hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メゾスコピックスケール空間の機能化

本研究は、ブロックコポリマーが形成する周期的多相構造(ミクロ相分離構造またはミクロドメイン構造)の一方のミクロドメイン相をオゾン分解法により選択的に除去して得たメゾスコピックスケールの孔径を持つ多孔体を用い、そのメゾスコピックスケール空間に機能を付与することにより高機能材料を開発することを目的とする。平成12年度にはポリイソプレン-ポリ2ビニルピリジンジブロックコポリマー/ポリ2ビニルピリジンホモポリマーブレンドを用いたDouble Gyroid共連続ミクロドメイン構造に基づく多孔体の作製法を確立したが、平成13年度は、その多孔体中へのPd金属超微粒子の導入を詳しく検討した。金属超微粒子を導入する際の温度や反応時間などの条件が金属超微粒子の平均粒子径やその分布および密度に与える影響を調査し、金属超微粒子形成の機構を明らかにした。また、平成12年度に購入した超高分解能走査電子顕微鏡に付属する装置として、平成13年度はエネルギー分散型X線分析装置を導入し、特定元素のマッピング機能を用いた金属超微粒子の分布解析などを目指している。アルコール還元以外の方法による金属錯体からの金属超微粒子形成法の検討も併せて行った。ブロックコポリマーやホモポリマーを用いた予備実験では、金属錯体蒸気を用いる方法や熱還元による方法でも効率的に金属超微粒子の導入が可能なことが判明した。この金属超微粒子形成過程は時間分解小角中性子散乱法によって観察できる可能性があり、そのための準備を行った。また、ポリスチレン-ポリイソプレンジブロックコポリマーの特定のミクロドメイン中への低分子電荷移動錯体の導入を試みた。ブロックコポリマーをテトラチアフルヴァレン(TTF)とともに溶かした溶液から薄膜をキャストし、その薄膜に一方の成分に選択的な溶媒蒸気の存在下ヨウ素をドープさせると、そのミクロドメイン相に選択的に電荷移動錯体の結晶が生成する可能性が、その超薄切片の透過電子顕微鏡観察結果から示唆された。□本研究は、ブロックコポリマーが形成する周期的多相構造(ミクロ相分離構造またはミクロドメイン構造)のメゾスコピックスケール空間に金属超微粒子や有機電荷移動錯体などの高機能物質を導入し、これまでの技術では得られなかった新規高機能材料を開発するプラットフォーム技術を確立することを目的とした。高機能物質を導入するプラットフォームとしてブロックコポリマーの特定のミクロドメイン相あるいはミクロドメイン相の一方をオゾン分解法により選択的に除去して得たメゾスコピックスケールの孔径を持つ多孔体を用いた。平成14年度はポリスチレン-ポリイソプレンジブロックコポリマー(PS-b-PI)が形成するラメラ状のミクロドメイン相の一方に選択的にTTF(テトラチアフルバレン)/TCNQ(7,7,8,8-テトラシアノキノジメタン)電荷移動錯体を0-ジクロロベンゼン溶液からのキャスト法により導入することを試みたところ、TTF/TCNQ電荷移動錯体はポリイソプレンミクロドメイン相に選択的に導入されることが電視顕微鏡観察により判明した。また、TTFのみを添加したPS-b-PIの薄膜をI_2蒸気とn-ヘキサンの混合蒸気に曝すとポリイソプレンミクロドメイン相にのみTTF/ヨウ素電荷移動錯体を充填することができた。
カルコゲンを含む有機金属クラスターの合成、構造および反応性

本研究においては種々のシクロペンタジエニル誘導体を用いた。以下、このような誘導体をCp*と略記し、また、C_5H_<5->およびC_5Me_5-をそれぞれCpおよびCp'と略記して、研究実績の概要を述べる。1.カルコゲンを含む二核錯体およびキュバン型クラスターの合成Cp*=C_5Hn(SiMe_3)_<5-n>(n=1,2)を含む〔Cp*_2Fe_2(Co _4〕(1__)とS_8とを反応させた。n=2のものについて〔Cp*_2Fe_2S_4〕型二核錯体(2__)を得ることち成功し、その構造をX線解析により明らかにした。n=1についてはn=2の場合よりもはるかに温和な条件においても〔Cp*_4Fe_4S_6〕キュバン型クラスターが比較的良好な収率で生成する。この結果はCp環に導入した置換基の崇高さが生成物として1__型錯体を与えるのか、2__型クラスターを与えるのかを決めていることを示しており、重要な知見を得たと考えている。2.〔Cp_4Fe_4S_4〕(PF_6)_3(3)の合成と単離骨格電子数17の2番目の例である3の合成と単離に成功した。なお、骨格電子数17の最初の例も以前に我々が合成単離したものである。3.二核錯体からキュバン型クラスターへの交換とその反応の機構、ジフェルニルアセチレン(4__)と〔Cp′_2Fe_2F_4〕(5__)を反応させたところ、〔Cp′_2-(ジフェルニルジチオレン)_2Fe_4S_4〕(6)という珍しい混合配位子キュバン型クラスターを得た。5__の代わりに〔Cp′_2Fe_2(CO)_4〕(7)とS_8とを用い、4__を反応させても6__が生成した。4__の代わりにフェニルアセチレンを用いたり、7__の代わりに〔Cp_2Fe_2(CO)_4〕を用いた場合にも6__に対応するキュバン型クラスターが得られた。13の結果を総合的に解析し、〔Cp*_2Fe_2-(CO)_4〕(8)とS_8とから〔Cp*_4Fe_4Sn〕が生成する反応や8__、S_8およびアセチレン類からジチオレンを含むキュバンが生成する反応は、いずれも中間体として〔Cp*_2Fe_2S_4〕の生成を経るものと結論した。
相関分光法を用いた凝集体タンパク質の品質評価の確立

