hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大動脈ステントグラフト留置術後に生じる血液凝固能異常の核医学的検討

対象:大動脈瘤および腸骨動脈瘤に対しステントグラフト留置術または塞栓術を施行した11症例に、RI標識血小板を用いて凝固機能測定を行った。血小板標識・血小板寿命測定・血栓シンチグラフィ:被検者より40ml採血。抗凝固剤であるACDを添加し遠心分離により血小板の浮遊液を作成。標識にはIn-111 oxine(日本メジフィジックス社)37MBqを使用。室温で15分間標識した。標識は全例で成功した。標識血小板を静注し、1日ないし2日毎に1ml採血。血中のカウントをウェル型シンチレーションカウンタで測定した。カウントをプロットし、直線近似したX軸との交点を血小板寿命とした。RI投与2日後に全身のシンチグラムを撮像し、血小板の集積を画像にて判断するとともに、集積部位のカウントを測定した。検査は術前後それぞれ1週間以内に行ったが、1例では術後早期に再手術となり、検査完了前に終了した。2例では標識用薬剤の確保ができず、検査が不十分に終わった。動脈瘤の評価:全例に造影CT、MRIを施行し、動脈瘤の大きさ、壁在血栓の評価を行った。血栓の画像化(シンチグラフィ):治療前に動脈瘤に一致した強いRI集積を2例に、比較的経度の集積を3例に認めた。集積程度と壁在血栓の程度に関連性は認めなかった。術後の検査では1例を除く全例にステントに沿った集積を認めた。ステントグラフト留置術後に動脈瘤の内腔が血栓化した部分へのRI集積は明らかでなかった。血小板寿命測定:術前の血小板寿命の平均は9.1日、術後は10.1日であった。術前後の血小板寿命の変化は明らかでなかった。ステントグラフト留置術に伴い全身的に凝固異常をきたした例はなかった。結論:動脈瘤へのRI標識血小板の集積は、新鮮な血栓形成を示唆する。今回の対象には術後に劇的な凝固系の変化をきたした例はなかったが、今後症例を重ねた検討が望まれる。1.対象今年度の研究機関内に7例の動脈瘤症例にステントグラフト治療を行った。部位は胸部下行大動脈瘤2例、腹部大動脈瘤2例、腸骨動脈瘤3例であった。治療はいずれも成功した。これらの症例に対して、治療前後に血栓シンチグラム・血小板寿命測定をおこなった。2.血栓シンチグラム40mlの採血を行い、遠心分離にて血小板を分離した。In-111 oxineにてRI標識血小板を作成し、投与した。投与2日後に全身像の撮像を行い、血小板の集積を画像化した。全例で動脈瘤の治療部位に一致した集積像を認め、治療により生じた新たな血栓の描出に成功した。3.血小板寿命測定連日採血を行い、血中の放射能を測定することにより、血小板寿命を測定した。血小板消失曲線は全例で直線近似が可能であり、X軸との交点を血小板寿命とした(このことは、著明な血小板寿命延長がなかったことを意味している)。治療前の血小板寿命は、220±27時間、治療後は249±61時間であった。2例において治療後に血小板寿命の延長が見られた。4.CTによる動脈瘤および壁在血栓の評価全例で治療前後に造影CTを行い、動脈瘤の大きさ・壁在血栓と血流腔の評価を行った。最大径は35mmから65mmであった。6例では治療前から厚い壁在血栓を認め、治療後に生じる血栓が少ないことが推測された。1例では治療前に壁在血栓がほとんどなく、治療後にグラフトと動脈壁の間に血栓形成が認められた。5.血液凝固能の変化今回の対象群は瘤の大きさが比較的小さく、治療後に凝固能異常をきたした症例はなかった。今後症例を増やして、血小板寿命や凝固能の変化について検討を深める必要がある。

血栓の画像化(シンチグラフィ):治療前に動脈瘤に一致した強いRI集積を2例に、比較的経度の集積を3例に認めた。集積程度と壁在血栓の程度に関連性は認めなかった。術後の検査では1例を除く全例にステントに沿った集積を認めた。ステントグラフト留置術後に動脈瘤の内腔が血栓化した部分へのRI集積は明らかでなかった。血小板寿命測定:術前の血小板寿命の平均は9.1日、術後は10.1日であった。術前後の血小板寿命の変化は明らかでなかった。ステントグラフト留置術に伴い全身的に凝固異常をきたした例はなかった。結論:動脈瘤へのRI標識血小板の集積は、新鮮な血栓形成を示唆する。今回の対象には術後に劇的な凝固系の変化をきたした例はなかったが、今後症例を重ねた検討が望まれる。
重粒子線におけるｍｉＲＮＡの発現より新たな中皮腫治療法の可能性

