartic acid (NMDA)を作用させた前後に記録する。TTXとNMDAを同時に硝子体内に注射すると網膜の3次ニューロン(アマクリン細胞および網膜神経節細胞)はほぼ完全に遮断される。TTX+NMDAを作用させたあとに、進行した変性TgウサギのERGのa波がどの程度低下するかをa-wave fittingで計算し、もしこの段階で高度な加算平均を行ってもa波が検出できない程度に減弱していれば、進行した視細胞変性の網膜から記録したERGのa波は全て3次ニューロンであることになる。もしもTTX+NMDAを注射後に記録したERGにa波がわずかでも残存していた場合には、続いてAMPA/KA型受容体のantagonistである6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione disodium salthydrate (CNQX)を作用させる。CNQXは錐体視細胞から錐体OFF型双極細胞への神経伝達活動を遮断することから、注射前後の波形の変化を観察することによってa波に占める錐体OFF型双極細胞の関与の割合を知ることができる。もしもこの段階で初めてa波が消失していれば、進行した視細胞変性の網膜から記録したERGのa波は2次ニューロンと3次ニューロンの混合由来であることになる。もしもTTX+NMDAに続いてCNQXを注射してもERGのa波が残存していれば、これがa波における真の錐体視細胞起源の成分であり、これがbaselineのa波振幅の何%であるかをa-wave fittingを用いて算出する。

しかし申請者は、これが病気の網膜では当てはまらず、特に進行した視細胞変性を有する網膜では、その起源のほとんどがアマクリン細胞あるいは神経節細胞といった3次ニューロンであるという推測を得てきた。それは、我々の作成したトランスジェニックウサギ(Tgウサギ)の2-3年後のERGの結果(Kominami et al. IOVS 2016)でも、また我々の遊離変性網膜の薬理学的実験(Fujii et al. Sci Rep 2016)からも推測されてきている。これを証明するため、2018年度は正常なウサギの錐体ERGの細胞起源を明らかにした。まずはTTXとNMDAで3次ニューロンを遮断し、次いでCNQXを使ってOFF型双極細胞を遮断して錐体ERGを記録した。この結果により、正常なウサギの錐体ERGのa波に関しては、比較的弱い光刺激に対してはOFF型双極細胞が主な起源であり、残りは錐体視細胞が起源であった。しかしながら刺激の強度が増した状態ではa波全体における錐体視細胞の関与の割合が大きくなり、OFF型双極細胞の割合は相対的に低下することがわかった。これまでの研究成果により、ウサギの錐体a波を記録して薬理学的操作を行う研究環境は整い、網膜機能が正常なウサギにおける錐体a波の起源についても確認できた。これについては、以前の我々の研究成果から推測できる結果とほぼ同等であった(Hirota et al. IOVS 2012)。以前の2012年の結果では、視細胞が変性したトランスジェニックウサギ(Tgウサギ)の錐体a波の成分の起源は、正常ウサギと同様に錐体視細胞とOFF型双極細胞であり、割合としてはOFF型双極細胞の関与が正常より大きいことが判明していた。しかし2012年の予備実験で使用したウサギは変性が初期の軽度の視細胞変性ウサギばかりであった。これまで視細胞の変性が非常に進んだ状態の錐体ERGのa波起源は全く調べられておらず、本年度(2019年度)は、最終段階としてこの点を明らかにしていく。Tgウサギの飼育と管理を委託している北山ラベス(株)から年長のTgウサギを三重大学に搬入し、TTX+NMDA, CNQXを作用して細胞の遮断を行いながら、高度に視細胞の変性が進んだTgウサギの錐体ERGのa波の起源を明らかにする。本年度は、本研究の最も重要な核心的研究を行う。視細胞の変性が非常に進行したトランスジェニックウサギ(Tgウサギ)に対して、ERGをtetrodotoxin (TTX)とN-methyl-D-aspartic acid (NMDA)を作用させた前後に記録する。TTXとNMDAを同時に硝子体内に注射すると網膜の3次ニューロン(アマクリン細胞および網膜神経節細胞)はほぼ完全に遮断される。TTX+NMDAを作用させたあとに、進行した変性TgウサギのERGのa波がどの程度低下するかをa-wave fittingで計算し、もしこの段階で高度な加算平均を行ってもa波が検出できない程度に減弱していれば、進行した視細胞変性の網膜から記録したERGのa波は全て3次ニューロンであることになる。もしもTTX+NMDAを注射後に記録したERGにa波がわずかでも残存していた場合には、続いてAMPA/KA型受容体のantagonistである6-cyano-7-nitroquinoxaline-2,3-dione disodium salthydrate (CNQX)を作用させる。