細胞の中ではその機能を支える分子が活発に動き回り,相互作用をしながらそれぞれの機能を支え,さらに細胞の高次機能を発現している。タンパク質の凝集体構造もある条件下では脱凝集を行うなど,細胞質内にある多くの分散しているタンパク質と交換していることが分かってきた。これまで細胞膜中でのタンパク質の動態を高感度に検出する全反射型蛍光相関分光法を開発してきた。これらの方法をさらに発展し同時多点測定可能なシステムの構築を行い,細胞膜や細胞内でのタンパク質の凝集や局在の変化をリアルタイムで検出する方法を開発することでタンパク質社会の解明を目的とした。細胞の中では構造体を支える分子が活発に動き回り,相互作用をしながらこれらの構造を支え,細胞の機能を発現している。その過程を調べるためには凝集体の構造やサイズを明らかにしなければ,タンパク質の凝集体と深い関係があるシャペロン機能や品質管理のメカニズムと生物学的意義の解明は達成されないと考える。本研究は,このような凝集体や複合体の形成をいち早く検出するために元となる分子の挙動を細胞内で高感度に検出するシステムの構築を行う。これまで申請者は細胞膜中でのタンパク質の動態を高感度に検出する全反射型蛍光相関分光法を開発してきた。これらの方法をさらに発展し同時多点測定可能なシステムの構築を行い,細胞膜や細胞内でのタンパク質の凝集や局在の変化をリアルタイムで検出する方法を開発する。細胞の中では多くの分子が単独ではなくダイナミックに動き回り、離合集散しながら、細庖機能を担っている。さらに最近の研究によると,凝集体もその構造やサイズは様々であり,こうした構造やサイズを明らかにしなければ,シャペロン機能や品質管理のメカニズムと生物学的意義の解明は達成されい。このようなタンパク凝集体やタンパク質複合体の形成をいち早く検出するためには、元となる分子の挙動を細胞内で高感度に検出するシステムの構築が急務である。このために、本申請は、凝集体や分子複合体の動的挙動を生きている細胞中で捉えるシステムの構築行うことを目的とする。初年度は、特に本領域の目的に合うように細胞、酵母などを対象として装置の改良とシステムの構築を行う。まず、全反射型蛍光相関装置の高感度化と安定化を行った。これまで申請者が開発した全反射型蛍光相関分光装置(Total Internal Reflection Fluorescence CorreIation Spectroscopy、TIR-FCS)を用いて体膜結合性蛋白質の動態の検出を行ってきた。この装置をより安定な細胞測定用の装置とするためにオートフォーカス内蔵の顕微鏡システムへ移植し再構築した。次に本申請者の共同研究を通してこれまで細胞内PolyQの凝集体形成に及ぼすCCTの影響(Nature CeIl Bio 2006)、や、酵母プリオンの測定(Genes Cells 2006)から細胞内における凝集タンパク質はさまざまな大きさを有していることがわかってきた。細胞内の凝集体は一分子レベルのミクロな大きさから顕微鏡で観察可能なマクロな大きさまで連続的に分布しているもめと考えるのが自然である。そのために分布関数を用いた解析方法を検討し,実際に相関関数から拡散速度の分布関数として表現可能であることを示した。細胞の中では多くの分子が単独ではなくダイナミックに動き回り、離合集散しながら、細胞機能を担っている。タンパク質の凝集体と考えられていた構造体も実は細胞質内にある多くの分散しているタンパク質と交換していることが分かってきた。このような凝集体の構造やサイズは様々であり,こうした構造やサイズを明らかにしなければ,タンパク質の凝集体と深い関係があるシャペロン機能や品質管理のメカニズムと生物学的意義の解明は達成されないと考える。これまでの研究で申請者は細胞膜中でのタンパク質の動態を高感度に検出する全反射型蛍光相関分光法(Total Internal Reflection Fluorescence Correlation Spectroscopy、TIR-FCS)を開発してきた。今年度はこれらの方法をさらに発展し多点同時測定可能なシステムの構築を行い,細胞膜や細胞内でのタンパク質の凝集や局在の変化をリアルタイムで検出する方法を開発した。凝集体形成に関してはタンパク質同士の距離が溶液中に存在するときよりも距離が短くなることが予想されたのでFCCSや通常のFRET測定の精度を高めるために蛍光寿命測定も取り入れた。具体的な主な成果はまず, TIR-FCSの安定化と7点同時測定が可能な多点化(Multipoint-TIR-FCS)を行い,生体膜結合性蛋白質の動態の検出を行った。次に,蛍光寿命測定の標準化のために,アミノ酸2個から20個にわたるリンカーを有するGFP2量体を作成し,その一分子あたりの蛍光強度と蛍光寿命の関係を明らかにした。

M-TIR-FCSでは細胞膜上のコンパートメントの存在を確認することができた。生細胞上での生態膜蛋白質の動態解析に寄与するものと期待される。細胞の中では細胞の機能を支える分子が活発に動き回り,相互作用をしながらこれらの構造を支え,細胞の機能を発現している。タンパク質の凝集体と考えられていた構造体もある条件下では脱凝集を行うなど,細胞質内にある多くの分散しているタンパク質と交換していることが分かってきた。その過程を調べるためには凝集体の構造やサイズを明らかにしなければ,凝集体の品質管理のメカニズムと生物学的意義の解明は達成されないと考える。本年度も,このような凝集体や複合体の形成をいち早く検出するために元となる分子の挙動を細胞内で高感度に検出するシステムの構築を目指した。方法として蛍光相関法を用いた細胞質における分子間相互作用解析と全反射光学系を利用した生体膜におけるタンパク質の凝集反応の検出を行った。また具体的には牛海綿脳症(BSE)を引き起こす,プリオンタンパク質(PrP)等の凝集初期におけるミクロな凝集体の検出を目指した。このミクロな凝集体は生体機能を阻害する可能性が注目されている。我々は希薄なSDS濃度条件下におけるモデル実験系を確立して,凝集初期,例えば,3量体から10量体程度までの凝集過程を詳細に検出・定量する方法として,一分子あたりの蛍光強度と,立体構造を認識する抗体を用いて,評価した。その結果,3量体を細小ユニットとして,6量体,9量体が形成されることがわかった。また,そのときにプリオンタンパク質のC末ならびにN末領域とも立体構造変化があることが分かった。これらの結果からプリオンタンパク質の新規の凝集体モデルを提唱した。生きた細胞内ではタンパク質は動的に相互作用を繰り返し機能している。このようなタンパク質の機能を明らかにするためには生細胞内での複合体や凝集体の相互作用の定量的な把握が重要であること必要である。本研究はこのような凝集体や複合体の形成をいち早く検出し分子の挙動を細胞内で高感度に検出するシステムの構築を行うことを目的としている。これまで全反射型蛍光相関装置の高感度化と生細胞内におけるタンパク質凝集検出システムの構築を行い,生細胞内における新たな定量的解析法を確立しタンパク質社会研究に貢献する。そのため本年は,酵母プリオンを凝集体タンパク質との相互作用の研究対象とした。特に,シャペロン系タンパク質の相互作用解析として出芽酵母のHsp104を対象とした。Hsp104はSup35タンパク質の凝集・脱凝集を司る因子として知られているが,実際の酵母細胞内での挙動は明らかではない。そこで,まず蛍光相互相関法を用いてSup35・Hsp104タンパク質の相互作用測定条件を明らかにした。次にHsp104のATPase活性を阻害するグアニジン塩酸塩(GdnHCl)を細胞抽出液に添加してFCCS測定を行った。その結果、濃度依存的に相互相関関数が消失することが分かった。
酸化鉄ヘテロ接合による革新的光電気化学セルの創成