悪性中皮腫細胞を用いて、X線や炭素線照射後、miRNAを含むトータルRNAを抽出し、綱羅的miRNAプロファイリング解析を行った結果、重粒子線を照射した中皮腫細胞についてmiRNAの発現がX線と異なることが明らかになった。同じ中皮腫細胞でも違う細胞株なら異なるmiRNAが発現することが判ってきた。また、高LET炭素イオン線で高発現されたmiRNA mimicを用いて、その細胞株にtransfectionすると、中皮腫細胞の増殖を有意に抑制することを明らかにした。miRNAは、中皮腫患者のテーラーメード医療について非常に重要であることが示唆された。悪性中皮腫は難治性腫瘍であることが良く知られている。放射線医学総合研究所にある重粒子照射装置の炭素線は様々なガン治療に対して優れた成績が上がっている。去年、一種類の悪性中皮腫細胞をX線や炭素線照射後、綱羅的MiRNAプロファイリング解析を行った結果、重粒子線照射された中皮腫細胞についてmiRNAの発現はX線と異なることが示唆された。今年度、また新たなヒト由来である二種類の中皮腫細胞をX線と高LET炭素線照射し、同じく綱羅的MiRNAプロファイリング解析を行った。高LET細胞致死メカニズムをmiRNA発現レベルで試みた。二種類の悪性中皮腫細胞を2Gy X線や高LET炭素線で照射し、照射後細胞をサブカルチャーして24時間後に細胞を収集し、miRNAを含むトータルRNAを抽出した。抽出したRNAはnanodropで吸光度を測定し、RNA分解度、品質チェックなどについてAgilent 2100Bioanalyzerを用いて検定し、miCURY LNATM microRNA Array kitを用い、一色法でmicroRNAArrayの解析を行った。二種類の悪性中皮腫細胞の中にあるH2052細胞のmiRNAアレーのfold changeについてX線と比較し、up regulationのmiRNAは25個、down regulationのmiRNAは8個あった。一方もう一種類の中皮腫細胞H2452についてup regulationのmiRNAは14個、down regulationのmiRNAは22個であった。二種類の悪性中皮腫細胞ともに変動したmiRNAは16個あることが分かった。しかしup regulationとdown regulationのRNAは2種類の細胞の中で真反対であった。この結果により、同じ中皮腫細胞でも炭素線照射後異なる反応が示唆された。今現在変動あるmiRNA機能についてmiRNAmimicとmiRNA inhibitorを使って遺伝子機能解析を行っている。悪性中皮腫は非常に予後不良な難治性疾病と知られている。重粒子線である炭素線はさまざまなガン治療に対して優れた治療成績が上がっている。これまで6種類悪性中皮腫細胞について炭素線に対する細胞致死効果、コロニー形成法で調べた結果は高LET(80keV/μm)の炭素線の生物学的効果比(RBE)が高く、従来の放射線に比べて細胞致死効果が高いという結果が得られている。しかしその細胞致死メカニズムは不明である。MiRNAは細胞死、細胞増殖などさまざまな生物学的プロセスに関与することが報告されている。本課題では高LET炭素線照射された中皮腫細胞について細胞致死メカニズムをmiRNA発現レベルで検討する。本年度、照射された悪性中皮腫細胞に対する網羅的miRNAのプロファイリング解析を行った。ヒト由来悪性中皮腫細胞を用いてX線や高LET炭素線で細胞を照射した。照射した細胞は2時間後と12時間後に収集し、miRNAを含むトータルRNAを抽出した。抽出したRNAをラベリングやハイブリダイゼイションしてから、スキャンし、miRNAアレイを解析した。結果、5.42Gyで照射後2時間ではFold Changeが1.5倍以上であり、miRNA数は35個であった。照射後12時間では6個あったのでX線より高LET炭素線照射した方がアップレギュレートすることが分かった。また照射後12時間の細胞については10個miRNAが0.5倍以下にダウンレギュレートしたことが分かった。X線と80keV/μm炭素線で同じ10%の生存率線量で中皮腫細胞を照射した場合は、照射後2時間で4個miRNAの発現は高LET照射した方がアップレギュレートし、17個miRNAはダウンレギュレートされたことが分かった。以上の結果、重粒子線照射された中皮腫細胞について、miRNAの発現はX線と異なることが示唆された。本研究の最終年度では、これまで悪性中皮腫細胞を用いてX線や重粒子線照射24時間後に綱羅的miRNAプロファイリング解析を行った結果、同じ中皮腫細胞でも違うcell lineであれば異なるmiRNAが発現する事が判ってきた。今年度、炭素線照射後高発現されたmiRNAについて細胞増殖、細胞周期、および染色体異常について調べた。

MESO-1細胞について、高LET炭素イオン線照射後、miR-144-3pが高発現することが分かった。miR-144-3pmimicを用いてMESO-1細胞にtransfectionして、MTT法とコロニー法にて分析した結果、miR-144-3pは有意に細胞の増殖を抑制することが明らかになった。また2Gy高LET炭素イオン線照射後、高発現されたmiR-144-3pをmiR-144-3p inhibitor transfectionし、miR-144-3pの発現量を低下させたところ、細胞の増殖が有意に増加することが分かった。以上の結果からMESO-1細胞に人工的にmiR-144-3pを高発現させると、MESO-1細胞の増殖が有効に抑制されることが示唆された。またmiR-144-3pについて、これを高発現させたMESO-1細胞でも細胞周期には影響しない、また染色体異常頻度も影響しない事が判った。MESO-4細胞はX線と比べて、高LETの炭素イオン線を照射した方が9種類のmiRNAがアップレギュレートされて、この中で変動の大きいmiRNA miR-718mimicを用いてMESO-4細胞にtransfectionして、高発現させたmiR-718はMESO-4細胞の増殖を有意に抑制する事が判った。以上の結果からmiRNAは中皮腫細胞の増殖を抑制する事が明らかになった。miRNAは、中皮腫患者のテーラーメード医療について非常に重要であることが示唆された。放射線生物学重粒子線は放射線医学総合研究所の重粒子線がん治療装置(HIMAC)を使用でき、重粒子線の対照実験は同研究所のX線照射装置を利用する事が出来る。HIMAC利用に関しては、既にHIMAC共同研究課題が採択されており、マシンタイム配分を受ける事が出来たが、去年細胞培養に使った血清について問題があることが分かり、急遽に血清を変えないといけないので、研究はやや遅れている。重粒子線は放射線医学総合研究所の重粒子線がん治療装置(HIMAC)を使用でき、重粒子線の対照実験は同研究所のX線照射装置を利用する事が出来る。HIMAC利用に関しては、既にHIMAC共同研究課題が採択されており、マシンタイム配分を受ける事が出来た。研究費の使用が許可されてからすぐに実験に着手した。また同じ実験室でRNase(RNAを分解する酵素)を使う実験を常に行ったので、研究を順調に進めるのに、一部の実験を外注した。ほぼ計画通りに研究結果を得られた。二年間得られたmiRNAプロファィリングの結果を基にして、集中して実験を行う。具体的にmiRNAの機能を解析するのに、miRNA mimic,miRNA inhibitorを細胞に導入し、細胞増殖、致死、およびウェスタンでタンパク質発現などを行う。平成24年度に得られた結果を基にして、また2種類中皮腫細胞を加えてmiRNAプロファイリング解析を検討し、細胞増殖、致死にかかわる特異的miRNAの機能を解析する。また特定されたmiRNAを細胞に導入し、細胞致死、増殖およびたんぱく質発現を検証する。前年度使用した血清に問題あることが分かった。
生体素材膜による電磁波の影響に関する研究