大腸菌走化性におけるタンパク質間相互作用のダイナミクス

多くの感覚応答系において、入力されたシグナルの増幅は必須である。大腸菌走化性においても、走化性レセプター(MCP)がシグナルタンパク質(CheA,CheWなど)と菌体の極で複合体を形成しており、この極複合体内でのMCPダイマー間の相互作用がシグナル増幅を引き起こすと考えられている。我々は、アスパラギン酸レセプターTarのペリプラズム領域に2つのシステイン残基(サブユニット界面とダイマー間)を導入し、Tarダイマー間の相互作用を調べた。我々は、架橋されたTarが推定6量体を形成することを明らかにした。これはセリンレセプターTsrの細胞質断片の結晶が6量体ユニットを形成することと一致する。また、この推定6量体が誘引物質(アスパラギン酸)の添加により減少した。しかし、アスパラギン酸の添加はTar-GFPの極局在に大きく影響しなかった。つまり、誘引物質の添加により、ダイマー間の相互作用が変化したことが分かる。このようなMCPダイマー間相互作用の変化がシグナル増幅に関与しているかもしれない。これまでに、MCPが極に局在していることは明らかになっているが、この極局在がなんらかの制御を受けているかは明らかでない。MCPはCheR,CheBによりメチル化、脱メチル化修飾を受ける。これらの酵素の極局在がMCPのメチル化に依存していることが分かった。これは、これらの標的であるMCPの局在が自身のメチル化に制御されている可能性を示唆している。Tar-GFPのメチル化レベルを変えてTar-GFPの極局在を観察したところ、確かにメチル化レベルが高いほどTar-GFPはより極へ局在した。これは、CheA,CheWがないときにより顕著に観察された。またCheA,CheWがないときに忌避物質を加えると、Tarはクラスターを形成した。このことは、Tar-GFPの極局在がわずかながらもリガンドに制御されていることを示している。また、脱メチル化型Tar-GFPとTsrを共発現させるとTar-GFPの極局在が促進された。このことは、異種レセプターダイマー間で複合体を形成し、極に局在していることを示している。(一部投稿準備中)大腸菌走化性の実現のためには、刺激に応答するだけでなく、一定の刺激に適応することが必須である。適応には走化性レセプターの可逆的メチル化によって起こる。メチル化酵素CheRはレセプターのメチル化部位から離れたC末端NWETF配列に結合することが明らかになっている。私は、NWETF配列の役割をさらに解析するために、CheRと結合できないNAETF変異体から遺伝子内抑圧変異を単離した。その結果、この配列はCheRを大腸菌の極に局在するレセプター複合体に局在させるために必要であることを明らかにした。このように、レセプターとCheRの結合に関して、レセプター側の解析はなされていたが、CheR側の解析はその三次元構造が解かれている以外はほとんどされていなかった。そこで、まずCheRの中で重要な残基を特定するために、データベースからCheRおよびCheR以外のS-アデノシルメチオニン依存的なメチル基転移酵素を集め比較した。その結果、全てのCheRは3つの領域(CheR特異的N末端ドメイン、C末端活性ドメインと、C末端にあるCheR特異的βサブドメイン)から成ることが明らかになった。これまで、CheRとレセプターのメチル化部位の結合は検出されていなかったが、S-S架橋を用いた系を新たに導入し、この相互作用を直接検出した。その結果、CheRのN末端ドメイン内α2の正電荷を含む面とレセプターの負電荷を含む面の相互作用がメチル化部位の認識に必須であると推定された。また、GHPとCheRの融合タンパク質を用いて、CheRがレセプターのNWETF配列とCheRのβサブドメインの結合を介して極に局在することを明らかにした。以上のように、本研究では、適応過程においてCheRはレセプターを効率よくメチル化するために2種類の結合を用いている。すなわち、極局在のためのCheR特異的なβサブドメインとレセプターNWETF配列の結合と、レセプターのメチル化部位を認識するための、CheRのN末端ドメインとレセプターのメチル化部位の相互作用である。