高効率太陽光水分解の実現に向けて、酸化鉄半導体光電極を作製した。まず、ワイドギャップ半導体・Si添加FeOを用いて光カソード電極を作製した。この電極上に絶縁性Ga2O3の極薄膜を蒸着することにより鉄の部分酸化を抑制することに成功し、その結果、紫外域において光電流が発生することを確認した。次に、二段階PLD法を用いてSi:Fe2O3光電極を形成し、可視近赤外域において光電流が発生することを確認した。またこの電極に金微粒子を導入することにより、局在表面プラズモンの効果で光電変換効率が上昇することを見出した。さらに、近赤外応答型V:Fe2O3光電極の作製にも成功し、約11%の光電変換効率を得た。高効率水分解用・酸化鉄光電極の実現に向けて、p型透明半導体Si:FeO薄膜の作製条件を詳細に調べた。Al2O3単結晶基板上にエピタキシャル成長させた透明下部電極層(TaドープSnO2)の上に、製膜700°C、酸素分圧0.0003Pa以下の条件の下で、高品質なSi:FeO薄膜が[111]方向に配向成長することを見出した。また、X線光電子分光測定や光吸収特性評価の結果、Si:FeOの伝導帯下端の位置はFe2O3よりも0.2eV以上高くなっており、消費電圧の観点から、光電極として望ましい電子構造となっていることを確認した。この結果は、第一原理に基づく電子状態計算の結果と一致した。この試料を用いて光電気化学測定を実施したところ、光アノードとしての特性が見られ、Si:FeOは予想に反してn型半導体として機能していることが分かった。X線光電子分光測定の結果、これはSi:FeO最表面においてFe2+の一部がFe3+に酸化されているためであることが分かった。そこで、この表面酸化を抑制するための極薄キャップ絶縁層の検討を行った。Al2O3、Ga2O3、MgO、Y2O3、SiO2等の酸化物をキャップ層に用いて光電極特性を詳細に調べた結果、Ga2O3のみがSi:FeOの表面酸化の防止層として最適であることを見出した。これまでに、Ga2O3/Si:FeO/Ta:SnO2の三層構造を用いて紫外光に応答する光カソードを実現している。一般的にFeOにはカチオン欠損が多く含まれ、また表面酸化が著しく起こるため、物性の制御が困難であると考えられているが、本研究ではFeOの高品質単結晶薄膜の成長条件を見出し、p型半導体としての特性を制御することに成功している。また、Ga2O3極薄膜がSi:FeO薄膜の表面酸化を防止するキャップ層として機能することも初めて見出している。このように、FeOを用いた高効率太陽光水分解の実現に向けて極めて重要な知見や成果が得られたと考えている。太陽光水分解における近赤外光応答型の半導体光電極材料として、Siを添加した酸化第二鉄(α-Fe2O3、ヘマタイト)に注目し、薄膜作製および光電特性評価を実施した。パルスレーザー堆積法(PLD法)による薄膜作製実験では、まず、Siを混合したα-Fe2O3のターゲット(大気中、1200°Cで焼成)を用いα-Al2O3(110)単結晶基板上に薄膜を成長させた。その結果、Siを含むFe3O4(マグネタイト)の結晶薄膜が得られた。この薄膜は室温で金属的な電気伝導を示し、半導体光電極として用いることができない。そこで、あらたに二段階でのPLD法による薄膜成長を試みた。この手法では、第一段階としてα-Al2O3基板上にSiを含まない純粋なnα-Fe2O3の単結晶薄膜を成長させた。その後、Siを含むα-Fe2O3をターゲットとして用いて、α-Fe2O3薄膜上に膜を堆積させた。基板温度を600°C以上にすると、Fe-Siの相互拡散により、膜全体にSiが均一に分布したSi:α-Fe2O3結晶薄膜が得られた。光吸収率測定により、Si:Fe2O3薄膜のバンドギャップは1.8と見積もられ、Si添加によりバンドギャップが狭窄化することが分かった。次に、このSi:Fe2O3薄膜に金微粒子を埋め込んだ構造を作製した。この実験では金の極薄膜をSi:α-Fe2O3薄膜上にスパッタリングにより蒸着し、その後大気中で熱処理することにより、微粒子を形成した。この手法によって得られた試料は、700-850nmの波長域において金微粒子の局在表面プラズモンの効果によって光吸収が増大した。希少金属や環境負荷の高い材料を含まない新しい光電極材料として、独自の手法(二段階のPLD法)を用いた薄膜成長によって、Si置換α-Fe2O3薄膜を得ることがでた。また、Si置換によってα-Fe2O3のバンドギャップが減少することを確認し、近赤外光応答型光電極としての応用の可能性が示唆された。α-Fe2O3はコランダム型結晶構造を有するn型酸化物半導体であり、約2.2eVのバンドギャップエネルギーを持つため、可視光応答型触媒として有望と期待されている。

研究代表者はこれまでに、Feの一部をRhで置換した系において、α-Fe2O3では光応答が無い近赤外域において光電流が発生することを報告してきたが、平成29年度は、希少元素であるRhよりも豊富に存在し、Feと同じ3d電子系のVを置換元素として選び、その特性について調べ、酸化鉄ヘテロ接合型光電気化学セルへの応用を目指した。試料はPLD法により作製した。XPSの結果から、Fe3+はアニールによって価数が変化しないが、VイオンはアニールによってV3+からV5+へ酸化されることが分かった。また光吸収測定の結果から、as-grownの薄膜ではV置換によってバンドギャップが変化しないのに対して、アニールしたV置換薄膜では、ギャップが狭窄化することが分かった(Eg1.4eV)。第一原理電子状態計算(GGA+U)の結果より、as-grownの状態では、バンドギャップ中間付近にV3+のt2gスピンに由来する極度に狭い局在バンドが現れるが、バンド端の電子状態はノンドープの場合とほとんど変わらず、価電子帯上端および伝導帯下端はそれぞれ酸素2p状態と鉄3d状態からなる電荷移動型絶縁体となっていることが確認された。これに対してアニール後は、ギャップ内状態が消失し、伝導帯下端でV5+とFe3+の3d軌道が混成して、ギャップが減少することが分かり、上記の実験結果と一致する計算結果が得られた。さらに光電気化学測定により、1.4eVのギャップを持つ試料では、近赤外域で光電流が発生することを見出した。また、前年度までに得られたSi置換Fe2O3とのヘテロ接合型光電気化学セルにおいて、約11%の光電変換効率(IPCE,波長600nm)が得られた。高効率太陽光水分解の実現に向けて、酸化鉄半導体光電極を作製した。まず、ワイドギャップ半導体・Si添加FeOを用いて光カソード電極を作製した。この電極上に絶縁性Ga2O3の極薄膜を蒸着することにより鉄の部分酸化を抑制することに成功し、その結果、紫外域において光電流が発生することを確認した。次に、二段階PLD法を用いてSi:Fe2O3光電極を形成し、可視近赤外域において光電流が発生することを確認した。またこの電極に金微粒子を導入することにより、局在表面プラズモンの効果で光電変換効率が上昇することを見出した。さらに、近赤外応答型V:Fe2O3光電極の作製にも成功し、約11%の光電変換効率を得た。今後最も重要な課題となるのは、Si:FeOと可視光応答層であるFe2O3(ヘマタイト)、近赤外応答層であるRh:Fe2O3とのヘテロ接合の形成である。SiとFeは比較的大きな相互拡散係数を持つため、これらの層間でのSiの相互拡散を抑制するため、できる限り低温での薄膜成長が必要となる。製膜温度を含む作製条件を広範に変えて構造評価を行い、ヘテロ構造作製の条件の最適化を行う。純粋なα-Fe2O3薄膜に金微粒子を埋め込んだ電極構造では、可視近赤外域での光吸収の増大は確認されるが、光電流は低下してしまうことが分かっている。これは、金ナノ粒子の表面プラズモンの共鳴エネルギーに対して、母体のα-Fe2O3のバンドギャップが多いため、効率的な励起エネルギー移動が起こらないためだと考えられる。これまでに得られたSi添加α-Fe2O3では、製膜中の酸素圧力と基板温度によってギャップが変わることが分かっており、また金微粒子は焼成温度によって粒子径と共鳴エネルギーを制御できることを確認しているので、今後はこれらの条件を最適化することにより、プラズモンからのエネルギー移動による光電流増大を実現することが課題となる。29年度が最終年度であるため、記入しない。電子物性29年度が最終年度であるため、記入しない。
関数微分方程式の解の定性的研究とその応用