本年度は生体素材膜の作製および低周波の電磁波による影響を検討するために電解質物質輸送の検討を行った。1.生体素材膜(高分子ゲル膜)の作製(1)前年度に確立した方法で製膜(PVA膜セリシン:PVA=1:1膜)(2)含水率の異なった膜の製造(1%セリシンとPVAの混合比を変化させる)2.電磁波(低周波)による電解質物質透過への影響の検討(1)前年度電磁波(低周波)受けることが可能な透過セルを試作した。この試作セルにより生体素材膜(高分子ゲル膜)における電磁波(30Hz,40Hz)による電解質溶液(溶媒)の影響を検討した(2)攪拌方法による電解質物質の透過現象の影響を解明。物質の輸送について上記セルを用いて基準値として市販の荷電膜における電解質溶液におけるの透過現象を測定した。その結果攪拌法による影響は初期においては透過係数がランダム攪拌>低周波攪拌であるが長期にわたると低周波攪拌の方が大きくなることが判明した。低周波電磁波の大きさ、含水率の大きな膜および水側に振動を与えることにより物質の透過係数は大きくなった。本年度は生体素材膜の作製および低周波の電磁波による影響を検討するために膜透過セルの作製、物質輸送の検討を行った。1.生体素材膜の作製生体由来の素材でアモルファス高分子である蚕から作出した絹セリシンを素材として膜の作製を行った。(1)単体によるセリシン膜の作製は不可能であった。そこで結晶性でかつ製膜が比較的簡単であるポリビニールアルコールを混合することにより膜の作製が可能となった。(2)セリシン-ポリビニールアルコールとの複合膜は親水性のため水溶液中で膨潤し、膜として機能することが困難であったが約160°Cで熱処理をすることにより膜を作製した。本膜は機能膜として水中で機能することが明らかになった。2.電磁波(低周波)による物質透過への影響の検討するための透過セルの作製(1)電磁波(低周波)受けることが可能な透過セルを試作した。この試作セルにより電磁波による膜及び溶液(溶媒)の影響を観察することが可能である。さらに従来のスターラで溶液を攪拌する方法(ランダム攪拌)と一定の低周波数をもってセルの溶液(溶媒)を攪拌(低周波攪拌)する方式が可能であることが明らかになった。3.物質の輸送について上記セルを用いてまず市販の荷電膜におけるアミノ酸の透過現象を測定した。その結果ランダム攪拌による透過係数と低周波攪拌による透過係数を比較したとき低周波攪拌の方が透過係数が大きくなることが判明した。
熱電係数を用いた重い電子系における量子臨界現象の研究

熱輸送係数を用いた重い電子系における量子臨界現象の解明を目的として研究を行った。その結果、Yb元素を含む2つの代表的な量子臨界物質β-YbAlB4とYbRh2Si2の量子臨界点近傍において、極低温下におけるゼーベック係数に非常に対照的な振る舞いを見出した。またYbRh2Si2に対する熱伝導率測定から、通常のフェルミ液体に期待されるヴィーデマン・フランツ則が量子臨界点において成立していることを明らかにした。これらの結果は、1)2物質の量子臨界性を同一の起源による統一的な枠組みで理解しようとする理論的な試みに反し、異なる起源によって引き起こされている可能性を指摘した点、2)YbRh2Si2の量子臨界点においてヴィーデマン・フランツ則の破れを予測するエキゾチックな理論的提案とは相容れないことを示した点において意義深い。これらの成果は、PhysicalReviewLetters誌に掲載された。磁気秩序が絶対零度まで抑えられた点(量子臨界点)の近傍における異常な金属状態の解明を目指し、遍歴電子の低エネルギー励起に敏感なプローブであるゼーベック係数を用いて研究を行った。研究対象として、Yb元素を含む量子臨界物質の代表例であるベータ型のYbAlB4とYbRh2Si2を選んだ。これらの物質では比熱や電気抵抗率、磁化率の温度依存性の臨界指数が従来のスピン揺らぎの理論では説明できないことから、非従来型の量子臨界現象を示す物質として注目を集めている。理論的には臨界指数に共通点が多いことから同じ枠組みで統一的に臨界現象を理解しようと試みが為されていた。希釈冷凍機を用いた極低温までのゼーベック係数測定から、両物質に非常に際立った違いが存在することが分かった。ベータ型YbAlB4では温度降下とともにゼーベック係数の絶対値S/Tは増大し続けるのに対し、YbRh2Si2では低温に向かって急激に減少する。これらの違いは、量子臨界点のごく近傍でのみ現れることから両物質の量子臨界性の違いを示していると考えられる。この結果はこれまで比熱測定などの結果から同じ量子臨界クラスに分類されてきた両物質が、まったく異なる機構、量子臨界揺らぎによって臨界現象を引き起こしている可能性を示した点で意義深いと言える。今後、本研究でその有効性が示された極低温でのゼーベック係数測定を用いて、さらに多くの量子臨界物質を対象に研究を行うことで系統的な量子臨界クラスの分類を行っていきたい。磁気秩序が絶対零度まで抑えられた点(量子臨界点)の近傍では、異方的超伝導や異常な金属状態などの興味深い物理現象が数多く見出されている。これらの興味深い現象の発現機構は未解明な点が多く、その理解のためには背後にある量子臨界現象を深く知る必要がある。これまで量子臨界現象は電気抵抗率や比熱、磁化率など限られた物理量でのみ調べられてきたが、それらの振る舞いは物質によって様々であり統一的な理解が得られていない。本課題では、これらの物理量と相補的な役割を果たす熱電係数をプローブとして、より多角的に量子臨界現象を研究し、その発現機構の解明を目指している。本年度は、重い電子物質におけるメタ磁性に焦点を絞って研究を行った。メタ磁性は、磁化がある磁場で非線形に増大する現象を指す。メタ磁性転移点近傍では、量子臨界点近傍でみられる異常な金属状態が観測されるため量子臨界現象との関連としても興味深い。実際、メタ磁性の起源の一つとして考えられている絶対零度でのフェルミ面のトポロジー転移が、有限温度では異常な振る舞いを生み出すことが理論的に提唱されている。本課題では、重い電子物質のYbCo2Zn20を研究対象とした。この物質は非常に弱い磁場でメタ磁性を示し、その近傍ではやはり異常な金属状態を示すことが明らかにされている。希釈冷凍機を用いた極低温までのゼーベック、ネルンスト係数測定から、遍歴した準粒子の低エネルギー励起に敏感なこの両物理量がメタ磁性転移点で急激に抑制されることが分かった。この結果は、Ce元素を含む重い電子系メタ磁性物質の代表例であるCeRu2Si2の転移点近傍での振る舞いと非常に対称的であり、比熱や電気抵抗においては一見同じような振る舞いを示す両物質のメタ磁性の発現機構に違いがあることを示唆している。重い電子系物質における量子臨界現象を熱電係数を通して明らかにすべく研究を行った。

特に、本年度は量子臨界的な挙動を生み出す起源として注目されているフェルミ面のトポロジー転移に関連して、同様の機構が働いていることが理論的に示唆されている重い電子系におけるメタ磁性に焦点を当てて研究を行った。Yb元素を含む新規の重い電子物質であるYbCo2Zn20に対する熱電係数を用いたメタ磁性の研究から、メタ磁性転移磁場以下において巨大なゼーベック係数を見出し、重い準粒子状態が形成されていることを決定付けた。また、メタ磁性転移を境に熱電係数が劇的に変化することを見出し、系の電子状態が変化していることを明らかにした。このように、熱電係数を用いた新たな切り口から重い電子系における量子臨界現象とメタ磁性の起源に迫りつつあり、研究はおおむね順調に進展している。重い電子系物質におけるメタ磁性を研究する上で、熱電係数が非常に強力なプローブであることが明らかになりつつあるため、今後もこの方針で強力に研究を推し進めていく。特に圧力下において、メタ磁性がゼロ磁場まで抑制されることにより、新たな量子臨界点が創出されることが示唆されているため、圧力下での熱電係数測定によりメタ磁性と量子臨界現象の包括的な理解が期待される。本年度は上記の重い電子系メタ磁性物質における熱電係数の研究が予想外の進展をみせたため、予定していた圧力セルの購入および圧力下への拡張を次年度へ計画変更をした。次年度に使用する予定の研究費が生じたのはこのためである。次年度の研究費の一部は、重い電子系物質の低温での熱電係数測定のために必要な液体ヘリウムの購入に充てる。一般的に、極低温での熱測定は試料や温度計などの緩和時間が長くなるため、測定に非常に長い時間を要しこれに伴い多くの液体ヘリウムが必要となる。また、共同研究者と議論を行うことで、実験から得られた結果をより深く理解することを目的とし、国内外の会議等に参加する。研究費の一部は会議に参加のための旅費にも充てる。
マイクロ気泡による新しい分子導入法の開発とがん画像診断への応用

