hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗癌剤感受性関連酵素を分子標的とする婦人科悪性腫瘍に対する新しい遺伝子治療の開発

婦人科癌の抗癌剤の中で、prodrugであるCPT-11とその活性化酵素carboxylesteraseによる各種癌細胞のCPT-11に対する感受性アップを、本研究の最終目標としている。『carboxylesterase遺伝子のクローニングとキメラ遺伝子の作製』Potterらの報告ではCPT-11の活性化においてRabbit carboxylesteraseはHuman carboxylesteraseに比べて約7-10倍効率が良い。RT-PCR法によりRabbit肝組織より1.7kb Rabbitcarboxylesterase c-DNAを、ヒト白血病細胞株HEL細胞より1.7kb Humancarboxylesterasec-DNAをクローニングし、次に両酵素のCPT-11活性化の違いをみるためキメラ遺伝子を3種類作製した。N末端より482アミノ酸はRabbit由来でそのC末端がHuman由来であるもの(CE2)、N末端より305アミノ酸はRabbit由来でそのC末端がHuman由来であるもの(CE3)、N末端より134アミノ酸はRabbit由来でそのC末端がHuman由来であるもの(CE4)の3種類である。これらの酵素発現は酵素活性およびfrag-tagによるWestern blot法により検討することができるようN末側にfrag-tag配列を有するpCMV-tag2a mammalian expression vectorに各遺伝子(計5種類)を挿入した。『carboxylesterase遺伝子発現系の確立』5種の遺伝子挿入発現ベクターをlipofectoamine法により導入stable transfectantを作製を試みた。しかし、G418選択陽性細胞のうcarboxylesterase活性陽性株は得られなかった。次に、293Tに対して5種の遺伝子挿入発現ベクターをtransientで導入し、40時間後のcarboxylesterase活性測定結果では、Rabbit carboxylesterase遺伝子およびキメラCE2でのみmock群と比較してそれぞれ5,7倍の活性上昇がみとめられた。『誘導型発現ベクターによるcarboxylesterase遺伝子導入細胞の樹立』carboxylesteraseのcell toxicityを考慮し、Rabbit carboxylesterase遺伝子をinducible発現ベクターであるTet-off systemによりSKOV3細胞株に導入、hygromycinにてスクリーニングを行い、独立した30個の選択陽性細胞を得た。このうちDOX-offによりcarboxylesteraseの高発現が誘導可能な2種類の卵巣癌細胞株(SKOV3-RaCE1:誘導前後比8倍,SKOV3-RaCE2:誘導前後比12倍)を樹立した。婦人科癌制圧のため、新しい療法の開発が要望される。我々はGene Therapy Treatment Strategyのなかで最も臨床応用が期待できるmolecular chemotherapyを目指し基礎実験を行った。本年度は各種抗癌剤pro-drug代謝酵素の内、carboxylesteraseに注目した。理由は本酵素は(1)婦人科癌に有効なCPT-11の活性化に働く。(2)加水分解可能な有機鎖を有効抗癌剤に付加し、人工的に作成したpro-drugを本Strategyに利用できることによる。上記4種の細胞株に5種の遺伝子挿入発現ベクターをlipofectoamine法により導入stable transfectantを作製を試みている。しかし、現在までにG418選択陽性細胞のうちcarboxylesterase活性陽性株は得られていない。この理由として、遺伝子導入された細胞側のamplificationの効率の悪さが第一に考えられる。

transientでルシフェラーゼ発現vectorを導入しその発現を検討したが、SKOV,MCF-7以外ではルシフェラーゼ発現が認められなかった。N末側にfrag-tag配列があるために酵素活性が抑制されている可能性、またcarboxylesteraseのcell toxicityを考慮し、tag配列を落とした5種の遺伝子をinducible発現ベクターであるTet-off systemによりSKOV,MCF-7の2種細胞株に導入、hygromycinにて選択中である。
近代イタリアの都市改造期におけるヴィラ群の変容に関する研究

本年度は、平成30年8月27日30日に短期間ではあるがローマに滞在し、ローマ近郊のうち特にノメンターナ地区とジャニコレーゼ地区においての19世紀にかけて建設されたヴィラと周辺地区の現地調査を行った。この調査によって、ローマ郊外の住居開発地区では、15世紀から18世紀までに建設されていたヴィラおよび附属の庭園の土地を分割して行われた箇所が実地で確認でき、地形によるヴィラ構成と各ヴィラの規模階層がフィレンツェの場合と異なる点が確認でき、今後の研究に有用な視点が得られた。ローマにおいては既存のヴィラと隣接するものも多いことから、イタリア諸都市の19世紀の郊外地区形成において既存の都市と近郊地域の状況との関連が重要な点であることがわかってきた。その一方で、都市部に近い箇所においては市壁解体の前後にかけて市壁内側にもヴィラが建設されるというフィレンツェの場合と共通する点が見いだせた。平成31年3月2日9日には再度フィレンツェに滞在し、現地調査と史料収集を行った。フィレンツェ国立文書館においては、従来の複写制度が変更されていたため、短期間でコッリ大通り周辺地区と旧市壁沿いの地区全域に渡って課税用不動産登記台帳と地図(カタスト)を大量に収集することができ、今後の研究に向けた成果があった。フィレンツェにおける研究対象であるベッカリア広場に接続したパラッツォと、コッリ大通り周辺住居地区内にあるヴィラ・ピニャッティ・モラーノの実測と図面収集、写真撮影を行った。また、コッリ大通りの住居を背景とした景観の変化を捉えるため、車中から動画撮影を行った。その他、フィレンツェとローマの都市改造、都市計画に関する文献や、その他の地域におけるヴィラ関連の文献史料、古地図の収集、一次史料のデジタルデータ収集を行い、研究に使用するデータベースを継続的に作成した。今年度は当初予定していた対象地区であるフィレンツェのコッリ大通りの周辺住居地区について、昨年度の実地調査と文献調査を踏まえて論文化を行っている。また、昨年度、当初の予定に加えて研究対象としていた土木的視点によるコッリ大通り住居地区に於ける洪水対策との関連についての論考と、都市部の改造における景観形成に対する産業の転換と洪水対策の関係についての論考をまとめることができた。このことによって、コッリ大通り住居地区での景観形成と住戸建設の都市改造における位置づけがより明確になった。ローマ近郊のヴィラ群については、当初計画していた範囲よりも狭まることとなったが、フィレンツェの事例をより詳細に分析できたことによって、今後のローマ及び他都市の調査において、より効率的に調査できることが予想される。今後は、本年度までの成果を踏まえて、イタリアの近代都市に於けるヴィラに関しての論文化を引き続き行う。首都となった都市であるフィレンツェーローマ間においてもそのヴィラの変容と住居地区形成過程や規模は異なることがわかり、イタリア他都市においても比較検討する必要があるため、それを見据えた文献収集や読解を行う。また、イタリアでは都市ごと(州ごと)に都市図や史料の所蔵場所や管理方法が異なるため、他都市における史料入手方法の調査を随時行っていく。今年度は2019年9月にはイタリア都市史学会(AISU: Associazione Italiana di Storia urbana)にて、日本の都市計画に関する専門誌における西洋の文献や技術の参照というテーマで学会発表を行い、本研究の近代イタリアの都市改造・都市計画に関するテーマの、欧米諸都市や日本の都市との相対化を試みる第一歩とする。また、最終年度にあたるため、5年間の実績報告書をまとめる。本年度は、平成27年9月1日から9月6日まで、フィレンツェ国立中央図書館(BNCF)において、フィレンツェの18世紀後半から19世紀半ばにおける都市改造と土木事業に関するイタリア語文献リストを作成し、複写にて収集した。また、希少書籍と古地図に関してはフィレンツェ内の古書店をまわり、それぞれ購入した。実地調査では、研究対象地区の建築物の写真撮影を徒歩で行い、連続的な風景を検証するため、車中から動画撮影を行った。近年、増加しているインターネットで閲覧できる関連史料の現状把握と、リスト化・データ化を継続的に行った。以上は、19世紀半ばの首都期のフィレンツェ都市部と都市拡張部を対象として行ったものである。新たな文献収集と実地調査によって、フィレンツェの近代化都市改造と18世紀後半の土木技術の発展とを、丘陵地における道路・広場建設の際の眺望確保という観点から関連付けて検証する指標をいくつか設定することができた。これにより、これまでの研究では精査していなかった18世紀の土木事業に関する史料を、新たに収集する必要がでてきた。また、実地調査を行うことによって、建築物の立面、配置計画などにおいて分析できる範囲がより明確化し、地図上では把握できない眺望の在り方を確認することができた。これにより、研究対象地の初期段階の計画にかかわる史料の精査を先行して行う必要ができた。このため、当初予定していた平成28年3月の実地調査は次年度以降に行うこととし、本年度は史料と文献の収集、既収の史料の整理と分析を継続的に行った。また、次年度以降の実地調査の対象地区が変更される可能性がでてきた。当初予定していた対象地区であるフィレンツェのコッリ大通り周辺の住居地区について、文献調査と実地調査をおこなった。フィレンツェの近代化都市改造を設計した建築家ジュゼッペ・ポッジが作成した手記である土地所有規定書を精査することによって、そこに景観に関わる建築条件が読み取れることを明らかにした。また、建築の指定方法において、1形式の指定、2数値による指定、3図面による指定の複合的な指定が行われていたことが明らかとなった。また、この規定書の作成