研究課題「関数微分方程式の解の定性的研究とその応用」の目的は、関数微分方程式の解の漸近的挙動を理論的に解析することを主目的とし、そのための補助手段として、数値解法を開発し、解軌道をコンピュータに描画させるソフトウエアを開発することである。本年度に得られた主な結果は次の(1)、(2)である:(1)数値解法については、既に開発していた関数微分方程式の数値解法を改良し、複数個の時間遅れを含む関数微分方程式や積分微分方程式の解の近似公式を作成した。その手法は、常微分方程式の近似公式で用いられるルンゲ・クッタ法に類した物である。開発した数値解法を用いて、解軌道を描画するためのコンピュータソフトを開発した。(2)開発したコンピューターソフトを使って、種々の関数微分方程式の解軌道をグラフィック化し、多方面から解の特性を調べた。数値実験によっていろいろな解の性質を抽出させた。それらの数学的証明を試みたところ、いくつかの関数微分方程式の解の性質については数学的証明に成功した。多次元の線形関数微分方程式の零解の一様安定性、漸近安定性については、常微分方程式の基本行列を用いる方法で成果を得た。また、複数個の遅れ時間を含む差分微分方程式に対して、特性方程式の理論を用いて、漸近安定性に関する結果を得ている。数値実験によって解軌道を視覚的に把えることは、直接的に、解の性質の数学的な解析を導くものではないが、様々なヒントを与える。数学的な解析の補助手段として有効である。関数微分方程式の零解の安定性、漸近安定性に関して得られた成果は、研究集会で発表し、論文は専門雑誌に投稿中である。
ポリマーグラフトカーボンブラックナノ複合体からの新規内分泌撹乱物質センサーの創製

本研究では、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)やポリ(N, N-ジエチルアクリルアミド)(PDEAM)などの両親媒性のポリマーをグラフトしたCBから作製したナノ複合体の電気抵抗値のクロロホルム蒸気やフェノール類が溶解したヘキサン溶液に対する応答性について検討した。CBナノ複合体は、適当な溶媒を用いてポリマーとポリマーグラフトCBを4:1の割合でペースト化して、櫛形電極に塗布した。抵抗体の各種溶媒蒸気中やフェノール類が溶解したヘキサン溶液中で電気抵抗値の変化をデジタルマルチメーターで追跡した。PNIPAMあるいはPDEAMをグラフトしたCBから作製した複合体の抵抗値の各種溶媒蒸気に対する応答性について検討した結果、PNIPAMグラフトCBから作製した抵抗体の電気抵抗値はシクロヘキサンの他、四塩化炭素、トルエン、ジクロロメタンなどの溶媒蒸気に鋭敏に応答することが分かった。これに対して、PDEAMをグラフトしたCBから作製した複合体はベンゼンやスチレン蒸気に対して鋭敏に応答することが分かった。一方、PNIPAMあるいはPDEAMをグラフトしたCBから作製した複合体を各種溶媒を含むヘキサン中へ浸したときの電気抵抗値の応答性について検討した結果、PNIPAMグラフトCBから作製した抵抗体の電気抵抗値は、ヘキサン中に溶解したクロロホルム、メタノール、クレゾール、ジオクチルフタレートに応答することが分かった。また、PDEAMをグラフトしたCBから作製した複合体の電気抵抗値は、トリクロロエタンやスチレンに対して鋭敏に応答するが、ジオクチルフタレートにはほとんど応答しなくなることが分かった。また、この様な抵抗体の抵抗値と、ヘキサン中のクロロホルム、及びジオクチルフタレート濃度との関係について調べた結果、複合体の電気抵抗値とクロロホルム濃度やジオクチルフタレート濃度との間には相関関係が認められ、この様な複合体は濃度計としても利用できることが分かった。本研究では、組成の異なるポリアミドとポリエチレンオキシドとのブロック共重合体(PA-b-PEO)をグラフトしたCBから作製した複合体の電気抵抗値の溶媒蒸気やフェノール類が溶解した溶液に対する応答性について検討し、以下の成果が得られた。1.PA-b-PEOを吸着させたCBにγ線をPA-b-PEOの融点以上で照射すると、粒子表面へのグラフト反応が進行することを明らかにした。また、この様な系におけるグラフトは、γ線照射により生成したPA-b-PEOのポリマーラジカルが、粒子表面で捕捉されることに起因することを解明した。2.PEO組成の多いPA-b-PEOをグラフトしたCBから作製した複合体の電気抵抗値は、エタノール蒸気中で著しく増大し、空気中へ戻すと初期抵抗値に復帰することが分かった。また、この様な蒸気応答性には優れた再現性が認められた。3.PEO組成の多いPA-b-PEOをグラフトしたCB複合体を各種溶媒を溶解させたヘキサン溶液中へ浸したときの電気抵抗値の応答性について検討した。その結果、この様な複合体はヘキサン中に溶解したクロロホルム、エタノール、及びフェノールに応答することが分かった。4.PEO組成の少ないPA-b-PEOをグラフトしたCB複合体の電気抵抗値は水中に溶解したクロロホルム、フェノール、及びクレゾールなどに応答することが分かった。さらに、ジオクチルフタレートやペンタクロロフェノールなどの内分泌撹乱物にも応答することが分かったが、感度は余り大きくなかった。以上のことから、この様なブロックコポリマーをグラフトしたCBから作製した複合体は、新規の機構で動作し、しかも安価な内分泌撹乱物質をはじめ各種物質のセンサー材料として利用できる可能性のあることが明らかとなった。
S100A10による頭頚部癌悪性化と新規治療・診断への応用

癌幹細胞(CSC)は、頭頚部癌の治療標的として期待されている。S100A10が頭頚部癌CSCの悪性形質に貢献している可能性を検証するため、本研究では、1CSCを誘導・活性化する分子基盤は何か?、2転移と浸潤における役割は何か?、3S100A10発現と予後の相関、4診断マーカーおよび治療標的としての妥当性、を検討する。本研究により、S100A10による頭頚部癌CSCの分子基盤を解明し、診断と治療に向けた研究を展開する。
沿岸域エコトーンの生態学的特性と環境管理の基礎研究