これまでに、MCPが極に局在していることは明らかになっているが、この極局在がなんらかの制御を受けているかは明らかでない。MCPはCheR,CheBによりメチル化、脱メチル化修飾を受ける。これらの酵素の極局在がMCPのメチル化に依存していることが分かった。これは、これらの標的であるMCPの局在が自身のメチル化に制御されている可能性を示唆している。Tar-GFPのメチル化レベルを変えてTar-GFPの極局在を観察したところ、確かにメチル化レベルが高いほどTar-GFPはより極へ局在した。これは、CheA,CheWがないときにより顕著に観察された。またCheA,CheWがないときに忌避物質を加えると、Tarはクラスターを形成した。このことは、Tar-GFPの極局在がわずかながらもリガンドに制御されていることを示している。また、脱メチル化型Tar-GFPとTsrを共発現させるとTar-GFPの極局在が促進された。このことは、異種レセプターダイマー間で複合体を形成し、極に局在していることを示している。(一部投稿準備中)
多中心原子価互変異性錯体による双安定分子クラスターの開発

原子価互変異性とはレドックス活性な配位子を有する遷移金属錯体で観測される現象で、中心金属と配位子間の電荷移動に基づいた酸化還元異性体間における相互変換のことである。これは、熱のや光などの外部刺激により誘起され、また異性化の前後で磁性や光学特性が劇的に変化するため、これを利用した分子スケールでの記録材料への応用が期待されている。本研究では、元素相乗効果の発現と将来の高密度記録材料への応用を目指し、室温ヒステリシスと光応答性を示す原子価互変異性複核錯体の開発を試み、新規コバルト錯体[{Co(dpqa)}_2(dhbq)]・(PF_6)_3を合成した。[{Co(dpqa)}_2(dpqa)}_2(dhbq)}]・(PF_6)_3の磁化率測定の結果、約170Kで原子価異性相転移を示すことが分かった。相転移に伴う電子状態の変化はCo^<III-LS>-dhbq^<3->-Co^<III-LS>→Co^<III-LS>-dhbq^<2->-Co^<II-HLS>と表せる。さらに、[{Co(dpqa)}_2(dhbq)]・(PF_6)_3の光応答性いついて検討した。吸収スペクトルの測定により金属-配位子間電荷移動バンドが550nm付近に存在することがわかっている。そこで、5Kにおいて波長532nmの単色光を照射した。その結果、x_M^T値の上昇が見られた。このことは、原子価異性(Co^<III-LS>-dhbq^<2->-Co^<II-HLS>→Co^<III-LS>-dhbq^<3->-Co^<III-LS>)が光により誘起されたことを示している。準安定状態(Co^<III-LS>-dhbq<3->-Co<III-LS>)は5Kで数時間以上の寿命を持っていた。また、準安定状態は約80K付近まで温度を上げると最安定状態Co^<III-LS>-dhbq<2->-Co^<II-HLS>に緩和することが分かった。また、この変化は繰り返し観測でき、可逆であった。同様な温度変化による原子価異性と光誘起原子価異性は[{Co(TPA)}_2(dhbq)]・(CLO_4)_3でも観測された。[{Co(TPA)}_2(dhbq)]・(CLO_4)_3の磁化率は約370K付近で変化し、この温度で原子価異性Co<III-LS>-dhbq^<3->-Co^<III-LS>→Co^<III-LS>-dhbq^<2->-Co^<II-HS>が誘起されていることが分かった。

また、この変化は繰り返し観測でき、可逆であった。同様な温度変化による原子価異性と光誘起原子価異性は[{Co(TPA)}_2(dhbq)]・(CLO_4)_3でも観測された。[{Co(TPA)}_2(dhbq)]・(CLO_4)_3の磁化率は約370K付近で変化し、この温度で原子価異性Co<III-LS>-dhbq^<3->-Co^<III-LS>→Co^<III-LS>-dhbq^<2->-Co^<II-HS>が誘起されていることが分かった。
骨に対する物理的刺激(情報)は細胞レベルで如何に修飾・変換され受容・伝達されるか