目的が建物建設後の監視のためであるという、この地区設計の初期段階にすでに長期的視点で計画されたという重要な側面が明らかとなった。さらに、コッリ大通り住居地区で想定された眺望が、近景と遠景の両方を想定していることが明らかとなり、18世紀のトスカーナではみられない連続的な眺望を想定していたことが明らかとなった。また、研究対象地区である丘陵地は、18世紀においては河川の洪水対策案であった迂回路が計画された場所にあたることが文献史料の精査から明らかとなり、19世紀の都市改造において、過去の災害経験による調査・研究の蓄積が如実に影響している可能性が見えてきた。また、この洪水対策は19世紀半ばの都市改造時には都市部の堤防建設と、支流の護岸工事、運河掘削という手法で行われたため、迂回路が掘削されなかった丘陵地が住宅地区となりえたことが確認できた。本年度は、昨年度に収集したフィレンツェの19世紀半ばにおける都市改造と土木事業に関する伊語文献、史料、実施調査による結果から論文化を行った。また、同史料の継続的な探索・収集、既収の史料の整理・解読を行い、昨年度の実地調査で撮影した写真の加工作業、分析作業等を行い、対象の地域とその周辺地域の地図データを収集してリスト化・データベース化を継続的に行った。以上は、19世紀半ばの首都期フィレンツェ都市部と拡張部を対象として行ったものであるが、対象年代を18世紀まで拡張したことにより、19世紀の都市改造における既存の都市構造への介入手法、洪水対策の手法、理論上の新古典主義的傾向を確認することができた。コッリ大通り周辺住居地区については、実際に建設された独立形式のヴィラ群の大通りに対する配置や、大通りから見える眺望の構成原理を明らかにするため、各ヴィラの土地区画内における配置、正面ファサードの形式・様式などの意匠性、大通りからのヴィラの見え方について、配置図、立面図等の作図行い、分析・考察を行った。ここからコッリ大通り沿いに面したファサードが最も優位性をもった意匠となっている一方で、2つの大通りに面したヴィラに関しては背面も正面ファサードに準ずる意匠がなされていることが明らかとなった。また、個々のヴィラと庭園の大通りに対する配置関係から、想定されていた眺望はヴィラのファサードが大通りからの一定の距離を保ったものではなく、ヴィラが大通りから見え隠れするような近景、遠景を交互に形成するような配置となっていることが明らかとなった。それによって庭園の様式はピクチャレスクなものと幾何学的なものが混在する結果となっていた。個々の建築の設計に関しては、個別のヴィラの設計手法に関して景観の観点から詳細な分析を行い、都市改造において参照したとされるイギリスの広場と住居建築に関しても比較検証をおこなった。当初予定していた対象地区であるフィレンツェのコッリ大通りの周辺住居地区について、昨年度の実地調査と文献調査を踏まえて論文化を行った。
RNPナノ構造体による細胞内分子の空間制御