1.多摩川河口域の懸濁態有機炭素安定同位体比δ^<13>Cは-30‰-17‰の広い範囲の値を示し、これは陸起源有機物と植物プランクトンの混合により説明された。また、東京湾表層の植物プランクトンの光合成活性は夏季に著しく低下するが、これは溶存態無機窒素の組成が急変すること、及びリンや珪酸に対して相対的に窒素不足になることにより引き起こされていることが示唆された。2.富栄養湖霞ヶ浦における窒素バランスを明らかにするため亜酸化窒素濃度の季節変動調査を行い、水田土壌と同様に全窒素負荷量の0.1%がN_2Oに転換されると仮定すると、全負荷量のほぼ90%が脱窒作用で窒素ガスとして大気中に放出されると推定された。3.琵琶湖における生態系の窒素・リンの動態を明らかにするため、北湖と南湖のアンモニアの再生回帰と植物プランクトン生産の関係を追究し、バクテリア及びワムシと無色鞭毛虫がが窒素再生に重要な役割を演じていること、また、湖水混合に伴う底層からのリンの供給がプランクトンの短期変動を大きく支配していることを明らかにした。4.東南アジアの沿岸低湿地に生育するサゴヤシの澱粉の幹への集積は熱帯泥炭土では1013年、沖積土では810年を要すること、熱帯低湿地のサゴヤシ林では、銅は集積し、亜鉛は流出の傾向にあることを明らかにし、サゴヤシ持続生産の可能性を物質収支研究によって示した。また、沿岸域泥炭土壌で下層のパイライト酸化に基づく表土の強酸性化作用を防止するには下層と表層の間に石灰礫を敷く土壌改良技術が、水稲のみならずトウモロコシ栽培にも極めて有効であることを明らかにした。5.ミティゲーションの概念には、環境の修復に加えて、好適環境の創造という概念が含まれることを示した。また、環境資源利用の現状把握・評価のための具体的手法として、環境資源管理主体といった特定の勘定主体の立場にたつミクロ会計方式として「環境資源管理会計」を提案し、数値シミュレーションモデルを用いて利用方法を例示した。1.東京湾へのCOD流入負荷量の約15%を占める隅田川河口域において直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩(LAS)などの成分の流下に伴う変動を観測した。LAS濃度は110μg/lであり、流下に伴い選択的に除去され、非保存的に挙動することが明らかにされた。2.東京湾の河口干潟において最大満潮線から沖合に向って2530m間隔でコドラートを設け、底質の分析と付着微細藻類の現存量測定を行った。その結果、底質の粒度は岸に近いほど細砂で沖合になるほど粒径は大きくなったが、有機物含量は0.71.0%の範囲にあり比較的均質であった。付着微細藻類の現存量はクロロフィルa量として1.5-4.2μg/cm2あり、沖に向ってやや増加の傾向があったものの広範囲ににわたり比較的均一であった。また付着微細藻類の光合成活性を測定した。3.沿岸ヨシ帯の非成長期における栄養塩濃度の変動の及ぼす影響を知るため、涸沼流出付近においてアクリル製円柱を用いてヨシ1-3株を囲い、その中に栄養塩濃度と付着珪藻の生物量をクロロフィルaとして測定した。その結果、ヨシの付着生物がその変動に大きく関っていることが推定された。4.釧路湿原で湿原からのメタンと亜酸化窒素のフラックスに及ぼす環境の影響を調査した。人為的な湿原変化のある場所と無い場所の間にガスフラックスの有意な差異は見られなかった。5.東南アジアに広く分布する沿岸域泥炭湿地林の開発地における表層酸性化作用を除去するために、表層の石灰中和及び下層のパイライトの直上に石灰礫を敷くことにより強酸性化を抑制し、その土壌の作物生産力を持続させる試験を実施中である。

また、沿岸域泥炭土壌で下層のパイライト酸化に基づく表土の強酸性化作用を防止するには下層と表層の間に石灰礫を敷く土壌改良技術が、水稲のみならずトウモロコシ栽培にも極めて有効であることを明らかにした。5.ミティゲーションの概念には、環境の修復に加えて、好適環境の創造という概念が含まれることを示した。また、環境資源利用の現状把握・評価のための具体的手法として、環境資源管理主体といった特定の勘定主体の立場にたつミクロ会計方式として「環境資源管理会計」を提案し、数値シミュレーションモデルを用いて利用方法を例示した。(1)多摩川河口、東京湾内湾域における懸濁有機物(POM)の挙動を炭素安定同位体比(δ^<13>C)により検討した。陸起源POM、河口域POM、内湾域POMのδ^<13>C値はそれぞれ-26.0,-25.3,-19.7‰であった。東京湾内湾堆積有機物のδ^<13>C値は20.5‰で内湾域POMの値を良く反映していた。(2)付着微生物群集の脱窒速度簡易測定法を検討した。アセチレン飽和溶液添加法に代わって、100ml試水に1mM程度の炭化カルシウムを加えると、アセチレンの生成は量的に進行するが。水酸化カルシウムの生成によりpHが12以上に上昇し、微生物の活動を停止させることが明らかになり、これを中和する緩衝溶液の選択が必要であることが判明した。(3)熱帯泥炭の特性及びサゴヤシの持続生産の可能性を探ることを目的として、銅及び亜鉛を指標としたモニタリングを研究した。サゴヤシ栽培地の銅及び亜鉛の循環は、銅については降水からのインプットがアウトプットを上回るために系内に蓄積する傾向にあるが、亜鉛は系外に流失する傾向にあることが明らかになった。(4)熱帯沿岸域湿地林荒廃地において、下層のパイライトの酸化による表層酸性化作用を防止する方策として下層の石炭礫を埋設した結果の試験を行い、これが14年間にわたって持続的酸性中和効果を示すことを明らかにした。(5)人間活動と環境資源利用の相互作用特性を明らかにするため、理論モデルを構築し、数値シミュレーションを試みた。その結果、環境資源の最適利用形態は地域の人口規模や分布とも密接な関係をもつことなどが明らかとなった。(1)多摩川河口域で懸濁態有機物の炭素安定同位体比(δ^<13>C)を詳細に測定した。陸起源有機物のδ^<13>Cのエンドメンバーは-26.6‰であった。懸濁態有機炭素のδ^<13>Cは、陸起源有機物と植物プランクトンの増殖に影響され、-30‰から-17‰まで広い範囲の値を示した。(2)東京湾内湾域で植物プランクトンの現存量と光合成活性の測定を引き続き行った。(3)富栄養湖霞ケ浦で窒素栄養塩を中心に季節変動を調査した。従来観測された秋初春における硝酸態窒素の蓄積が1994から起こらなくなっていることが明らかになった。(4)前年度に採取した琵琶湖夏季のプランクトンのリンを分析し、気象擾乱に伴う湖水混合との関係を解析した結果、湖水混合に伴う深層からのリンの供給に対しバクテリアとピコプランクトンは極めて敏感に反応して細胞内リン含量が増加し、懸濁態リンの動態に大きく関与していることが明らかになった。(5)東南アジアの沿岸低湿地には20百万haにも及ぶ熱帯泥炭地があり、その一部には澱粉を採取するためのサゴヤシが植栽され、この地域の生態系を保全しつつ持続可能なサゴヤシ澱粉の生産が達成されており、サゴヤシの生育は熱帯泥炭土の方が沖積土より遅いことを明らかにした。
多重染色FACSを用いた腎組織病理診断に替わる糸球体腎炎の診断・病態解析法の確立