超音波造影剤(マイクロ気泡)と超音波を利用した分子導入法は、任意の組織に遺伝子などの高分子を非侵襲的に導入する手法として注目を集めている。この手法は免疫原性や細胞毒性はなく、癌や心臓血管疾患への治療応用が期待されている。一方、遺伝子治療では、遺伝子導入後の遺伝子発現特性を非侵襲的に診断し、患者の効率的な治療計画を立てることが望まれる。NIS遺伝子は甲状腺で恒常的に発現している遺伝子でヨウ素を取り込む働きがある。本研究申請ではこのNIS遺伝子に着目して非侵襲的分子導入法を使って腫瘍組織に遺伝子を導入し、この遺伝子の発現特性を非侵襲的に画像化することを目的としている。まず、in vitroおよびin vivoで癌細胞にレポーター遺伝子を導入し、その発現特性から分子導入法に関わる物理条件を最適化した。つぎに、この最適条件下でNIS遺伝子を癌細胞に導入した。in vitroでは経時変化に対するヨウ素^<125>Iの取込特性と放出特性を明らかにし、また、NIS遺伝子の発現活性が高い細胞株でヨウ素の取込量が高まることをmRNAの転写量から定量的に明らかにした。In vivoでは、ヨウ素^<123>Iを使い、γカメラでNIS遺伝子の発現の可視化を試みた。マウス側腹部で増殖させた異種腫瘍にNIS遺伝子をトランスフェクションさせた後、経口投与でマウスの胃に^<123>Iを導入し、マウス全体をγカメラで経時的に可視化を行った。胃、甲状腺、膀胱でヨウ素の集積が確認されたが、腫瘍ではヨウ素の集積が確認できなかった。この理由としてγカメラのバックグランドノイズが高いこと、および、可視化に必要な高濃度のヨウ素が日本では入手不可能で、実験に供し得なかったことがあげられる。現在、共同研究者である英国がん研究所のVassaux博士と、SPECT/CTを使い、高濃度のヨウ素^<123>Iでin vivoでの可視化実験を行っている。
アミノ酸の放射性炭素年代による堆積物年代測定法の確立

堆積物中に含まれるアミノ酸の放射性炭素年代を用いた年代測定法を構築するため,高速液体クロマトグラフィーによる分離と分取コレクターを用いたアミノ酸の単離が最も適切であることを明らかにした。さらに,単離されたアミノ酸に含まれる汚染物質を取り除き精製するために再結晶化法が有効であることを明らかにした。また,100 μgC以下での微量放射性炭素年代測定技術を確立した。これらの新規技術開発をもとに,年代既知の各種天然物中からアミノ酸を単離・精製し,その放射性炭素年代を測定した。測定結果は,予測された年代と極めて良い一致を示し,この方法論が天然物の年代測定に応用できることを示した。本年度は,市販のアミノ酸の各種標品を用い,アミノ酸の単離・精製法を開発することにほとんどの時間を費やした。具体的には,資生堂製のC18カラムによる高速液体クロマトグラフィーを用いて各アミノ酸を分離した後,フラクション・コレクターを用いて各アミノ酸を分取する。その画分には,ターゲットとなるアミノ酸以外に,いわゆるカラムブリード(カラムからの溶出物)が相当量含まれていることが明らかになった。このカラムブリードは炭素を含む物質で,当然のことながら放射性炭素年代測定に影響を及ぼすため,放射性炭素年代を測定する前にそれを除去しなければならない。そのためにあらゆる方法を試した。その結果,アミノ酸の再結晶化法が最も有望であるとの結果をえた。そこで,数10マイクログラム・レベルのアミノ酸を,この再結晶化法によって精製する実験法の最適化を行っているところである。来年度の前半にはこの再結晶化法の最適化を終え,実験法の確立の最終段階に入りたい。他方,化合物レベルの放射性炭素年代法で堆積物の年代測定をするという観点からは,C14-C18脂肪酸の年代が有用であることが,筆者らがかつて行った研究によって明らかになっている。本年度は,上述の方法論を用いて国際深海掘削計画によって南極アデリー海で採取された堆積物に応用した。その結果,詳細な年代軸を堆積物に入れることに成功した。本結果は,Radiocarbon誌に間もなく発表される。平成26年度は,高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて,アミノ酸を誘導体化せずに単離する方法の確立および高度化を行った。まずは標準試料を用い,平成26年度後半はコラーゲン試料を対象とした単離法の開発を行った。簡単にまとめると,次のようになる。HPLCは2段階で行う。第1カラムではShiseido CAPSELL PAK C18を用い,ピークが重なって単離できない一部のアミノ酸に関しては,いくつかを一括して単離し,第2カラム(Primesep A)を用いて単離する。単離された個々のアミノ酸には,カラム由来の不純物が含まれているため,その後単離試料を乾燥化した後,再結晶化を行うことによってそれらを除去する。この工程により得られた各アミノ酸(標品)は,炭素安定同位体比およびC/N比が予測値と一致し,アミノ酸がきちんと精製できていることが明らかになった。また一部の単離アミノ酸については放射性炭素も測定し,それが予測される値と一致することも確認した。今後,すべてのアミノ酸について放射性炭素年代測定を行う予定である。現時点で,天然産のコラーゲン2試料について本方法論を応用している。それによると,単離されたヒドロキシプロリンの放射性炭素年代は,いずれも予測された値(それぞれ7350年および7380年)とよく一致し,この方法が少なくともコラーゲンに応用できることが明らかになった。今後は,より多くの不純物が含まれる堆積物へと応用する予定である。海底堆積物の詳細な年代測定は通常,炭酸カルシウム殻化石を用いて行われてきた。しかし,世界の海底堆積物の約半分はこの炭酸カルシウム殻化石がほとんど含まれておらず,いまだ年代決定は容易ではない。そこで本研究では,堆積物中に含まれるアミノ酸の放射性炭素年代を用いた年代測定法を構築することを目的とした。まず様々な実験法を試した後,天然試料中から抽出された個々のアミノ酸を単離・精製するためには,高速液体クロマトグラフィー(HPLC)による分離と分取コレクターを用いた単離が最も適切であることを明らかにした。しかしアミノ酸標品を用いた実験によると,単離されたアミノ酸にはまだカラム・ブリードに起因する汚染物質が含まれている。それらを取り除く精製過程として再結晶化法が有効であることを明らかにした。一方で,精製されたアミノ酸量は通常微量であるため,100 μgC以下での微量放射性炭素年代測定は必須である。そのためにバックグラウンドを0.5 μgC以下に下げるなど,微量放射性炭素年代技術を確立した。これら新規に開発した技術をもとに,年代があらかじめわかっている各種天然物(動物骨等)中からアミノ酸を単離・精製し,その放射性炭素年代測定を実施した。以上本研究では,未知堆積物試料への応用には至らなかったものの,堆積物中のアミノ酸の単離・精製,そしてそれに引き続く放射性炭素年代測定の技術を確立することに成功した。この方法論は,今後の古気候変動研究の下支えとなり,古気候研究の発展を促す起爆剤となるだろう。