本研究では、ヒト細胞内において分子足場となりうる人工RNA/RNPナノ構造体を構築すること、およびそれを利用して細胞内タンパク質の空間配置を制御し、細胞の機能制御を行うことを目的とする。昨年度までに、試験管内で作製したRNAをヒト細胞に導入し、標的タンパク質を集積させる分子足場として利用することで、細胞運命を制御することに成功した。今後、より精密かつ複雑なタンパク質の配置パターンを実現するには、三次元的な形状を持つナノ構造体を作製できる必要がある。また、そのような三次元的なナノ構造体を細胞内で転写により構築できれば、転写制御と組み合わせることで、分子足場としての機能発現の細胞内環境に応じた制御や時間的な制御が可能になると期待される。しかし、そのようなナノ構造体の細胞内構築を実現するには、比較的短鎖の多数のRNAをアニーリングさせる既存の作製法は、量論的にも温度条件的にも適当であるとは言い難い。そこで本年度は、RNA三次相互作用モチーフを活用することで、長鎖の一本鎖RNAから設計された形状へと自発的に折りたたまれるRNAナノ構造体の作製を行った。複数の正多面体状のRNAナノ構造体を設計し、試験管内で作製したところ、いずれも設計通りの形状を形成していることが確認できた。今後は、それら構造体のヒト細胞内での転写による構築に挑戦する。内在性タンパク質の局在や集合、他分子との分子間相互作用を制御することは、遺伝子発現の調節とは異なる階層で細胞内分子システムを制御することであり、生物学研究における有用なツールの開発や医療分野への応用など、幅広い利用が期待できる。上記目的を達成するため、当該年度には、(1)新規RNA/RNPナノ構造体の設計および試験管内における構築、および(2) RNA/RNPナノ構造体の細胞内での構築を行った。(1)新規RNA/RNPナノ構造体の設計および構築においては、新たなRNA/RNPモチーフを使用して実際にナノ構造体を設計・構築することで、分子構築におけるパーツの拡充と、構築可能な構造体のバリエーションの拡張を図った。その結果、特定の低分子存在下で立体構造が変化するモチーフなど、分子デザインの可能性を広げる興味深いモチーフを得ることができた。また、ある幹細胞マーカータンパク質に結合するRNAがナノ構造体構築における部品として適していることも見い出し、そのタンパク質を効果的に集積できるナノ構造体の作製も行った。次に、上記成果に基づいて(2) RNA/RNPナノ構造体の細胞内での構築を行った。構築したRNA/RNP構造体を分子足場として利用することで、標的タンパク質を集積しその分子間相互作用を促進することができ、その結果細胞死シグナルの発生といった細胞内イベントを制御することにも成功した。分子構築におけるパーツの拡充と、構築可能な構造体のバリエーションの拡張を図り、実際にナノ構造体を作製しながら新たなRNA/RNPモチーフの探索を行った。その結果、分子構築のパーツとなりうる、複数のRNA/RNPモチーフを得ることができた。その中には、特定の低分子に応答して構造変化を示すRNAモチーフなど、今後の分子設計・構築の可能性を広げると期待されるものも含まれる。このモチーフをパーツとして組み込めば、環境中の特定分子の存在によって構造が変化し、それに伴って機能も変化する動的なナノ構造体を構築することも可能になると考えられる。他に、幹細胞マーカーとして知られるタンパク質とそれに結合するRNAモチーフを部品として、そのタンパク質を効果的に集積できる新たなナノ構造体も作製できた。このナノ構造体を細胞内において構築させることで、標的タンパク質の集積を制御し、細胞死シグナルの発生を制御することにも成功した。上記目的を達成するために、当該年度には、RNAナノ構造体をヒト培養細胞内に導入し、その構造体を分子足場として標的タンパク質を集積することを行った。その結果、細胞死誘導タンパク質を集積させて細胞死を誘導することに成功した。さらに、この標的タンパク質の集積を、細胞内在性タンパク質によって競合的に阻害することで、細胞種特異的に細胞死を制御することに成功した。また、RNA分子デザインにおけるパーツの拡充と、構築可能な構造体のバリエーションの拡張を図り、様々なRNA構造モチーフを利用したナノ構造体の設計・構築も進めている。現在までに、複数種類のリボスイッチ由来のRNA構造モチーフを利用して、特定の低分子存在下で立体構造が変化するナノ構造体の構築に成功している。それらのRNA構造モチーフは動的なナノ構造体や分子足場の設計に利用できると期待される。今後、作製したナノ構造体について詳細な評価を行うと同時に、新たなRNA構造モチーフを利用したナノ構造体の構築も進める予定である。分子足場として特定のタンパク質を集積できるRNAナノ構造体を作製した。

このRNAナノ構造体を利用することで、細胞死誘導タンパク質を集積させて細胞死シグナルを発生させ、細胞死を引き起こすことができた。また、この構造体をもとに、幹細胞マーカーとして知られるタンパク質とそれに結合するRNAモチーフを導入し、幹細胞マーカータンパク質の存在下では、細胞死誘導タンパク質の集積が阻害されるようなナノ構造体を設計した。このRNAナノ構造体を細胞に導入したところ、幹細胞マーカーの発現量に応じた細胞死シグナルの発生または抑制が確認できた。このように、細胞内の状態に基づいて機能する分子足場を利用し、細胞の運命制御を行うことに成功した。また、細胞内分子の多様かつ精密な空間的・位置的制御を実現するために、分子構築におけるパーツの拡充と、構築可能な構造体のバリエーションの拡張を図り、実際にナノ構造体を作製しながら新たなRNA/RNP構造モチーフの探索を進めている。現在までに、特定の低分子に応答して構造変化を示すRNA構造モチーフなど、今後の分子設計・構築における構造部品となりうるRNA構造モチーフが得られている。このようなモチーフを利用することで、細胞内の特定分子の存在によって構造が変化し、それに伴って機能も変化するような分子足場を作製することも可能になると考えられる。本研究では、ヒト細胞内において分子足場となりうる人工RNA/RNPナノ構造体を構築すること、およびそれを利用して細胞内タンパク質の空間配置を制御し、細胞の機能制御を行うことを目的とする。昨年度までに、試験管内で作製したRNAをヒト細胞に導入し、標的タンパク質を集積させる分子足場として利用することで、細胞運命を制御することに成功した。今後、より精密かつ複雑なタンパク質の配置パターンを実現するには、三次元的な形状を持つナノ構造体を作製できる必要がある。また、そのような三次元的なナノ構造体を細胞内で転写により構築できれば、転写制御と組み合わせることで、分子足場としての機能発現の細胞内環境に応じた制御や時間的な制御が可能になると期待される。しかし、そのようなナノ構造体の細胞内構築を実現するには、比較的短鎖の多数のRNAをアニーリングさせる既存の作製法は、量論的にも温度条件的にも適当であるとは言い難い。そこで本年度は、RNA三次相互作用モチーフを活用することで、長鎖の一本鎖RNAから設計された形状へと自発的に折りたたまれるRNAナノ構造体の作製を行った。複数の正多面体状のRNAナノ構造体を設計し、試験管内で作製したところ、いずれも設計通りの形状を形成していることが確認できた。今後は、それら構造体のヒト細胞内での転写による構築に挑戦する。内在性タンパク質の局在や集合、他分子との分子間相互作用を制御することは、遺伝子発現の調節とは異なる階層で細胞内分子システムを制御することであり、生物学研究における有用なツールの開発や医療分野への応用など、幅広い利用が期待できる。
リポ蛋白質の超分子構造と機能