糸球体腎炎の発症進展は、自己免疫寛容の破綻と、樹状細胞(DC)、T細胞、マクロファージ(Mφ)を初めとする各種免疫担当細胞やサイトカインネットワークによる細胞性免疫や液性免疫の増強が関与する。我々は、臨床におけるANCA関連血管炎や各種糸球体腎炎疾患症例の末梢血単核球の多重染色フローサイトメトリー法を用いた解析から循環免疫担当細胞ネットワークの特徴を明らかにした。また治療のための摘出扁桃腺内の免疫担当細胞や免疫環境と比較検討し、各種糸球体疾患における免疫応答の特徴を明らかにする基礎を構築した。【意義】IgA腎症に対する扁摘の効果には未だ議論がある。扁摘による免疫ネットワークの変化を明らかにするため、IgA腎症扁摘前後の多種免疫細胞動態の変動をPFCを用いて解析した。【結果】扁摘前後で平均のCD4+細胞総数、CD8+細胞総数、CD4+CD25+CD127-抑制性T細胞数、Lineage-HLA- DR+CD123+BDCA2+形質細胞様樹状細胞数、CD14-CCR7+M1マクロファージ数、CD11b+CD33+HLA- DR+CD14+CD15+CD66b+骨髄由来抑制細胞数は各26523個から7066個、12907個から6518個、2010個から563個、86個から21個、35283個から13721個、4428個から2846個と著減した。CD3+6B11+iNKT数とCD150+CCR7-M2c数は329個から517個、12878個から17070個と増加傾向を示し、M2a数は変わらなかった。【結論】IgA腎症扁摘により免疫細胞数の変動が見られ、その病態解析に有用である可能性が示唆された。【重要性】これまでIgA腎症に対する扁摘の効果は不明であった。今回の解析でその有用性が確認された。多重染色フローサイトメトリー法を用いた、糸球体腎炎の腎生検時における末梢血免疫細胞解析をこれまで行って来た。【目的】糸球体腎炎の発症進展には自己免疫寛容の破綻と免疫担当細胞やサイトカインネットワーク異常が関与する。前回我々はIgA腎症扁摘前後を解析し末梢血の多重染色フローサイトメトリー法は扁摘の効果判定に有用である事を示した。今回はその他の腎炎も加え、腎生検時における疾患ごとの多種免疫細胞動態を比較した。【方法】2013年から2014年に日本医科大学腎臓内科で腎生検の結果IgA腎症と診断された19例、膜性腎症8例、微小変化型ネフローゼ症候群10例。腎生検時にヘパリン下採血し、赤血球溶解後Lineage、HLADR、CD123、CD45RO、BDCA2、CD62L、CD3、CD4、CD8、CD25、CD127、6B11、CD150、CD163、CCR7、CD14、CD206に対する抗体で多重染色カクテル4種に分けて染色を行った。【結果】形質細胞様樹状細胞とエフェクター細胞はIgA腎症で増加していた。またIgA腎症において、total制御性T細胞(Treg)は膜性腎症と同様に減少していたが、ナイーブ型Tregは増加していた。インバリアントナチュラkvルキラーT細胞は膜性腎症で減少していた。【結論】臨床経過との関連性を今後さに検討することで、各種糸球体疾患の病態解析に有用となる可能性が示唆された。この研究により、末梢血によるANCA関連血管炎や各種糸球体疾患の病態解析や活動性評価さらには治療効果判定法の確立を行い、最終目標として侵襲性の腎生検に替わる検査法の確立と、免疫ネットワーク制御による各種糸球体疾患の制御を目指している。各種腎疾患症例検体の集積が進み、日本腎臓学会への発表が可能となった免疫学多種にわたる腎疾患の症例数を集積し、多重染色フローサイトメトリー法を用いて各種免疫細胞マーカーの動向を解析する。腎生検症例が多く、血液検体も順調に集まっている。扁桃摘出のみによる免疫学的パラメーターの推移を多重染色フローサイトメトリーにて解析が進行している。

一方、他の治療(ステロイドやミゾリビン)による効果も同様の方法で解析が進行している。また、扁桃も摘出後検体が集まっており、その解析も進行している。さらに症例数を集積する必要があるこれまでは扁摘の効果を中心に解析を進めてきたが、扁摘後の治療、すなわちステロイド療法やミゾリビン療法の免疫学的な効果を明らかにするため定期的に検体を採取して検討を行う。つまりIgA腎症症例の腎生検時、扁摘後、ステロイドパルス療法前後、ミゾリビン療法前後で検体を収集することを継続する。IgA腎症50例、膜性腎症50例、微小変化型ネフローゼ50例の集積を目指す。患者検体が治療に応じて採取されるため、あらかじめ抗体量など試薬の必要量を正確に把握することは難しい。予想される検体数から不足しないように計画を立てた結果次年度使用額が生じたと考える。多重染色フローサイトメトリー用各種抗体が使用する中心の物品となる。年間約100例程度の検体数が予想され、それに応じた試薬補充が必要となる。
動的逆問題への境界要素法アプローチ

定常動弾性問題と音響問題に対する境界要素法の順解析ソフトウェアを利用して、構造物の欠陥形状や騒音源の同定を行なう逆問題解析手法について研究し有益な知見を得た。動弾性逆問題では、境界上の変数をテーラー級数展開することにより感度係数を表す境界積分方程式を新しく導き、これに通常の境界要素法で数値的に解く逆問題の新しい解析手法を提案した。また、境界要素法による動弾性順問題の解析手法と最適化手法とを結合し、構造要素の欠陥形状を同定する方法について考察した。いくつかの例題について数値実験を行なうことにより、本解析手法の有効性を確めた。動弾性逆問題の解析では、補助情報として構造要素の固有振動数が与えられている場合と外表面のいくつかの点で変位応答が計測されている場合について解析法を検討した。その結果、外表面上で変位成分に関する補助情報が与えられている方が有利であることがわかった。今後は、空洞欠陥ばかりでなく介在物が存在するような逆問題について研究を進める予定である。音響問題では、音圧よりも音響インテンシティが有効な補助情報として提供されることが最近多い。本研究では、まず音響インテンシティを境界要素法で精度よく計算する方法を提案した。そして、これと最適化手法を結びつけて、3次元音場での音源の同定方法について研究した。音響インテンシティの補助情報を与える点の位置と数により同定結果は大きく影響されることを数値的に明らかにした。補助情報の与え方が適切ならば、音源の同定は容易に行なえることを例題について数値実験により確めた。今後は、補助情報に誤差が含まれる場合などにつきさらに研究を進める予定である。また、複数の音源の同定についても研究を行なう必要がある。
糖尿病患者へのスタチン投与の是非-薬理学的作用機序による裏付け