培養骨芽細胞(MC3T3-E1)の電気生理学的特性をパッチクランプ法を用いて単一チャネルレベルで調べた。その結果、同細胞には陰イオンチャネルであるクロライドチャネルが存在し、以下の特性を有することが判明した。1.膜電位依存性を有し、細胞膜電位0mVを中心とする狭い範囲内で活性化され、膜電位をその範囲外へ変化させると経時的に不活性化される。2.この膜電位依存性は、細胞内Ca^<2+>の影響を受け、[Ca^<2+>]_iの減少に伴ない活性化電位は(+)側へ偏位する。3.単一チャネルコンダクタンスは膜の内外側ともに140mMCl^-の条件下で約340pSである。4.陰イオンの膜透過阻害剤であるstilbene誘導体DIDS10μMによって可逆的に、100μMによって不可逆的に阻害される。5.ATP非存在下で活性化され、逆にATP存在下で不活性化される。6.Protein kinase Cによるチャネル蛋白あるいはその調節蛋白の燐酸化によって不活性化され、1型および2A型以外のphosphoprotein phoshataseによる脱燐酸化によって活性化される。7.細胞内Ca^<2+>の増加によって活性が増強される。以上の知見から、細胞膜電位および上記の細胞内因子(ATP,protein kinase C, Ca^<2+>)に変化をもたらす種々の物理的刺激は、このクロライドチャネルの活性調節を介して情報伝達される可能性が示唆された。さらに、上記の実験と並行して、ヒト踵骨の骨萎縮度と日常の活動性との関係について超音波法を用いて調べた。その結果、超音波伝播速度(SOS)および広帯域超音波減衰係数(BUA)は、(1).骨粗鬆症患者では、活動量の少ない入院患者の方が活動量の多い通院患者に比べて有意に低下していた。(2).活動能力別では、車椅子群、杖歩行群、独歩群と活動量の低い順に有意に低下していた。(3).脳卒中片麻痺患者では、麻痺側と非麻痺側との間に有意な差を認めなかった、などの知見を得た。平成7年度に予定していた力学的刺激(過重力)下での細胞培養実験は、設備備品費不足のため遂行は困難と判断し、実験設備が整う平成8年度より開始する予定である。したがって、平成7年度には、対照基礎実験として、力学的刺激を加えない条件下で骨芽細胞を培養し、パッチクランプ法を用いて同細胞の電気生理学的特性を単一チャネルレベルで調べた。その結果、同細胞には陰イオンチャネルであるクロライドチャネルが存在することが判明した。同チャネルは、1.膜電位依存性を有し、細胞膜電位0mVを中心とする狭い範囲内で活性化され、その活性化電位は細胞内Ca^<2+>の影響を受けて偏位する、2.ATP非存在下で活性化され、逆にATP存在下で不活性化される、3.protein kinase Cによるチャネル蛋白あるいはその調節蛋白の燐酸化によって不活性化され、1型および2A型以外のphosphoprotein phosphataseによる脱燐酸化によって活性化される、4.細胞内Ca^<2+>の増加によって活性が増強される、などの知見を得た。さらに、上記の実験と並行して、ヒト踵骨の骨萎縮度と日常の活動性との関係について超音波法を用いて研究を行った。

その結果、超音波伝播速度(SOS)および広帯域超音波減衰係数(BUA)は、(1).骨粗鬆症患者では、活動量の少ない入院患者の方が活動量の多い通院患者に比べて有意に低下していた、(2).移動能力別では、車椅子群、杖歩行群、独歩群と活動量の低い順に有意に低下していた、(3).脳卒中片麻痺患者では、麻痺側と非麻痺側との間に有意な差を認めなかった、などの知見を得た。平成8年度には、上記の基礎研究および臨床研究データをもとに、力学的刺激を負荷した条件下で細胞培養を行い、電気生理学的手法のみならず、形態的手法(共焦点レーザー顕微鏡)や生化学的手法を用いた実験も鋭意遂行する予定である。また、骨密度測定実験も引続き並行して行い、組織/細胞レベルで得られた知見と照合する。培養骨芽細胞(MC3T3-E1)の電気生理学的特性をパッチクランプ法を用いて単一チャネルレベルで調べた。その結果、同細胞には陰イオンチャネルであるクロライドチャネルが存在し、以下の特性を有することが判明した。1.膜電位依存性を有し、細胞膜電位0mVを中心とする狭い範囲内で活性化され、膜電位をその範囲外へ変化させると経時的に不活性化される。2.この膜電位依存性は、細胞内Ca^<2+>の影響を受け、[Ca^<2+>]_iの減少に伴ない活性化電位は(+)側へ偏位する。3.単一チャネルコンダクタンスは膜の内外側ともに140mMCl^-の条件下で約340psである。4.陰イオンの膜透過阻害剤であるstilbene誘導体DIDS10μMによって可逆的に、100mMによって不可逆的に阻害される。5.ATP非存在下で活性化され、逆にATP存在下で不活性化される。6.Protein kinase Cによるチャネル蛋白あるいはその調節蛋白の燐酸化によって不活性化され、1型および2A型以外のphosphoprotein phosphataseによる脱燐酸化によって活性化される。7.細胞内Ca^<2+>の増加によって活性が増強される。以上の知見から、細胞膜電位および上記の細胞内因子(ATP,protein kinase C,Ca^<2+>)に変化をもたらす種々の物理的刺激は、このクロライドチャネルの活性調節して介して情報伝達される可能性が示唆された。さらに、上記の実験と並行して、ヒト踵骨の骨萎縮度と日常の活動性との関係について超音波法を用いて調べた。その結果、超音波伝播速度(SOS)および広帯超音波減衰係数(BUA)は、(1).骨粗鬆症患者では、活動量の少ない入院患者の方が活動量の多い通院患者に比べて有意に低下していた。(2).移動能力別では、車椅子群、杖歩行群、独歩群と活動量の低い順に有意に低下した。(3).脳卒中片麻痺患者では、麻痺側と非麻痺側との間に有意な差を認めなかった、などの知見を得た。