LDLは,コレステロールエステル(CE)とトリグリセリド(TG)から成る核を,主としてホスファチジルコリン(PC)とコレステロールから成る一枚膜が外からとり囲んでおり,さらに分子量55万のアポタンパクB-100が全体をとりまくという,特徴ある超分子複合体である.ラジカルの攻撃を受け,酸化されるのは主としてPCとCEに含まれる高度不飽和脂肪酸部位である.興味深いことに,PCとCEの相対的酸化反応性が環境に大きく依存することを見出した.すなわちLDL中ではCEがPCよりも酸化されやすいこと、同じものでもt-ブチルアルコール中ではPCとCEが同程度酸化されやすくなり、一方ヘキサン中ではPCだけが圧倒的に酸化されることを認めた.LDLの構造と反応性,その場での抗酸化物の作用機序を明かにするために,ドキシルステアリン酸をスピンプローブとしてLDL内にとりこませ,そのドキシル基の位置を変えることにより,LDL内の流動性,反応性を検討した.また,ドキシルステアリン酸のコレステロールエステルを合成し,コレステロールエステル転移蛋白(CETP)を用いてLDL内にとりこませ,同様の検討を行った.その結果,LDLの表層は流動性が低く,内部に入るほど流動性が高くなること,中心の核の流動性が大きいことが分かった.ドキシル基のニトロキシドはアスコルビン酸(ビタミンC)により速やかに還元されるが,LDLの内部に入るほど,水層のアスコルビン酸による還元速度が遅くなることを明らかにした.これはビタミンCとEによる相乗効果と関連して重要である.LDLの酸化反応が連鎖的に進行し、CEとPCのヒドロペルオキシドを主生成物として与えることを確認した.アポ蛋白B-100の酸化に伴い、開裂による低分子化と橋かけ反応による高分子化が同時に進行するとともに、負負荷が増加していくことを確認した.そして重要なことは、それにつれてマクロファージによるとりこみも増加した.LDLは,コレステロールエステル(CE)とトリグリセリド(TG)から成る核を,主としてホスファチジルコリン(PC)とコレステロールから成る一枚膜が外からとり囲んでおり,さらに分子量55万のアポタンパクB-100が全体をとりまくという,特徴ある超分子複合体である.ラジカルの攻撃を受け,酸化されるのは主としてPCとCEに含まれる高度不飽和脂肪酸部位である.興味深いことに,PCとCEの相対的酸化反応性が環境に大きく依存することを見出した.すなわちLDL中ではCEがPCよりも酸化されやすいこと、同じものでもt-ブチルアルコール中ではPCとCEが同程度酸化されやすくなり、一方ヘキサン中ではPCだけが圧倒的に酸化されることを認めた.LDLの構造と反応性,その場での抗酸化物の作用機序を明かにするために,ドキシルステアリン酸をスピンプローブとしてLDL内にとりこませ,そのドキシル基の位置を変えることにより,LDL内の流動性,反応性を検討した.また,ドキシルステアリン酸のコレステロールエステルを合成し,コレステロールエステル転移蛋白(CETP)を用いてLDL内にとりこませ,同様の検討を行った.その結果,LDLの表層は流動性が低く,内部に入るほど流動性が高くなること,中心の核の流動性が大きいことが分かった.ドキシル基のニトロキシドはアスコルビン酸(ビタミンC)により速やかに還元されるが,LDLの内部に入るほど,水層のアスコルビン酸による還元速度が遅くなることを明らかにした.これはビタミンCとEによる相乗効果と関連して重要である.LDLの酸化反応が連鎖的に進行し、CEとPCのヒドロペルオキシドを主生成物として与えることを確認した.アポ蛋白B-100の酸化に伴い、開裂による低分子化と橋かけ反応による高分子化が同時に進行するとともに、負負荷が増加していくことを確認した.そして重要なことは、それにつれてマクロファージによるとりこみも増加した.
意識下に自由行動するマウスを用いた青斑核ノルアドレナリン神経機能の解明

本研究では、(1)無麻酔下かつ無拘下の動物個体における行動発現時の青斑核ノルアドレナリン(NA)神経活動を検出する方法の独自開発、(2)光遺伝学を用いて青斑核NA神経の活動のみを任意のタイミングで調節するin vivo実験系の立ち上げを計画していた。まず、ドパミン-β-水酸化酵素(DBH)プロモータを用いてDBH神経細胞特異的にtTA(テトラサイクリントランスアクチベータ)を発現するDBH-tTAマウス、およびtTA依存的に遺伝学的カルシウム蛍光プローブ(GCaMP6)、チャネルロドプシン2(ChR2)、アーキロドプシン(ArchT)を発現可能なマウス(TetO-GCaMP6マウス、TetO ChR2マウス、TetO ArchTマウス)を作成した。(1)において、皮質神経細胞にGCaMP6を発現させKClを作用させたところ、神経活動に伴うカルシウム応答をGCaMP6の蛍光変化により検出することに成功した。次に、オレキシン神経特異的にGCaMP6を発現させたマウスを作成し、そのマウスの尾部へ機械的な痛み刺激を与えたところ、刺激と呼応した蛍光変化を検出することに成功した。(2)においては、DBH-tTAマウスをTetO ChR2マウス、TetO ArchTマウスと交配させ、NA神経細胞特異的にChR2を発現させたマウス、ArchTを発現させたマウスをそれぞれ作成した。急性スライスを用いて、ChR2発現マウスにおいて青色光照射により神経活動が活性化すること、ArchT発現マウスにおいては緑色光照射によって神経活動が抑制されることを確認した。これらのことから、(1)で開発中のシステムにより、脳深部の神経活動がファイバーを介してin vivo条件下で検出できることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。
生体特異的分離認識機能を有する高分子材料の構造設計と機能制御

今西は生体特異的認識機能を有するペプチド系材料の開発について研究した。PMMA膜の表面にインスリンを固定化し、その膜上での繊維芽細胞の増殖を測定したところ、スペーサーを介して固定化することにより、一層高い増殖速度が得られた。また、細胞接着蛋白質の活性部位ペプチドRGDSをPMMA膜に固定化した場合、繊維芽細胞の接着が促進され、フィブロネクチン固定化膜よりもpHや温度の変化に対して安定であった。荒田は免疫グロブリンの構造設計と機能制御について研究した。抗原の結合の分子機能を、標識モノクローナル抗体とNMRを用いて研究し、数種の重要なアミノ酸残基を抗原結合部位に帰属し、ハプテンの結合によって抗原結合部位の柔軟性が顕著に変化する場合のあることを見出した。また、抗体から糖鎖を除去した影響が、重鎖相補性決定ドメイン全体に広がっていることを見出し、蛋白質構造設計上の重要な知見を得た。桜井は微細構造を制御した高分子材料による細胞の特異的認識と分離について研究した。PHEMAを幹に、ポリアミンを枝とするグラフト共重合体を用い、一定の応力下でリンパ球浮遊液を流してB細胞とT細胞の分離を試みた。その結果、4°C、4.5分で、流速1.5cm/sの第一画分で、純度99%のT細胞を収率100%で回収し、流速3cm/sの第2画分で、純度99%のB細胞を収率99%で得るという、目覚ましい分離・分取に成功した。鶴田は細胞特異的分離・認識機能を有する高分子材料の分子設計を研究した。PHEMA/ポリアミングラフト共重合体のポリアミン側鎖の第3級アミノ基の一部を四級化した共重合体を調整し、ガラスビーズにコートしてカラムに充填し、リンパ球懸濁液を流下させた。その結果、B細胞とT細胞の混合物からB細胞が優失的に分離吸着されること、一部吸着されるT細胞の主成分がヘルパーT細胞で、低いpHほど吸着されやすいこと明らかにした。また、血小板とリンパ球の吸着分離にも成功した。
カドミウム環境汚染地域住民の健康影響と米中カドミウムの寄与