堆積物中に含まれるアミノ酸の放射性炭素年代を用いた年代測定法を構築するため,高速液体クロマトグラフィーによる分離と分取コレクターを用いたアミノ酸の単離が最も適切であることを明らかにした。さらに,単離されたアミノ酸に含まれる汚染物質を取り除き精製するために再結晶化法が有効であることを明らかにした。また,100 μgC以下での微量放射性炭素年代測定技術を確立した。これらの新規技術開発をもとに,年代既知の各種天然物中からアミノ酸を単離・精製し,その放射性炭素年代を測定した。測定結果は,予測された年代と極めて良い一致を示し,この方法論が天然物の年代測定に応用できることを示した。アミノ酸の単離法の確立に,予想以上に時間がかかっている。その理由は,HPLCだけでは単離が完全ではないことが判明し,その後に再結晶化というプロセスを付け加えねばならなかったことにより,その実験法の確立に時間を費やしたためである。今後,スピードアップして平成27年度末の研究の終了時期には,実際の堆積物試料に応用するところまで持っていきたいと考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。古海洋学,地球化学先にも述べた通り,今回確立したアミノ酸の単離法が少なくともコラーゲンに応用できることが明らかになった。今後は,より多くの不純物が含まれる堆積物へと応用することになる。再結晶化による精製プロセスさえうまくいけば,本方法をそのまま堆積物に応用することは可能と考えている。また研究のスピードアップを図るため、学生に研究協力者として研究に参加してもらうことを考えている。本研究の最大の難関は,アミノ酸の単離・精製のところにあることは明らかであり,本年度はその部分に大きな進展が見られた。アミノ酸の単離・精製に関して,最終段階に再結晶化を行うことによってその純度を上げることにする。今後は,この再結晶化手順の最適化をどのように前進させるかがポイントとなる。ここは,地道な試行錯誤(実験)を繰り返していく以外にないところである。
次世代タンパク質用デリバリー素材：タンパク質を温和に保持し放出するナノマシン

3価のイオン性基をデキストランに種々の割合で修飾したカチオン性およびアニオン性の高分子を合成した。修飾率が5 mol%程度と低いときに、直径が30 nm程度のナノゲルを形成しうることが分かった。これまでの分子設計のナノゲルでのタンパク質内包は難しいことが分かった。そこで、新しい分子設計を行った。細胞の表面にレセプターとなるポリマーを修飾し、これと相補的なリガンドタンパク質を細胞に取り込ませるという方法である。デキストラン主鎖にビオチンを修飾したものは、細胞表面に安定に修飾でき、ここにストレプトアビジンを加えると、すぐに細胞内へエンドサイトーシスによって取り込まれることが明らかとなった。デキストラン主鎖に対して、種々の細胞膜にアンカーするためのパルミトイル基と、ビオチンを修飾したものは、細胞表面に安定に修飾できることが明らかとなった。ここにストレプトアビジンを加えると、細胞表面で認識が起こり、すぐに細胞内へエンドサイトーシスによって取り込まれることが明らかとなった。当初、新概念に基づくタンパク質のためのナノキャリアとして、ポリマーを開発したが、詳細な物理化学的検討の結果、興味深い物理化学的性質を示したが、タンパク質の内包能には乏しく、この用途に向かないことが分かった。ここまでの結果は論文1報にまとめて報告し、研究方針を転換することとした。そこで、発想を変えて、ビオチンをリセプターとして用いて、ポリマーを細胞表面に修飾し、これによって、細胞に任意のタンパク質を取り込ませる方法を開発することとした。疎水性相互作用により、ポリマーを細胞表面にアンカリングすることとした。その結果、ポリマーは細密充填に近い濃度で、細胞表面に修飾できるものの、細胞毒性はほとんど示さないという修飾条件を見出した。その条件で、ストレプトアビジンの取り込みを検討したところ、血清の影響を受けず、効率よく取り込まれることが分かった。市販のタンパク質導入試薬よりも、効率が高いことが分かった。これらの結果は論文一報にまとめて報告した。次にがんの免疫治療に適用した。OVAをモデル抗原として、樹状細胞に対してリガンド提示法により、取り込ませたところ、リガンドがない場合に比べて、10倍程度の高い取り込み効率を達成した。この樹状細胞でマウスにがん免疫を誘導したところ、そのマウスはがん細胞を接種しても、定着せず、効率的に、がんの増殖を抑制することが明らかとなった。本手法は、効率よく任意のタンパク質を細胞内に取り込ませるための手法として確立することができ、今後、このテーマを発展させた研究を継続していく予定である。修飾率が15 mol%の場合は、閉じた会合体を形成できず、マクロな沈殿が多く生じたが、5 mol%程度と低いときに、広いアニオン性およびカチオン性高分子の混合比において、直径が30 nm程度のナノゲルを形成しうることが分かった。イオン強度に対する安定性を高める目的で、ナノゲルの塩橋の一部を化学結合によって架橋した。非架橋のナノゲルは、MgCl2の添加に伴い、塩橋が弱まり粒径が変化したが、架橋したナノゲルではその変化は最小に抑えられた。また、pH変化に対しても高い安定性を保持していた。ナノゲルに対するタンパク質(アルブミン、リソソーム)の内包を検討した。蛍光相関法およびゲルシフトアッセイにより、検討したが、内包は見られなかった。タンパク質表面のイオン性基とナノゲルの塩橋部との相互作用はかなり弱いことが明らかとなった。タンパク質内包のためには、塩橋部の電荷の数を増やして、よりタンパク質表面電荷との相互作用を強める必要があると考えられる。また、疎水性相互作用を利用して、静電相互作用を補強するような方策も有効かもしれない。次に、ナノゲル自身の細胞内取り込みを調べたところ、細胞内にはほとんど取り込まれないことが分かった。効率的な細胞内取り込みのために、カチオンを過剰にしたナノゲルの調製が有効と考えられる。最後に血中滞留性を調べたところ、肝臓に多く蓄積することが分かった。このことは、生理塩濃度中では、凝集する可能性を示しており、やはり、塩橋の強度を強めることによる凝集の抑制が必要と考えられた。ナノゲルへのタンパク質内包が難しいことが分かったので、新しいタンパク質導入法として、細胞表面への人工レセプターの修飾を行った。このレセプターは標的タンパク質を高効率に導入できることが明らかとなった。また、血清の存在の有無にかかわらず内包できることが明らかとなった。