短波長材料における励起子局在化の空間制御と多波長発光の研究

本研究は,ZnO系およびIn_xGa_<1-x>N系ワイドギャップ半導体のナノ構造を制御することによって,可視短波長から紫外域において多波長発光を実現することを目的としている。具体的には,(1)励起子局在化の空間制御のために、励起子効果の大きい半導体であるZnOを対象に、ナノドットの人為的な位置・サイズ制御を試みた。集束イオンビーム(FIB)によりSiO_2基板上に数nm深さのパタンを形成し、その上へZnOの有機金属気相成長を行うことによって、サイズが良く揃ったナノドットを任意の位置に形成することができた。カソードルミネセンス測定では、室温において単一ナノドットからの発光を観測することができた。また、マイクロホトルミネセンス測定(ドット約100個を含む)では、励起子の量子閉じ込め効果を示唆する結果が得られた。以上のことから、励起子局在の場であるナノドットの空間位置を制御でき、量子閉じ込めによる強い励起子効果を反映した光機能の発現に寄与することが期待される。(2)光励起もPL測定も同一の微小開口ファイバを用いた近接場で行うイルミネーションコレクション法,(IL-mode)は,高い空間分解能が得られるがPL強度が他の領域より弱く観測された場合,開口内に分布する非発光中心によるものか,あるいは,開口外に拡散・局在したため測定領域内の励起子/キャリア数が減少したためかを区別することが困難である。一方I-modeは,空間分解能は励起子/キャリアの拡散過程に律速されるものの,測定されるPL強度は,発光・非発光過程の割合によって決定される。そこで本年度は,IL-modeとI-modeを同時に測定できるマルチモードSNOM-PL装置を開発し,InGaN単一量子井戸構造の量子井戸面内における,拡散,局在,発光および非発光過程の分布についてマッピングすることに成功した。(1)サブピコ秒(150fs)パルスレーザ励起による自色光ポンププローブ法を用いてInGaN量子井戸構造における過渡吸収分光を行い,励起子の局在効果(吸収飽和)とピエゾ電界効果(内部電界スクリーニングによる吸収係数の増大)を分けて評価することに初めて成功した。その結果,井戸幅が狭く活性層のIn組成の大きな試料ほどバンドフィリングによる吸収飽和が顕著に観測され,局在の効果が大きくなることを明らかにした。(2)近接場光学顕微鏡(SNOM)による青色発光InGaN単一量子井戸構造の18Kにおけるフォトルミネスセンス(PL)の超局所マッピングを行った。PL相対強度は,16倍の範囲で,ピーク波長は470490nmの範囲で揺らいでいることが観測された。この両者の間には相関があり,長波長ほど発光強度が強い傾向にあることが分かった。この試料の低温でのPL内部量子効率は,ほぼ1に近いと考えられているので,相対強度の強い面内揺らぎの起源として非輻射再結合課程の面内分布というよりは,光励起によって生成されたキャリア・励起子がポテンシャル揺らぎによって波長の長い低エネルギー領域に拡散・局在したために生じた可能性が示唆された。(3)ラジカル分子線エピタキシー法によってZnCdO三元混晶薄膜を作製した。この試料からは,強い青色発光が観測され,しかも発光の様子を微視的に観測すると,発光波長と強度に揺らぎが見られた。この理由を調べるために組成分析を行ってみると、六角形状の粒界近傍でCd組成が大きくなるという組成揺らぎが生じていることが分かった。Cd組成の大きい所ではポテンシャルが低くなるため、励起子がこのような位置に局在して高効率の発光をするというInGaNと類似またはそれを強調したような効果が生じているのではないかと示唆された。(1)局所的な発光ダイナミクスを解明するには,試料の定常(CW)状態のみならず時間分解にてルミネッセンスをマッピングすることが不可欠であり,そのための接場光学顕微鏡(SNOM)装置を開発した。