3T3L1前脂肪細胞を脂肪細胞に分化させた後、1μM、5μM、10μMの水溶性スタチン(プラバスタチン)及び脂溶性スタチン(アトルバスタチン)を細胞を24時間処置し、ウエスタンブロッティング法によりインスリン受容体(IR)及びプロテインキナーゼB(Akt)のリン酸化、低分子量Gタンパク質であるRhoA及びRab4の局在を調べた。また同様にスタチンを処置し、グルコース取り込み能を2-デオキシギルコース法により検討を行った。プラバスタチンとアトルバスタチンは、いずれもインスリンによるIRのリン酸化に影響を及ぼさなかった。IRからの情報伝達系の下流にあるAktのインスリンによるリン酸化は、アトルバスタチンによって濃度依存的に抑制され、プラバスタチンでは変化を認めなかった。プラバスタチンはRhoA及びRab4両蛋白質に影響しなかった。アトルバスタチンは粗細胞膜(CPM)のRhoAの局在を濃度依存的に減少させた。CPMのRab4の局在を抑制し、細胞質の局在を増加させた。グルコース取り込み能は、プラバスタチンは影響を与えなかったが、アトルバスタチン20μM、シンバスタチン10μM、フルバスタチン10μMで有意に抑制された。RhoAはIRの下流の情報伝達系であるIRS-1、Aktに、Rab4はGlut4に直接又は間接的に影響を及ぼしていると考えられている。以上の結果より、水溶性スタチンと比べ脂溶性スタチンは容易に細胞膜を通過し、細胞内のイソプレニル化を抑制することにより、RhoA及びRab4の細胞膜への局在を抑制し、インスリン清報伝達に影響を及ぼし、最終的に細胞内へのグルコースの取り込みを抑制していると示唆される。I型糖尿病モデルのストレプトゾトシン(STZ)誘発糖尿病ラットおよびII型糖尿病モデルのGoto-Kakizakiラットを用いてスタチンの影響を検討した。STZ誘発I型糖尿病モデルでは、STZ投与量を24mg/kgまたは32mg/kgとし、軽症と重症のモデルを作製した。アトルバスタチンおよびプラバスタチン各8mg/kgをラットに3週間連続経口投与した。軽症I型モデルである24mg/kg STZ誘発糖尿病ラットでは、アトルバスタチン投与によって糖負荷時の耐糖能が悪化したが、糖負荷によるインスリン分泌量には、変化を認めなかった。重症I型モデルである32mg/kg STZ誘発糖尿病ラットでは、もはやアトルバスタチン投与による耐糖能、インスリン分泌に対する影響は認められなかった。いずれの場合もプラバスタチン投与は影響しなかった。II型糖尿病モデルであるGoto-Kakizakiラットでは、アトルバスタチンおよびプラバスタチンは、糖負荷刺激による耐糖能、インスリン分泌のいずれにも影響を与えなかった。以上の結果から、いずれのスタチンもI型・II型糖尿病モデルのインスリン分泌に影響しなかったので、アトルバスタチンが軽症I型糖尿病ラットの耐糖能を悪化した機序は、インスリン受容体から糖の取り込みに至るまでの細胞内情報伝達への影響が示唆され、基礎実験としてインスリン標的臓器の情報伝達系を検討した。糖負荷1時間後に摘出したSTZ誘発軽症糖尿病ラット骨格筋は、インスリン受容体のリン酸に変化を認めなかったが、Aktのリン酸の低下が認められた。

また同様にスタチンを処置し、グルコース取り込み能を2-デオキシギルコース法により検討を行った。プラバスタチンとアトルバスタチンは、いずれもインスリンによるIRのリン酸化に影響を及ぼさなかった。IRからの情報伝達系の下流にあるAktのインスリンによるリン酸化は、アトルバスタチンによって濃度依存的に抑制され、プラバスタチンでは変化を認めなかった。プラバスタチンはRhoA及びRab4両蛋白質に影響しなかった。アトルバスタチンは粗細胞膜(CPM)のRhoAの局在を濃度依存的に減少させた。CPMのRab4の局在を抑制し、細胞質の局在を増加させた。グルコース取り込み能は、プラバスタチンは影響を与えなかったが、アトルバスタチン20μM、シンバスタチン10μM、フルバスタチン10μMで有意に抑制された。RhoAはIRの下流の情報伝達系であるIRS-1、Aktに、Rab4はGlut4に直接又は間接的に影響を及ぼしていると考えられている。以上の結果より、水溶性スタチンと比べ脂溶性スタチンは容易に細胞膜を通過し、細胞内のイソプレニル化を抑制することにより、RhoA及びRab4の細胞膜への局在を抑制し、インスリン情報伝達に影響を及ぼし、最終的に細胞内へのグルコースの取り込みを抑制していると示唆される。
電流と格子回転・歪みによる複合共役場を用いた拡張多極子検出の試み

東北大学の大串氏から試料提供されたBaMn2As2単結晶の横波弾性定数C66をPPMSと超音波位相比較法を組み合わせて1.8 -300 K, 0-14 Tの温度・磁場領域で測定した。次にJ//[001]方向の外部電場(電流)印加の有無で弾性定数に変化が現れるかどうかを比較した。その結果、ジュール発熱から見積もられる変化量を上回る弾性定数の減少を観測した。しかしながら、現状の測定系では、試料と温度計の温度勾配から、試料のジュール発熱を正確に測定することができないため、理論的に予想されている磁気的圧電効果による音速変化と完全に結論するには至らなかった。そのため、本年度後半は磁気秩序点(TN = 625 K(325°C))をまたぐ高温測定系の開発に注力した。BaMn2As2以外の候補物質として、URu2Si2、DyB2C2、CeRh2Si2の電流下弾性定数測定を並行して行った。全ての物質について印加電流下における超音波測定を行ったが、今までのところ全ての物質で電流印加の有無による弾性定数の変化は観測されていない。特に、URu2Si2は東北大学金属材料研究所附属強磁場超伝導材料研究センターとの共同研究により、ハイブリッド磁石と希釈冷凍機を組み合わせて極低温(T 70 mK)・強磁場下(H ≦28 T)における弾性定数C66の測定に初めて成功した。[100], [110]方向の磁場回転効果を調べたところ、常磁性相から異方性が現れた。一方、CeRh2Si2は、ドレスデン強磁場研究所との共同研究でパルス強磁場下(H ≦59 T)の超音波測定に成功し、縦波弾性定数C11、横波弾性定数C66においてT = 1.5-4.2 K, H 26 Tで生じるメタ磁性転移とそれに伴う音響dHvA振動の変化を捉えることに成功した。上述の通り、室温行かの電流印加測定では、ジュール発熱に苦戦し明確な成果が得られていない。これを改善するため、BaMn2As2の磁気秩序温度(TN = 625 K(325°C))を跨ぐ高温測定を行う必要がある。しかしながら、高温測定系のテスト中に300°C付近で同軸管の絶縁層として用いていたポリイミドが変性し、同軸管が爆発する事象に見舞われた。その修理と改善に時間を要し、計画に遅れが生じている。その解決策として、785°Cの歪点(軟化点)を持つパイレックスガラスを絶縁体に用いた同軸ケーブルを新たに開発した。その結果、誘電体(パイレックス管)と導体の内径・外径比を計算し、室温にて1 MHzから1 GHzの帯域で50±10 Ωのインピーダンス特性をもつ耐熱同軸管の開発に成功した。今後は、高温でのテストを経て、次年度に当初予定していた高温測定を遂行する。BaMn2As2の電流下ならびに高温下における超音波測定の検証を継続する。初年度に研究が停滞したため、高温測定系の開発ならびにBaMn2As2の超音波測定自体がうまくいかない場合を想定し、研究計画立案時から想定していた下記の研究も並行して行う。電気磁気効果が磁化で報告されているを候補物質CeRh2Si2を含め、反転対称性を有せず、電気磁気効果が出現する可能性の有る化合物で超音波による電流効果を試す。富山県立大学の谷田氏よりCeCoSiの多結晶試料を提供してもらい、圧力下における奇パリティ多極子秩序相の超音波測定を行う予定である。「格子回転場」と「高次多極子」の結合の研究にも焦点を当てる。広島大の鬼丸氏からはTd対称性のかご状結晶構造にPrが内包されたPrIn2Zn20のY希釈極限系を提供してもらい、超音波を用いた「四極子近藤効果」の検証を行っている。URu2Si2、UBe13を東北大金属材料研究所の青木氏・清水氏から提供してもらい、強磁場・高温下の超音波測定を行う予定である。特にURu2Si2の高磁場測定に関しては、結晶軸に対する磁場方向の制御を確実にするため、次年度に二軸ゴニオメータを用いた追試を予定している。