1.富山県神通川流域カドミウム(Cd)環境汚染地域3地区(11集落)に居住する5469歳の男性93人(80%)の尿カドミウム(UCd)(5.4μ9/gCr)は,対照とした同町1集落の同年齢の男性26人(87%)(3.8μg/gCr)より有意に高値であった。5460歳と6169歳の2群別の検討では,6169歳群において尿β_2-ミクログロブリン,UCdが有意に高値であった。出生年代の違いがCd曝露および腎臓への影響に大きく関与していた。2.同上地域の4554歳の女性住民103人(75%)から尿を回収し95名について解析した。地区別UCd値は,対照A地区2.6μg/gCrに対し,汚染地域B, C, D地区では5.2,5.2,4.0μg/gCrといずれも有意に高値であった。地区別自家生産米平均Cd濃度は,A地区0.14ppm, B地区0.04ppm, C地区0.07ppm, D地区0.07ppmと,土壌復元事業の結果,汚染地区のほうが対照地区よりも低値であった。同上地域の4555歳の男性住民88人(70%)から尿を回収し78名について解析した。地区別UCd値は,対照A地区1.8μg/gCrに対し,汚染地域B, C, D地区では2.1,3.3,3.7μ9/gCrといずれも有意に高値であった。地区別自家生産米平均Cd濃度は,A地区0.11ppm, B地区0.08ppm, C地区0.17Ppm, D地区0.05ppmであり,地区間に差はみられなかった。以上の結果より,汚染地区男女住民にみられたUCdの高値は,調査時点のCd曝露量ではなく,腎臓に蓄積したCdレベルを反映していると考えられた。したがって,1946年以後に出生した男女住民においても,Cdの異常曝露・体内蓄積が明らかとなった。尿細管機能障害の指標である尿α_1-ミクログロブリンは汚染地区住民において対照より高い傾向にあったが,統計的には有意ではなかった。カドミウム(Cd)環境汚染による健康影響,とくに尿細管障害の頻度および程度を明らかにするために,富山県神通川流域Cd環境汚染地域住民を対象に,疫学調査を実施した.Cd汚染地域である婦負郡婦中町11集落に居住する5468歳の男性全住民116人,非汚染地域である同町1集落の同年齢の男性全住民30人を対象に,早朝尿の尿中β_2-ミクログロブリン(Uβ_2M),NAG(UNAG),グルコース(UGlu),カドミウム(UCd)ほかを測定した.汚染地域住民のUCd5.4μg/gCrは対照住民(3.8μg/gCr)より有意に高値であった.Uβ_2Mは汚染地域住民(0.337mg/gCr)が対照住民(0.176mg/gCr)より高値であったが,UNAGとUGluでは差はみられなかった.全対象者を5460歳,6169歳の2群に分けてUβ_2M,UCdを比較すると,6169歳においてUβ_2M,UCdともに汚染地域住民では対照住民より有意に高値であった.5460歳では有意差はみられなかった.以上の結果から,1940年前と後の出生年代の違いがCd暴露の影響に大きく関与していることが示唆された.1.富山県神通川流域カドミウム(Cd)環境汚染地域3地区(11集落)に居住する5469歳の男性93人(80%)の尿カドミウム(UCd)(5.4μ9/gCr)は,対照とした同町1集落の同年齢の男性26人(87%)(3.8μg/gCr)より有意に高値であった。

以上の結果より,汚染地区男女住民にみられたUCdの高値は,調査時点のCd曝露量ではなく,腎臓に蓄積したCdレベルを反映していると考えられた。したがって,1946年以後に出生した男女住民においても,Cdの異常曝露・体内蓄積が明らかとなった。尿細管機能障害の指標である尿α_1-ミクログロブリンは汚染地区住民において対照より高い傾向にあったが,統計的には有意ではなかった。富山県神通川流域カドミウム汚染地域において,昭和21年から30年の間に生まれた,調査時45歳から54歳の女性住民全員を対象に,カドミウムの異常暴露の有無ならびに健康への影響について検討し,以下の新たな知見を得た。対象者137名中103名から尿を回収した(回収率75%)。糖尿病5人,腎臓病2人,膠原病1人の合計8名を除外し95名について解析した。尿中カドミウム値の地区別平均値は,対照A地区(13人)の2.6μg/gCrに対し,汚染地域B(26人),C(31人),D(25人)の3地区では5.2,5.2,4.0μg/gCrといずれも有意に高値を示した。調査時,対象者が摂取していた精白米中カドミウム濃度を測定した。自家生産米摂取率は,A地区70%,B地区19%,C地区33%,D地区76%であった。自家生産米中カドミウム濃度の平均値は,A地区0.14ppm,B地区0.04ppm,C地区0.07ppm,D地区0.07ppmであり,汚染土壌復元事業の結果,汚染地区の生産米中カドミウム濃度は,対照地区よりも低い値を示したと考えられた。購入米中カドミウム濃度の平均値は,A地区0.12ppm,B,C,D地区はいずれも0.10ppmであり,地区間に差はみられなかった。したがって,汚染地区住民にみられた尿カドミウム値の高値は,調査時点の曝露量ではなく,体内とくに腎臓に蓄積したカドミウムレベルを反映していると考えられた。すなわち,戦後生まれの女性住民においても,カドミウムの異常曝露・体内蓄積が明らかとなった。汚染地区生産米保有者のほうが自家生産米を有しない者より尿カドミウム値は高かった。しかし,自家生産米を有しない者の尿カドミウム値も,対照のA地区より高く,カドミウムの曝露が示唆された。汚染地区生産米保有者の尿α1-ミクログロブリン値が有意に高く,尿細管機能への影響が示唆された。富山県神通川流域カドミウム汚染地域において,昭和21年から30年の間に生まれた,調査時45歳から55歳の男性住民全員を対象に,カドミウムの異常暴露の有無ならびに健康への影響について検討し,以下の新たな知見を得た。対象者126名中88名から尿を回収した(回収率70%)。糖尿病3人,腎臓病2人,高血圧症5人の合計10名を除外し78名について解析した。尿中カドミウム値の地区別平均値は,対照A地区(11人)の1.8μg/g Crに対し,汚染地域B(22人),C(21人),D(24人)の3地区では2.1, 3.3, 3.7μg/g CrとC, D地区では有意に高値を示した。自家生産米摂取率は,A地区67%,B地区36%,C地区33%,D地区76%であった。自家生産米中カドミウム濃度の平均値は,A地区0.11ppm, B地区0.08ppm, C地区0.17ppm, D地区0.05ppmであった。汚染土壌復元事業の結果,汚染地区の生産米中カドミウム濃度は,対照地区と差はみられなかった。購入米中カドミウム濃度の平均値は,A地区より順に0.11, 0.12, 0.10, 0.09ppmと地区間に差はみられなかった。したがって,昨年度報告した女性と同様に,戦後生まれの男性住民においても,カドミウムの異常曝露・体内蓄積が明らかとなった。尿細管機能障害の指標である尿α1-ミクログロブリン値は汚染地区住民が対照より高い傾向にあったが,統計的には有意ではなかった。
自発的スピン分離を応用した狭ギャップ半導体反転層によるハーフメタリック状態の実現