時間分解の励起光源としてモードロックTi/Sapphireレーザの2倍高調波(λ=400nm)を使用し,発光の検出にはストリークカメラを用いた。また,キャリアの拡散による空間分解能の低減を避けるため,光励起と発光検出を同一のファイバープローブで行うIllumination-Collectionの配置で行った。現状ではCW測定で空間分解能が30nm,時間分解測定にて200nmの空間分解能と10psの時間分解能を達成している。その結果,青色発光InGaN-SQW構造における測定において,局在に伴う発光強度の分布と,それを裏付ける発光再結合寿命のラインスキャン結果が得られている。今後,ファイバープローブの高スループット化と検出器の暗電流を極限まで低減させて,前者で10nm,後者で50nmの空間分解能を目指したい。(2)短波長光領域における励起子効果の発現を目指し,ワイドギャップZnMgO薄膜のMBE成長を行った。サファイア基板上にZnOバッファ層の採用により,Mg組成0.5までの六方晶ZnMgO薄膜の成長が可能となり,ZnMgOダブルヘテロ構造において障壁層および活性層からそれぞれ4.06eV,4.43eVのPLを14Kにおいて得ることができた。また,励起子局在化の人為的な空間制御を目指し,集束イオンビーム(FIB)加工SiO_2基板上にZnOナノドットの整列に成功した。加工形状の工夫により単一ドットの位置制御も可能となり,今後サイズ制御と合わせて発光波長の制御に向けた研究を行う予定である。

本研究は,ZnO系およびIn_xGa_<1-x>N系ワイドギャップ半導体のナノ構造を制御することによって,可視短波長から紫外域において多波長発光を実現することを目的としている。具体的には,(1)励起子局在化の空間制御のために、励起子効果の大きい半導体であるZnOを対象に、ナノドットの人為的な位置・サイズ制御を試みた。集束イオンビーム(FIB)によりSiO_2基板上に数nm深さのパタンを形成し、その上へZnOの有機金属気相成長を行うことによって、サイズが良く揃ったナノドットを任意の位置に形成することができた。カソードルミネセンス測定では、室温において単一ナノドットからの発光を観測することができた。また、マイクロホトルミネセンス測定(ドット約100個を含む)では、励起子の量子閉じ込め効果を示唆する結果が得られた。以上のことから、励起子局在の場であるナノドットの空間位置を制御でき、量子閉じ込めによる強い励起子効果を反映した光機能の発現に寄与することが期待される。(2)光励起もPL測定も同一の微小開口ファイバを用いた近接場で行うイルミネーションコレクション法,(IL-mode)は,高い空間分解能が得られるがPL強度が他の領域より弱く観測された場合,開口内に分布する非発光中心によるものか,あるいは,開口外に拡散・局在したため測定領域内の励起子/キャリア数が減少したためかを区別することが困難である。一方I-modeは,空間分解能は励起子/キャリアの拡散過程に律速されるものの,測定されるPL強度は,発光・非発光過程の割合によって決定される。そこで本年度は,IL-modeとI-modeを同時に測定できるマルチモードSNOM-PL装置を開発し,InGaN単一量子井戸構造の量子井戸面内における,拡散,局在,発光および非発光過程の分布についてマッピングすることに成功した。
核小体を起点としp53を制御する新規分子による細胞増殖制御機構

p53遺伝子を活性化する「核小体ストレス」の分子機構についてはいまだ多くが不明であった。一方、19q13にLOHをもつ腫瘍は、予後が圧倒的にいいことがわかっているものの、この責任遺伝子座は未だ同定されていなかった。我々は、19q13にあり核小体に発現する遺伝子PICT1(GLTSCR2)がリボソーム蛋白質L11(RPL11)と結合して、RPL11を核小体につなぎとめていること、PICT1欠損によってRPL11が核小体から移動し、核質に豊富に存在するMDM2と結合して、そのユビキチンリガーゼ活性を顕著に抑制し、これによってp53が顕著に活性化すること、PICTIはES細胞の維持や個体発生に必須であり、PICT1による細胞周期停止や細胞死亢進はp53依存性であること、またPICT1発現の低下した食道がん、大腸がんでは予後が圧倒的に良いことを解明した。さらに核小体ストレスを引き起こす薬剤(アクチノマイシンD、5FU、ミコフェノール酸)はPICT1の発現を顕著に、また速やかに低下させることも見出した。このように我々は、核小体ストレスによるp53上昇機構の一端を解明するとともに、がんの予後にも関わる遺伝子PICT1を見出し、Nature Medicineに報告した。