特に、URu2Si2は東北大学金属材料研究所附属強磁場超伝導材料研究センターとの共同研究により、ハイブリッド磁石と希釈冷凍機を組み合わせて極低温(T 70 mK)・強磁場下(H ≦28 T)における弾性定数C66の測定に初めて成功した。[100], [110]方向の磁場回転効果を調べたところ、常磁性相から異方性が現れた。一方、CeRh2Si2は、ドレスデン強磁場研究所との共同研究でパルス強磁場下(H ≦59 T)の超音波測定に成功し、縦波弾性定数C11、横波弾性定数C66においてT = 1.5-4.2 K, H 26 Tで生じるメタ磁性転移とそれに伴う音響dHvA振動の変化を捉えることに成功した。上述の通り、室温行かの電流印加測定では、ジュール発熱に苦戦し明確な成果が得られていない。これを改善するため、BaMn2As2の磁気秩序温度(TN = 625 K(325°C))を跨ぐ高温測定を行う必要がある。しかしながら、高温測定系のテスト中に300°C付近で同軸管の絶縁層として用いていたポリイミドが変性し、同軸管が爆発する事象に見舞われた。その修理と改善に時間を要し、計画に遅れが生じている。その解決策として、785°Cの歪点(軟化点)を持つパイレックスガラスを絶縁体に用いた同軸ケーブルを新たに開発した。その結果、誘電体(パイレックス管)と導体の内径・外径比を計算し、室温にて1 MHzから1 GHzの帯域で50±10 Ωのインピーダンス特性をもつ耐熱同軸管の開発に成功した。今後は、高温でのテストを経て、次年度に当初予定していた高温測定を遂行する。BaMn2As2の電流下ならびに高温下における超音波測定の検証を継続する。初年度に研究が停滞したため、高温測定系の開発ならびにBaMn2As2の超音波測定自体がうまくいかない場合を想定し、研究計画立案時から想定していた下記の研究も並行して行う。電気磁気効果が磁化で報告されているを候補物質CeRh2Si2を含め、反転対称性を有せず、電気磁気効果が出現する可能性の有る化合物で超音波による電流効果を試す。富山県立大学の谷田氏よりCeCoSiの多結晶試料を提供してもらい、圧力下における奇パリティ多極子秩序相の超音波測定を行う予定である。「格子回転場」と「高次多極子」の結合の研究にも焦点を当てる。広島大の鬼丸氏からはTd対称性のかご状結晶構造にPrが内包されたPrIn2Zn20のY希釈極限系を提供してもらい、超音波を用いた「四極子近藤効果」の検証を行っている。URu2Si2、UBe13を東北大金属材料研究所の青木氏・清水氏から提供してもらい、強磁場・高温下の超音波測定を行う予定である。特にURu2Si2の高磁場測定に関しては、結晶軸に対する磁場方向の制御を確実にするため、次年度に二軸ゴニオメータを用いた追試を予定している。
カテーテルにコーティングされたPMEAのバイオフィルム形成抑制効果の証明

平成30年度は情報収集活動を中心に研究活動を行った。研究開始初年度であり、基礎実験や動物実験の開始にあたり効率的に研究を推進していくために関連学会である日本医学放射線学会、日本インターベンショナルラジオロジー学会の学術集会を中心に、関連研究会やJIVROSG会議等に参加し、今日の臨床現場におけるカテーテル関連の血流感染の現状や、PMEAを含むカテーテルコーティングに関する情報収集や最新の知見の獲得を行った。その結果、これらの学会において現在カテーテル関連の発表は一般演題を始め、ランチョンセミナーが開催されるなど臨床的意義や関心の高いテーマであることを実感し、本研究が臨床的ニーズと合致していることが確認された。またPMEAコーティングやバイオフィルム形成抑制に関する研究報告や企業による展示などは見られず、本研究が関連領域において先鋭的なものであると認識できた。本研究の平成30年度実験実施計画に関連した先行研究であるPMEAコーティングの抗血栓性実験も順調に進行しており、良好な結果が得られている。これらは今後関連学会での報告や論文作成が開始されていく予定である。これにより本研究の目的であるPMEAコーティングのバイオフィルム形成抑制実験についても、先行実験の結果および方法を活かした予備実験が段階的に実施されており、これを継続して引き続き本研究を遂行することで、今後の基礎実験から動物実験へと継続、発展させていくことを予定している。カテーテル関連の最新の知見や、臨床現場における課題など情報収集が順調に進み、また先行実験が良好な結果を示していることもあり現在これらの結果を元にした、計画した予備実験を段階的に重ねており概ね順調に実験計画が進行している。当研究室で別の研究として行われている実験に人新鮮血液を用いた血液循環回路の製作がある。この実験に参加し本実験でも使用できるよう回路の変更などが検討された。カテーテルの血栓質量測定のほか蛋白量の測定が必要であることが分かった。たんぱくの定量にはBio-Rad DC Protein Assayを用い、Lowry法が本実験で使用可能と判断できた。予備実験ではクロルヘキシジンコーティングのカテーテル、Agコーティングカテーテル、PMEAコーティングカテーテルを寒天培地に留置する実験ではPMEAコーティングでは菌が増殖し、Ag、クロルヘキシジンでは菌が増殖しないことが分かった。PMEAでは殺菌効果はないことが分かった。抗菌カテーテルとしてはNegativeな結果であるが、殺菌作用がないとなれば耐性菌の出現が生じないということも言える。殺菌作用がないが菌が付着しないということは臨床的に有意であると考えられた。平成31年度は昨年度の結果をもとに、今後動物実験へとつなげるための基礎実験を開始できるように、実際の実験環境整備や情報収集をはじめとした様々な準備をしていくことを予定している。また各コーティングカテーテルを使用した抗菌性評価や、非コーティングカテーテルとの比較実験は今後動物実験への応用のために引き続き予備実験として継続が必要と予想される。