本研究の対象としているp型インジウム砒素の表面反転層の電子は、基板との間の電位が低バイアス時に狭ギャップ半導体を反映してバンド間遷移を起こし反転層中の電子は基板の価電子帯へトンネルする。極低温で縮退した基板のフェルミ準位を2-3meVと設定することによりこの精度で表面の2次元電子状態をトンネル分光解析できることがわかった。インジウム砒素の表面反転層における2次元電子のバンドは、その強いスピン軌道相互作用によりスピンによる縮退が解けており、その特異なエネルギー分散関係の磁場依存性を上記のトンネル分光法で観測してきた。これまでは、基板最表面に障壁層を設けたヘテロ構造で解析し、ゼロ磁場におけるスピン分離エネルギーとして19.6meVが得られた。これは、期待されたとおり、同一構造において有限磁場中でのラシュバ振動から得られた12.7meVよりもゼロ磁場でやや大きな値となっている。この結果は、ゼロ磁場中でのラシュバ効果等の特異な表面電子状態を解析する新しい手法として確立される大きな可能性を秘めた結果である。これらの結果をまとめて代表的論文誌に公表をすすめている。表面反転層に直接金属が接触したショットキー構造においてもその表面反転層の電子状態に起因する2つの電流ピークを観測した。この構造は、電極を強磁性体で置き換えたスピントランジスタ構造でも観測され、その磁場依存性を詳細に調べた。基本的には最表面に障壁層を設けたヘテロ構造と同様な特性を示す。このことは、ノンアロイのオーム性接触でスピンインジェクターとして設けた強磁性電極直下の2次元電子の電子状態がヘテロ構造に近い状態で保たれ、スピン軌道相互作用も保存されていることを示している。このことはスピントランジスタの構造を考える上で大変重要な点を示唆している。本研究テーマは、このような解析にも有用であることを示した。p型インジウム砒素の表面反転層の電子は、狭ギャップ半導体を反映してバンド間遷移を起こし基板の価電子帯へトンネルする。トンネル分光解析によりこのトンネル電流特性は表面反転層の電子状態を反映したものになっていることが予想される。インジウム砒素の表面反転層における2次元電子のバンドは、その強いスピン軌道相互作用によりスピンによる縮退が解けており、そのエネルギー分散関係は、ガンマ点で2つのバンドが交錯するため状態密度に不連続が生じる。この不連続点から低いエネルギー領域のエネルギー幅の大きさは、スピン軌道相互作用の強さを表す指標になっているが、その特異な磁場依存性を観測してきた。特に今年度は、ショットキー電極金属が直接p型インジウム砒素基板に接触した構造においてもその表面反転層の電子状態に起因する2つの電流ピークを観測し、その磁場依存性を詳細に調べた。表面障壁層ではなく金属と半導体の禁制帯で挟まれた3角ポテンシャルにおいてもこのような明瞭な反転層の電子状態に起因するトンネル電流ピークが観測されたということは、金属/インジウム砒素基板間の界面の欠陥に起因する不純物電子準位が高い濃度の電子により十分スクリーンされていることを示唆すると同時に、半導体ヘテロ接合ができている場合の実験結果を裏付けることを意味する。2次元電子のスピン軌道相互作用に起因する「スピンギャップ」を直接観測できているとしたら、超伝導ギャップの直接観測に相当する画期的なことであるが、今後、これらの分光結果が本当に2次元電子のスピン軌道相互作用を反映しているものか否かを確定する実験を予定している。さらに、横方向に一定電流を流すことによって確定した横方向kベクトルを与え、スピン軌道相互作用によるスピン固有値を得る実験も計画している。
実機の制御を基にしたハードウェア実験教材並びにカリキュラムの開発

本年度は本研究の最終年度であり,前年度の研究成果をもとに実機の制御を基にしたハードウェア実験教材:自動販売演習機とカリキュラムの完成を目指した.(1)自動販売演習機の仕様の確定:前年度の試作機の改良を行い,DCモータを用いた自動販売演習機の試作を行った.研究期間内に3種類の自動販売演習機の試作を行ったので,それらを基に市販化のための仕様を確定し,市販の準備を行った.(2)対外発表:九州産業大学情報科学部の第2学年の学生実験に自動販売演習機を用いたテーマを採用し指導を行った結果について情報処理学会DAシンポジウム2004の特別セッション「ハードウェア設計教育」において発表した.また,同ポスターセッションにて自動販売演習機の展示も行った.その結果,多数の教育機関の実験担当者から問い合わせがあった.(3)学生に対する試行実験:前年度に開発した大学の学部生向けのカリキュラムを修正し,九州産業大学情報科学部の第2学年の学生実験で約200名の学生に対する指導を行い,アンケートを取った.その結果,およそ8割の学生が一番面白かった実験テーマに自動販売演習機を用いた2つのテーマ(自動販売機制御回路,電子錠制御回路)のどちらかを選んでおり,本教材の有効性が再確認された.また,福岡県立修猷館高等学校スーパーサイエンスクラブと協力し,高等学校の生徒に対する指導も行った.その結果,高等学校の生徒も興味を持って実験に取り組み,自動販売機制御回路を設計することができた.第1年目は研究の基盤となる教材の仕様を検討し,試作を行った.また,実際に学生実験の中で試作機を活用した.(1)自動販売演習機の試作:自動販売機,電子錠などの実機を詳しく調査し,小型版の教材に求められる仕様の検討を行い,実機の制御を基にしたハードウェア実験教材(自動販売演習機)の試作を行った.これは,外部から正論理の信号を入力することにより,缶の落下,電子錠の施錠,開錠の制御を行うことのできる教材である.製作は将来的に量産も行えるように教材の製作を行っている企業に依頼した.(2)学生実験への適用:九州産業大学情報科学部の第2学年の学生実験で,約230名の学生に対して自動販売演習機を用いたカリキュラムを検討し,実際に指導を行った.実験課題として,自動販売機制御回路,電子錠制御回路の設計・製作を行わせ,動作の検証に自動販売演習機を用いた.その結果,学生に対して強い動機付けを行うことができ,学生からの良好な反応を得ることができた.また,実験実施後のアンケート調査の中で,「回路の動作確認に用いるものとして,オシロスコープ,発光ダイオード,実際に動作する機械のどれが分かりやすいか」という設問に対し,およそ9割の学生が実際に動作する機械を選んでいたことからも,本研究の有効性を確かめることがてきた.本年度は本研究の最終年度であり,前年度の研究成果をもとに実機の制御を基にしたハードウェア実験教材:自動販売演習機とカリキュラムの完成を目指した.(1)自動販売演習機の仕様の確定:前年度の試作機の改良を行い,DCモータを用いた自動販売演習機の試作を行った.研究期間内に3種類の自動販売演習機の試作を行ったので,それらを基に市販化のための仕様を確定し,市販の準備を行った.(2)対外発表:九州産業大学情報科学部の第2学年の学生実験に自動販売演習機を用いたテーマを採用し指導を行った結果について情報処理学会DAシンポジウム2004の特別セッション「ハードウェア設計教育」において発表した.また,同ポスターセッションにて自動販売演習機の展示も行った.その結果,多数の教育機関の実験担当者から問い合わせがあった.(3)学生に対する試行実験:前年度に開発した大学の学部生向けのカリキュラムを修正し,九州産業大学情報科学部の第2学年の学生実験で約200名の学生に対する指導を行い,アンケートを取った.その結果,およそ8割の学生が一番面白かった実験テーマに自動販売演習機を用いた2つのテーマ(自動販売機制御回路,電子錠制御回路)のどちらかを選んでおり,本教材の有効性が再確認された.また,福岡県立修猷館高等学校スーパーサイエンスクラブと協力し,高等学校の生徒に対する指導も行った.その結果,高等学校の生徒も興味を持って実験に取り組み,自動販売機制御回路を設計することができた.
キレート型ケイ素配位子を持つ遷移金属錯体の合成および触媒としての応用