本研究は、今後のPICT1の発現調節機能やRPL11とPICT1との結合阻害剤がp53を標的とする抗腫瘍薬になり得るものであること、またPICT1の発現程度の検討が癌患者の予後マーカーとして有用であることから、多くの新聞やニュースで広く報道された。p53遺伝子は、「DNA障害ストレス」や「発がん(オンコジェニック)ストレス」によって活性化されるが、これら以外にも核小体を起点としてp53を上昇させる「核小体ストレス」の存在が近年わかった。「核小体ストレス」は蛋白合成を監視して細胞増殖制御する調節機構と想定されている。しかしながら「核小体ストレス」の分子機構についてはいまだ多くが不明である。一方、19q13に存在し、この部位にLOHをもつ脳腫瘍等では、予後が圧倒的にいいことがわかっているものの、この責任遺伝子座は未だ同定されていなかった。我々は、19q13にあり核小体に強く発現する遺伝子PICT1(GLTSCR2)がRPL11と結合して、リボゾーム蛋白L11(RPL11)を核小体につなぎとめていること、PICT1欠損によってRPL11が核小体から移動し、核質に豊富に存在するMDM2と結合して、そのユビキチンリガーゼ活性を顕著に抑制し、これによってp53が顕著に活性化すること、PICT1はES細胞の維持や個体発生に必須であり、PICT1のよる細胞周期停止や、細胞死亢進はp53依存性であること、またPICT1発現の低下したがんでは予後が圧倒的に良いことを解明した。このように2010年に我々は、核小体ストレスによるp53上昇機構の一端を解明し、がんの予後に関わる遺伝子を見出した。また本研究は、今後のPICT1の発現調節機能やRPL11とPICT1との結合部位解析がp53を標的とする抗腫瘍薬になり得ることを示したものであり、またPICT1の発現程度の検討が癌患者の予後マーカーとして有用であることを示すものである。
遺伝子工学と光ピンセットを用いたキネシンの運動再構成系

細胞運動を担うモーター蛋白質(ミオシン、ダイニン、キネシン等)の分子メカニズムの研究には、再構成系での運動観察が重要な手法となっているが、従来の再構成運動系では、モーター分子は非特異的に基板に吸着され、特定の部位で固定することはできなかった。そのため、運動活性がモーター分子の持つ能力によるものか、吸着の仕方が適当であるか否かによるものかを区別することができなかった。そこで、本研究では遺伝子組換え技術を用いてモーター分子に反応性の高い特異残基を導入し、モーター分子の特定の部位を基板に付着させる方法の開発を試みた。キネシンは反応性の高いSH基を持たないので、大腸菌で大量発現されているショウジョウバエのキネシン遺伝子を用い、モータードメイン(頭部)にシステインとしてSH基を導入した。導入するシステインのSH基の反応性を高めるために、リジン、アルギニンなどの塩基性アミノ酸をシステインの隣に配した塩基配列を、PCR法を用いてキネシン頭部のC末端の遺伝子に挿入した。作製したクローンは大腸菌での発現率が良く、GSTのフュージョン蛋白質として大腸菌蛋白質の50%近くを占めた。単離されたキネシン頭部の蛋白質は、ATPase活性を持ち、微小管結合能力を持つものであった。導入したシステイン残基はビオチン-マレイミドとの反応性が非常に高く、特異的に修飾された。このようにビオチン化されたキネシン頭部はアビジンに結合し、更にアビジンを介してガラス上のビオチン化BSAに結合し、再構成運動系で微小管を動かすことができた。運動の速さは、0.8μm/sec前後であり、intactなfull lengthのキネシンと同様であった。この新たな系により、キネシン頭部のみでも微小管を動かすのに十分であることを明らかにすることができた。モーター分子の特定の部位を固定することは、ミオシン頭部でも成功しており、汎用性の高いものであり、今後、運動発生機構の核心に迫る研究の展開が期待できる。
微細流路内のO/Wマイクロエマルションの熱流動特性の解明

水と油のように混じり合わない2種類の液体の一方が,もう一方の液体中に分散しているエマルションを対象に,微細な流路内においてエマルションの組成などと関連づけて伝熱特性を把握するを試みた.直径が7.5mmの円管と,隙間厚さが1mm以下のマイクロチャネル内に様々な組成で生成されたエマルションを流動させ,熱伝達特性の把握を行った.その結果,エマルションの熱伝達特性は,層流域において理論値より高い傾向があり,油の動粘度が高く,油の含有率が高い場合により高くなることがわかった.さらに,マイクロチャネル内の伝熱実験からは,流れに対する粒子の相対的な大きさを用いることによって,伝熱特性を整理することが出来た.