得られたナノゲルに関して物理化学的に詳細なデータを蓄積することができたが、タンパク質内包を実現するに至っていない。しかし、詳細な検討により、改善すべき点は明らかになった。ストレプトアビジンに限らず、そのほかのタンパク質に対しても適用できるかを調べる。また、がんの免疫治療への応用可能性を調べる。塩橋の電荷の小さいことが、タンパク質表面電荷との相互作用が小さい原因と考えられる。したがって、電荷を大きくしたナノゲルを作成する。また、生理塩濃度条件ではそもそも静電的な相互作用は弱い可能性があるので、疎水性相互作用による補強も検討する。そのほかのタンパク質への修飾を可能にするために、ビオチン化試薬の購入する。また、細胞および動物実験を行うための試薬および動物を購入する。分子設計の改良のために、試薬を購入する。また、得られたナノゲルを細胞実験により評価するために、細胞の染色試薬、培養試薬などを購入する。
安定ラジカル置換強磁性ラジカルイオン種の開発と展開

分子内に大きな強磁性相互作用をもつ安定ラジカル置換ラジカルイオン種は磁性体の構成成分として魅力的な化合物であるが,室温で安定な化学種はこれまで知られていなかった.申請者らは最近,安定ラジカル置換ジヒドロフェナジン誘導体が,室温下安定で分子内に大きな強磁性相互作用を示すことを明らかにしている.磁性体構築のためには誘導体の合成が必須であり,本研究では,ジヒドロフェナジン誘導体や他のπ骨格を用いて,室温で安定な強磁性相互作用を示す安定ラジカル置換ラジカルイオン種の開発を目的として検討を行った.開発には次の分子設計指針を用いた;1)酸化あるいは還元が容易でラジカルイオン種が安定であること,2)安定ラジカルを導入する炭素原子上に大きなスピン密度をもつこと,3)ラジカルイオン種の結晶性が良好であること.2)の条件により強磁性相互作用が達成され,3)の条件は磁性体構築の際に重要である,安定ラジカルカチオン種として,p-あるいはm-フェニレン架橋ビスジヒドロフェナジン,ベンゾチアジノフェノキサジン,ベンゾオキサジノフェノキサジン,ヘテロ元素架橋トリフェニルアミン等の構造を検討し,安定ラジカルアニオン種としてチエノキノイド構造に着目し,それらの骨格合成の検討と基本的性質の解明を行った.ラジカルカチオン種については検討した全ての場合ラジカルカチオン種を単離することができ,ラジカルアニオン種についてはジシアノメチレン末端型チエノキノイドラジカルアニオンを単離する事ができた.検討した化合物は,多くの場合,1),2)の条件を満足したが,3)の条件を満足することが困難であった.酸素架橋型トリフェニルアミンラジカルカチオン種は3)の条件を満足する事が分かった.実際に酸素架橋型トリフェニルアミン誘導体に安定ラジカルを導入する事ができ,そのPF_6,GaCl_4,FeCl_4塩を安定な結晶として単離する事ができた.それらは大きな強磁性的相互作用を示した.ジヒドロフェナジン誘導体については,安定ラジカルがフェルダジルの場合結晶性に優れ,GaCl_4,FeCl_4の塩を結晶として単離することができた.分子内に大きな強磁性相互作用をもつ安定ラジカル置換ラジカルイオン種は磁性体の構成成分として魅力的な化合物であるが,室温で安定な化学種はこれまで知られていなかった.申請者らは最近,安定ラジカル置換ジヒドロフェナジン誘導体が,室温下安定で分子内に大きな強磁性相互作用を示すことを明らかにしている.磁性体構築のためには誘導体の合成が必須であり,本研究では,ジヒドロフェナジン誘導体や他のπ骨格を用いて,室温で安定な強磁性相互作用を示す安定ラジカル置換ラジカルイオン種の開発を目的として検討を行った.開発には次の分子設計指針を用いた;1)酸化あるいは還元が容易でラジカルイオン種が安定であること,2)安定ラジカルを導入する炭素原子上に大きなスピン密度をもつこと,3)ラジカルイオン種の結晶性が良好であること.2)の条件により強磁性相互作用が達成され,3)の条件は磁性体構築の際に重要である,安定ラジカルカチオン種として,p-あるいはm-フェニレン架橋ビスジヒドロフェナジン,ベンゾチアジノフェノキサジン,ベンゾオキサジノフェノキサジン,ヘテロ元素架橋トリフェニルアミン等の構造を検討し,安定ラジカルアニオン種としてチエノキノイド構造に着目し,それらの骨格合成の検討と基本的性質の解明を行った.ラジカルカチオン種については検討した全ての場合ラジカルカチオン種を単離することができ,ラジカルアニオン種についてはジシアノメチレン末端型チエノキノイドラジカルアニオンを単離する事ができた.検討した化合物は,多くの場合,1),2)の条件を満足したが,3)の条件を満足することが困難であった.酸素架橋型トリフェニルアミンラジカルカチオン種は3)の条件を満足する事が分かった.実際に酸素架橋型トリフェニルアミン誘導体に安定ラジカルを導入する事ができ,そのPF_6,GaCl_4,FeCl_4塩を安定な結晶として単離する事ができた.それらは大きな強磁性的相互作用を示した.ジヒドロフェナジン誘導体については,安定ラジカルがフェルダジルの場合結晶性に優れ,GaCl_4,FeCl_4の塩を結晶として単離することができた.これまで,申請者はジヒドロフェナジンを用いるニトロニルニトロキシドラジカル置換ラジカルカチオン種を合成し,そのものが,分子内で強い強磁性相互作用を示すことを世界に先駆けて報告している。バルクの磁性を発現させるためには,安定ラジカルの構造を検討する必要があり,平成17年度は,まず,種々の構造を検討した結果,フェルダジールラジカル置換体がフェリ磁性的相互作用を示すことを明らかとした。さらに,フェリダジールラジカル置換体の安定化を図る為,フェルダジール部の合成法を含めて検討し,N,N-ジアリールフェルダジール置換基が有効である事を明らかとした。次年度,それらの電荷移動塩を合成し,磁性を検討する予定である。これまで強い磁性的相互作用を示す安定ラジカル置換ラジカルイオン種は申請者らの化合物以外知られていない。同様な強磁性的相互作用を示す化合物を探索することは極めて重要であり,17年度はヘテロ原子架橋による平面型トリフェニルアミンを新たに設計・合成し,安定ラジカルカチオンの単離及び構造解明に成功した。次年度,この系においても安定ラジカルを導入し,安定ラジカル置換ラジカルカチオン種の磁性の検討する予定である。