昨年度に引き続き、新たに開発したピンサー型シリル配位子(PSiP配位子)を導入したイリジウム錯体によるアンモニアのN-H結合切断反応について検討した。その結果、本錯体がアンモニアのN-H結合切断能力を有することを見出し、2種類のアミド型錯体の単離・構造解析に成功した。1方の錯体に関しては、さらに理論化学計算により詳細な解析を行った。また、同イリジウム錯体により、水のO-H結合切断反応も進行することを見出した。嵩高い置換基を持つPSiP配位子を導入したイリジウム錯体を用いた場合、反応は定量的に進行しイリジウム上にヒドリドおよびヒドロキソ配位子を持つ錯体を与えた。生成物の構造はNMRおよび単結晶X線構造解析により決定し、上述のアンモニアとの反応から生成したアミド型錯体に類似した構造を有することを明らかにした。一方、リン上の置換基がやや嵩の小さいものを用いた場合、同様にO-H結合切断反応が進行したが、生成物の構造は前記錯体にさらに水が1分子配位した構造を持ち、配位子の立体的大きさが生成物の構造に影響することが分かった。また、同イリジウム錯体を触媒として用い、芳香族炭化水素のC-H結合切断を伴うホウ素化反応を検討した。ホウ素化剤としてジボロン化合物を用いると、120°C程度の温度でホウ素化反応が効率的に進行することを見出した。本研究で新規に合成したPSiP配位子を有するジヒドリドイリジウム錯体は、ヒドリド配位子の^1H-NMRシグナルが+5ppm付近とこれまでの常識からは考えられないケミカルシフト値を示した。理論化学計算によりこの特異性発現の原因を検討し、PSiP配位子の構造とケイ素原子の存在が強く影響していることを明らかにした。平成20年度は、新たに開発したピンサー型シリル配位子(PSiP配位子)に関して、国内外の他グループとの競合が判明したため、研究の進展していたイリジウム錯体に集中して検討を進めた。昨年度合成した五価もしくは三価ヒドリドイリジウム錯体から反応性の高い低原子価イリジウム錯体を発生させ、C-HやアンモニアのN-H結合切断を試みた。PSiP配位子を持つ五価テトラヒドリドイリジウム錯体からオレフィンの配位した一価イリジウム錯体を発生させるため、過剰量のオレフィンとの反応を検討した。ノルボルネンとの反応では、目的とする一価イリジウム錯体の合成に成功し、NMRおよび単結晶X線構造解析で構造を確定した。一方、tBUCH=CH_2との反応をベンゼン中で行ったところ、オレフィン錯体の生成は確認できなかったが、室温でもベンゼンのC-H結合切断が起こり、ベンゼンのC-Hが酸化的付加をした錯体が定量的に生成することを見いだした。さらに、同様の反応をTHF中で行うと、THFのC-H結合切断が起こっている可能性が示唆された。また、1-ヘキセンとの反応では、低原子価錯体の生成は確認されず1-ヘキセンが内部オレフィンへと異性化することが分かった。この異性化反応は触媒的に進行し、2-ヘキセンおよび3-ヘキセンの混合物が得られた。また、トリフェニルホスフィンの配位した一価錯体の合成を試みたところ、トリフェニルホスフィンが配位し、さらにホスフィン上の1つのフェニル基のC-H結合が酸化的付加した錯体が選択的に生成することが分かった。以上のように、PSiP配位子を持つ低原子価イリジウム錯体は高いC-H結合切断活性を持つことが明らかとなった。一方、アンモニアのN-H結合切断に関しては、N-H結合切断を示唆する錯体が確認されているが、生成物の同定が難しく、現在理論科学計算を含めた検討を継続している。本研究で新規に合成したPSiP

配位子を有するジヒドリドイリジウム錯体は、ヒドリド配位子の^1H-NMRシグナルが+5ppm付近とこれまでの常識からは考えられないケミカルシフト値を示した。理論化学計算によりこの特異性発現の原因を検討し、PSiP配位子の構造とケイ素原子の存在が強く影響していることを明らかにした。
機能性衣料の性能維持に適した洗浄技術の確立