本研究では,水と油の混合物であるエマルションを,微細な流路内に流入させたときの,流動特性および熱伝達特性を把握することを目的としている.平成25年度は,エマルション中の分散相の大きさや組成が,エマルションの安定性にどのような影響を及ぼすかの把握を重点において検討を行った.試料には,分散相としてシリコンオイル,連続相として水を用いた.界面活性剤としては,過去の研究で十分な効果が期待できるイオン系界面活性剤を用いた.エマルションの生成方法としては,攪拌機で水を攪拌しながら,オイルを滴下していく機械的攪拌による生成方法の他,攪拌時の温度を変化させながらエマルションを生成するPIT法を用いて,エマルションを生成した.エマルションの組成としては,オイルの割合を10%から30%の範囲で変化させた.これらのエマルションに対して,エマルションが分離することなく保持されるかを確認する安定性の評価の他,顕微鏡システムでの観察,粒度分布計を用いた粒度分布計測,レオメータを用いたレオロジー特性の評価を行った.機械的攪拌によって生成したエマルションの場合,攪拌速度が高く,攪拌時間が長くなるほど,安定性が高くなり,攪拌速度が小さく,攪拌時間が短い場合には比較的短時間でエマルションが分離してしまうことがわかった.また,PIT法で生成したエマルションでは,非常に高い安定性を示すことがわかった.粒子径分布の測定では,安定性の高いエマルションほど,平均粒子径が小さくなることがわかった.一方,安定性の低いエマルションの場合,平均粒子径が大きくなる傾向にあることがわかった.また,PIT法を用いた場合には,上昇温度によって,平均粒子径に違いが出ることもわかった.また,レオメータを用いて,レオロジー特性の評価を行ったところ,本研究で扱った範囲では,非ニュートン性を示すことはなく,概ねニュートン流体として扱えることがわかった.本研究では,水と油の混合物であるエマルションを,微細な流路内に流入させたときの,流動特性および熱伝達特性を把握することを目的としている.平成26年度は,幅が10mm程度,高さが1mm以下,長さが100mm程度の矩形の流路を持ったマイクロチャネルを作成し,その流動特性について検討を行った.試料には,分散相としてシリコンオイル,連続相として水を用いた.界面活性剤としては,過去の研究で十分な効果が期待できるイオン系界面活性剤を用いた.エマルションの生成方法としては,攪拌機で水を攪拌しながら,オイルを滴下していく機械的攪拌による方法とした.エマルションの組成としては,オイルの割合を10%から50%の範囲で変化させた.こうして得られたエマルションをマイクロチャネルに流入させ,その際の圧力損失の測定を行った.また,流路の高さも,0.3mm,0.5mm,0.8mmと変化させ,流路高さの影響についても検討を行った.平成25年度の検討において,レオメータを用いて,レオロジー特性の評価を行ったところ,本研究で扱った範囲では,非ニュートン性を示すことはなく,概ねニュートン流体として扱えることがわかっている.この結果を踏まえ,圧力損失の結果から,エマルションの見かけの粘度の算出を行った.その結果,10mm程度の配管にエマルションを流入させた場合の見かけの粘度と比較して,微細流路内の流入させた際の見かけの粘度は小さくなることがわかった.これらの傾向は,分散相であるシリコンオイルの割合が増えるほど,また流路高さが小さくなるほど顕著となることがわかった.これは,流路に対して,分散相の大きさが相対的に大きくなることにより,流動特性が変化したものと考えられる.また,見かけの粘度は,分散相の粘度にも影響を受けることが明らかとなった.本研究では,水と油の混合物であるエマルションを,微細な流路内に流入させたときの,流動特性および熱伝達特性を把握することを目的として,実験的に検討を行った.まず,平成25年度の検討においては,エマルションの安定性およびレオロジー特性の評価を行った.エマルションの組成としては,オイルの割合を10%から30%の範囲で変化させた.その結果,機械的攪拌によって生成したエマルションの場合,攪拌速度が高く,攪拌時間が長くなるほど,安定性が高くなり,攪拌速度が小さく,攪拌時間が短い場合には比較的短時間でエマルションが分離してしまうことがわかった.また,レオメータを用いて,レオロジー特性の評価を行ったところ,本研究で扱った範囲では,非ニュートン性を示すことはなく,概ねニュートン流体として扱えることがわかった.この結果を踏まえ,平成26年度は,幅が10mm程度,高さが1mm以下,長さが100mm程度の矩形の流路を持ったマイクロチャネルを作成し,その流動特性について検討を行った.