また,平成17年度は,ジヒドロフェナジン骨格を含む8π電子系化合物のラジカルカチオン種をスピン源とするジカチオン種の交換相互作用について検討を行い,磁性と軌道の相互作用を,理論計算を含めて検討を行った。また,同様な中性種は,EL素子における正孔注入層として有効であることを明らかにすると共に,ラジカルカチオン種は半導体的挙動を示すことを明らかとした。以下の項目について検討を行った,1)酸素架橋トリフェニルアミンのラジカルカチオン種の安定性および安定ラジカル置換酸素架橋トリフェニルアミンラジカルカチオン種の安定性と磁性,2)ラジカル置換ジヒドロフェナジンラジカルカチオン種と対ラジカルアニオン塩の調整,3)安定ラジカルアニオン種の開発,4)安定ラジカル置換アニオンラジカル種を想定したラジカル置換アクセプター配位子と磁性金属錯体の調製.1)では,酸素架橋トリフェニルアミン体(二および三架橋体)を酸化し,通常のPF_6^-,FeCl_4についてラジカルカチオン塩を合成し,それらが室温下,空気中で安定であることを明らかとした.FeCl_4塩の場合,三架橋体ではπ骨格の間に強い反強磁性的相互作用が観測され,二架橋体では8Kで反強磁性体に相転移が観測された.二架橋体,三架橋体にイミノニトロキシドやニトロニルニトロキシドの安定ラジカルを導入しπ骨格の酸化を行ったところ,いずれの場合にもラジカル置換ラジカルカチオン種が安定な化合物として単離された.ラジカル部とラジカルカチオン部のスピンの間には,ラジカル置換ジヒドロフェナジンラジカルカチオン種において観測されたのとほぼ同様な,大きな強磁性的相互作用が観測された.2)ではフェルダジル置換ジヒドロフェナジンラジカルカチオン種のFeCl_4塩を合成し,ラジカルカチオン間に強い反強磁性的相互作用があることを明らかとした.3)ではイミダゾリデンを末端とするチエノキノイド骨格をもつπ電子系化合物が良好な電子受容体であることを明らかとしたが,そのものは単離できるほど安定ではなく,中性状態において一重項,三重項ビラジカルの寄与があり,容易なシス,トランスの異性化反応が起こることを明らかとした.また,単離可能なTCNQ型チエノキノイド骨格の合成法を確立した.4)では安定ラジカルと磁性金属間に大きな磁気的相互作用が観測された.
ゲノム医療実施における遺伝カウンセリングシステムの研究

近年飛躍的に進歩したゲノム解析技術は臨床応用が可能なレベルとなり、欧米ではクリニカルシークエンスの実用化の動きが急速に広がっている。一方で、網羅的ゲノム解析は、すべてのゲノム配列、エクソン配列情報を得ることができるため、当初の目的とは別に生殖細胞系列に疾患発症に関連する遺伝子バリアント(二次的所見、Secondary findings:以下SF)が検出されることが想定され、その結果開示という新たな課題も生じている。ゲノム情報をどのように解析し、院内の情報共有を行い、患者やその家族に提供するのか、ゲノム医療実施に向けた遺伝カウンセリングシステムの確立は急務である。本研究では、下記2点について研究を進めている。1.エクソーム解析の二次的所見結果開示院内連携システムの構築静岡県立静岡がんセンターでは,近未来のがんゲノム医療のシミュレーションとして,当院で手術を受けたがん患者を対象に,プロジェクトHOPE(High-tech Omics based Patient Evaluation for Cancer Therapy)という臨床ゲノム研究を進めている。代表者らは、エクソーム解析を行い,生殖細胞系列における遺伝性がん関連遺伝子とACMGの二次的所見報告ガイドライン(ACMG SFv2.0)に基づく遺伝子変異の有無について確認も行っており,これまでにゲノム情報を患者に返却するまでの院内連携・遺伝カウンセリングシステムを構築した。2.アジア地域の遺伝カウンセリングネットワーク構築臨床ゲノム研究参加者、約4500例におけるエクソーム解析が終了し、二次的所見として検出されてたバリアントのデータを得ることが出来た。進捗は概ね順調であり、最終年度に学会発表、原著論文として報告を行う。研究参加同意の取得から、ゲノム解析、二次的所見の結果開示まで院内の連携システムは構築され本研究の目的の大きな部分は達成されたが、より良い遺伝カウンセリングを進める上での新たな課題も見いだされた。今後は、これまでに得られたデータを更に解析し、二次的所見の情報開示に対する反応と患者背景との関係、結果を開示した後の患者家族のニーズを調査し、より良い遺伝カウンセリングを行うためのファクターについて検討する。近年、飛躍的に進歩したゲノム解析技術は臨床応用が可能なレベルとなり、欧米ではクリニカルシークエンスの実用化の動きが急速に広がっている。一方で、網羅的ゲノム解析は、すべてのゲノム配列、エキソン配列情報を得ることができるため、当初の目的とは別に生殖細胞系列に疾患発症に関連する遺伝子変異が検出されることが想定され、その対応策が議論されている。静岡県立静岡がんセンターでは、近未来のがんゲノム医療のシミュレーションとして、当院で手術を受けたがん患者を対象に、新しいがん診断、治療技術の開発を目的としたプロジェクトHOPE(High-tech Omics-based Patient Evaluation for Cancer Therapy)という臨床ゲノム研究を進めている。がん手術検体、血液を用いた全エキソン解析を行い、生殖細胞系列における遺伝性がん関連遺伝子とACMGの二次的所見報告ガイドライン(ACMG SF v2.0)に基づく遺伝子変異の有無について確認も行っている。これまでにゲノム情報を患者に返却するまでの院内連携・遺伝カウンセリングシステムを検討してきた。遺伝情報は血縁者間で共有されるため生殖細胞系列ゲノム変異の情報開示には細心の配慮が求められる。これまでにゲノム解析が終了した約3000名のうち生殖細胞系列ゲノム変異が認められた対象者への遺伝カウンセリング実施状況と当院の多職種連携によるIF結果開示、遺伝カウンセリングシステム構築の取り組みとその課題が明らかになった。3000例のゲノム解析を行い、生殖細胞系列において家族性腫瘍関連遺伝子変異、ACMG推奨の遺伝子において変異をもつことが明らかになった者のうち開示希望者に結果開示を進めている。クリニカルシークエンス実施のためには、検査実施前、実施後に多くの専門知識を受診者、患者家族へ説明する必要が生じる。インフォームドコンセントの方法、想定される二次的所見についての説明、遺伝について等どのように説明を行えば理解が深まるか、クライアントの家族背景、タイミング、説明時間、説明回数、説明者、説明資料等のファクターを検討している。