本研究は、伸縮性を有する機能性衣料(スポーツウェア)の伸長量変化について、伸縮性を発現するポリウレタン繊維への油汚れの付着、運動時の繊維に加えられるストレス、および環境温度、洗浄する時に使用する洗剤の種類がどのように影響するかを検討した。その結果、スポーツウェアの伸縮性は、着用でも影響を受けるが、それよりも洗濯を繰り返すことで洗剤に含まれている界面活性剤の影響を受け、その影響は界面活性剤の種類や構造が関係して、異なることが明らかになった。本研究は、機能性衣料に付着した皮脂汚れが洗濯したのちも残留し、それらが機能性衣料の伸縮性能の低下につながっていることを明らかにするとともに、その解決策として皮脂汚れの適切な除去方法の確立を目指すものである。本研究の初年度は(平成26年度)は、洗濯によって残留する皮脂汚れが、繊維の性状に及ぼす影響について、布帛の引っ張り強度試験およびぬれ性試験から把握することに視点を置いて、以下に示す項目13を検討した。1.機能性衣料についた皮脂汚れが洗濯によってどの程度除去されるかを把握するために、機能性衣料の布帛に油汚れを付着させた汚染布を作成し、これを陰イオン界面活性剤溶液を用いて、JISK-3362の洗浄試験機にて洗浄し、洗浄前後の反射率変化から油汚れの洗浄性を検討した。2.伸縮性能については、JISL-1096の定荷重法を参考に、試験布先端に一定条件の荷重を加えた後、試験布の長さ変化を測定した。試験布に与える影響としては実際の着用、運動ー洗濯を考慮して、油汚れの付着、一定荷重負荷、伸縮サイクル負荷、および洗濯の負荷の各因子とその組み合わせを行い、機能性衣料の布帛の伸びに与える影響を検討した。3.皮脂汚れ付着による繊維の表面性状変化を検討するために、Wilhelmy型表面張力計を購入し、液体のぬれ性を重量変化でとらえ、表面性状を評価する試みを進行中である。本研究は、伸縮性を有する機能性衣料を着用した場合に皮脂汚れが付着し、洗濯したのちも残留して、それらが機能性衣料の伸縮性能の低下につながることを明らかにするとともに、その解決策として機能性衣料の性能維持に適した洗浄技術の確立を目指すものである。本研究の2年目である平成27年度は、機能性衣料に付着する皮脂汚れを除去するために行う洗浄の影響について、JISL1096の定荷重法を参考に設定した引っ張り試験における伸長量の変化から、以下に示す項目13を検討した。1.ポリウレタンを含む機能性衣料に付着した皮脂汚れが洗濯後に落ちにくく残留することについて、ポリウレタンを含まないポリエステル100%の衣料を用い、油汚れ汚染布を作成して洗浄した。これを陰イオン界面活性剤溶液、非イオン界面活性剤溶液および市販の液体洗剤を用いてJISK-3371の洗浄試験機にて洗浄し、油汚れの洗浄性から機能性繊維の油汚れ残留要因を検討した。2.試験布の伸縮性能に及ぼす洗剤の影響については、陰イオン界面活性剤溶液、非イオン界面活性剤溶液および市販の液体洗剤の3種類の洗剤液を用いて洗浄した場合の伸長量の変化、およびこれらの洗剤液の影響をより明確にするために、これら3種類の洗浄液に試験布を所定時間浸漬した後に引っ張り試験を行い、伸長量の変化を測定することで検討した。3.これまでの結果はポリウレタン糸の性質変化が主要因であると考えられることから、ポリウレタン糸を用いてこれを陰イオン界面活性剤溶液および非イオン界面活性剤溶液に浸漬した場合に、その伸長量に及ぼす界面活性剤の影響を検討した。前年度使用した代表的な機能性のスポーツウェア(ポリエステル84%、ポリウレタン16%)に加えて、ポリウレタンを含まないスポーツウェア(ポリエステル100%)2種を選定し、油汚れの洗浄性を検討した。その結果、機能性のスポーツウェアに付着した油汚れの除去には、ポリウレタンの有無が大きく影響し、ポリウレタンが存在すると油汚れの残留が大きくなることが明らかとなった。伸縮性能に及ぼす洗剤の影響については、スポーツウェアの洗濯の際に用いる洗剤の種類によって異なり、陰イオン界面活性剤溶液よりも、非イオン界面活性剤溶液の方が伸びやすくなることがわかった。試験布の伸長量変化はポリウレタン糸が入っているコース方向(ヨコ方向)の方がウェール方向(タテ方向)よりも大きく表れ、伸びやすくなることがわかった。ポリウレタン糸に対する油汚れ付着や界面活性剤の影響をより明確にするため、界面活性剤溶液にポリウレタン糸を浸漬処理したところ、その違いが明確になり、陰イオン界面活性剤溶液では浸漬時間とともに伸びにくくなり、非イオン界面活性剤溶液では時間とともに伸びやすくなることがわかった。これらのことから、機能性衣料の伸縮性を発揮するポリウレタン糸のソフトセグメント部分は油汚れや界面活性剤の浸透拡散を受けて物性が変化することが判明してきた。その中で、洗浄時の界面活性剤の種類によって伸縮性能の変化を抑制する可能性が示唆された。本研究は、伸縮性を有する機能性衣料を着用した場合に皮脂汚れが付着し、洗濯したのちも残留して、それらが機能性衣料の伸縮性能の低下につながることを明らかにするとともに、その解決策として洗浄方法の確立を目指すものである。平成26、27年度は、機能性衣料に用いられるポリウレタン糸は油汚れが浸透して洗濯による除去がきわめて難しく、残留しやすいために、ポリウレタンを含む機能性衣料は着用と洗濯によってその伸縮性が低下することを明らかにした。また、機能性低下は、洗剤の種類、すなわち界面活性剤の種類によって影響の違いが現れることが示された。

本研究の3年目となる平成28年度は「機能性衣料の機能保持に適した洗剤組成および洗浄条件について検討」することとして、機能性衣料の伸縮性に及ぼす界面活性剤の化学構造の影響について検討した。界面活性剤の疎水基の大きさの異なる陰イオン界面活性剤および親水基の大きさの異なる非イオン界面活性剤の水溶液にポリウレタン糸を浸漬し、乾燥後その伸長量を測定して、伸長量変化と界面活性剤の化学構造の関係を検討した。界面活性剤の疎水基の炭素数の長さの影響を見るために、炭素鎖長がC1018と異なる脂肪酸ナトリウムを用い、次に界面活性剤の親水基の大きさの影響を見るために、エチレンオキシド鎖が618と異なるポリオキシエチレンアルキルエーテルを用い、さらに、界面活性剤の立体的な構造の影響を検討するために、疎水基のアルキル基がC12前後でベンゼン環を有する直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムとベンゼン環を持たないラウリル硫酸ナトリウムの影響を比較した。その結果、界面活性剤の疎水基の長さ、親水基の大きさはポリウレタンの伸長量の増加と関係し、ベンゼン環があると伸張量を減少させることがわかった。本研究は、伸縮性を有する機能性衣料(スポーツウェア)の伸長量変化について、伸縮性を発現するポリウレタン繊維への油汚れの付着、運動時の繊維に加えられるストレス、および環境温度、洗浄する時に使用する洗剤の種類がどのように影響するかを検討した。その結果、スポーツウェアの伸縮性は、着用でも影響を受けるが、それよりも洗濯を繰り返すことで洗剤に含まれている界面活性剤の影響を受け、その影響は界面活性剤の種類や構造が関係して、異なることが明らかになった。機能性衣料についた皮脂汚れの洗浄性について、市販されている代表的な機能性のスポーツウェア(ポリエステル84%、ポリウレタン16%)を試験衣料に選定し、その布帛に油汚れを付着させて汚染布を作成し、検討した。その結果、付着した油汚れは衣料用洗剤で汎用される陰イオン界面活性剤では25%程度の除去率であり、油汚れは付着した量の大部分が残留していることが明らかとなった。伸縮性能について、実際の運動を考慮して、油汚れの付着、一定荷重負荷、伸縮サイクル負荷、および洗濯の負荷の各因子とその組み合わせを行い、機能性衣料の布帛の伸びに与える影響を検討した。その結果、伸縮サイクルの負荷をかけたものと、一定荷重をかけたものを比較すると、ポリウレタン繊維の入っていないタテ方向ではその差が現れ、一定荷重をかけて伸ばしたままでは伸び率が大きいことがわかった。これに油汚れが付着した場合には、ポリウレタン繊維の入っているヨコ横方向で伸び率が大きくなり、洗浄を行った場合には、温度が高いほど伸び難くなった。これらの検討により、油汚れの付着、伸縮負荷、および洗濯を行うことは、機能性衣料の伸縮性に影響を及ぼすことがわかった。平成26、27年度に得られた知見より、機能性衣料に用いられるポリウレタン糸は油汚れが浸透して残留しやすく、それを除去するのは極めて難しいことから、平成28年度の計画は当初の「機能性衣料に付着した皮脂汚れを除去するための洗剤組成の検討」から視点を変えることとした。すなわち、ポリウレタン糸の伸縮性能には界面活性剤の浸透も影響するが、その種類によっては伸縮性能の劣化を制御する可能性があることが示唆された。