現在進行中の解析5000例のゲノム解析を最終結果として報告する予定。更に、アジア各国の遺伝カウンセラーとも連携をとり、癌ゲノム医療推進における遺伝カウンセリング課題を明らかにしていく。また、遺伝や遺伝カウンセリングについての国民における認知はまだ十分とはいえない。小中学校や市民講座など公開講座を行い国民へ発信し、国民の遺伝医療実践のための基礎知識充実を目指す。本研究の臨床ゲノム研究における二次的所見の結果開示は,国内では前例のない試みであり,実際に結果開示を行う中で初めて見えてくる課題も多い,本研究の知見は、近未来のゲノム医療実施に向けての遺伝カウンセリングシステム確立のための一助となると考える。研究参加同意の取得から、ゲノム解析、二次的所見の結果開示まで院内の連携システムは構築され本研究の目的の大きな部分は達成されたが、より良い遺伝カウンセリングを進める上での新たな課題も見いだされた。今後は、これまでに得られたデータを更に解析し、二次的所見の情報開示に対する反応と患者背景との関係、結果を開示した後の患者家族のニーズを調査し、より良い遺伝カウンセリングを行うためのファクターについて検討する。本年度の計画していた資料購入費が予定よりも安価に執行することが出来たため、残額44,427円が生じた。残額は、来年度の旅費又は物品費として繰り越して使用する予定。国内の遺伝性疾患の疑いがある患者血縁者の血液サンプル採取が次年度に後倒しとなったため次年度使用額が生じている。次年度使用額は、その血液サンプル採取にかかる調査費用として使用する。
メソポーラスシリケートの常温合成法の開発と触媒・吸着材料への応用

本研究は,シリカをベースとするメソポーラス体の室温合成法や酸化物によるポスト修飾法の開発・確立と機構の解明,ならびに特異なメソ細孔構造と高表面積,高細孔容積を利用した触媒・吸着材料への応用について検討した.本研究の成果の概要は以下の通りである.1.本研究のベースとなるメソポーラスシリカ(MPS)の室温迅速(RRT)合成法のpH許容性が極めて広い(0<pH<11)ため,第2成分を添加したメソポーラスメタロシリケートの合成に際し,添加金属イオンの性質に応じたpHでのRRT合成が可能であった(メソポーラスアルミノシリケート(MPAS):6<pH<11,メソポーラスフェロシリケート(MPFS):8<pH<12,メソポーラスチタノシリケート(MPTS):pH<1).2.MPSの外表面およびメソ孔内表面の水酸基と金属塩化物,アルコキサイドなどとの反応・固定化とそれに引き続く熱処理によりSnO_2,ZrO_2,TiO_2でコートしたMPSの合成法を確立した.SnO_2,ZrO_2で修飾したメソポーラス体は母体のMPSに比べて耐熱性,耐アルカリ性が大きく向上した.3.MPASにイオン交換により導入したCuイオンは,Cu^<2+>→Cu^+→Cu^0と段階的に還元され,Cu^+状態が極めて安定であり,この特徴を生かした選択的なCO吸着剤としての可能性を明らかにした.4.水溶液からの有機色素の吸着・光分解除去について検討した.カチオン性色素であるメチレンブルーに対しては,カチオン交換性をもつMPAS, MPFSが高い吸着能を示し,一方紫外光照射下での光分解反応にはMPTS, MPFSが優れた活性を示し,MPFSが吸着能と光分解能を併せ持ち,水系からのカリオン性色素の除去用吸着・触媒材料として最も有望であることを明らかにした.5.その他,メソポラスシリケートのSO_2吸着特性やアルギン酸ビーズ法によるメソポーラス体の成形法などを検討し,成果をあげた.本研究は,シリカをベースとするメソポーラス体の室温合成法や酸化物によるポスト修飾法の開発・確立と機構の解明,ならびに特異なメソ細孔構造と高表面積,高細孔容積を利用した触媒・吸着材料への応用について検討した.本研究の成果の概要は以下の通りである.1.本研究のベースとなるメソポーラスシリカ(MPS)の室温迅速(RRT)合成法のpH許容性が極めて広い(0<pH<11)ため,第2成分を添加したメソポーラスメタロシリケートの合成に際し,添加金属イオンの性質に応じたpHでのRRT合成が可能であった(メソポーラスアルミノシリケート(MPAS):6<pH<11,メソポーラスフェロシリケート(MPFS):8<pH<12,メソポーラスチタノシリケート(MPTS):pH<1).2.MPSの外表面およびメソ孔内表面の水酸基と金属塩化物,アルコキサイドなどとの反応・固定化とそれに引き続く熱処理によりSnO_2,ZrO_2,TiO_2でコートしたMPSの合成法を確立した.SnO_2,ZrO_2で修飾したメソポーラス体は母体のMPSに比べて耐熱性,耐アルカリ性が大きく向上した.3.MPASにイオン交換により導入したCuイオンは,Cu^<2+>→Cu^+→Cu^0と段階的に還元され,Cu^+状態が極めて安定であり,この特徴を生かした選択的なCO吸着剤としての可能性を明らかにした.4.水溶液からの有機色素の吸着・光分解除去について検討した.カチオン性色素であるメチレンブルーに対しては,カチオン交換性をもつMPAS, MPFSが高い吸着能を示し,一方紫外光照射下での光分解反応にはMPTS, MPFSが優れた活性を示し,MPFSが吸着能と光分解能を併せ持ち,水系からのカリオン性色素の除去用吸着・触媒材料として最も有望であることを明らかにした.5.その他,メソポラスシリケートのSO_2吸着特性やアルギン酸ビーズ法によるメソポーラス体の成形法などを検討し,成果をあげた.本研究は,種々のメソポーラス体の合成法の開発と新規なメソポーラス系触媒および吸着剤の開発を目指したものである.本年度の成果概要は以下の通りである.1.メソポーラスシリカ,アルミノシリケート,チタノシリケート,フェロシリケート,フォスフォアルミノシリケートなどの常温合成条件(pH,原料,時間など)を確立した.2.メソポーラスアルミノシリケートは固体酸性を示すことをアンモニアの吸着測定から明らかにした.またイオン交換能を有することを明らかにし,Cuイオン交換体の調製条件を確立した.3.Cuイオン交換メソポーラスアルミノシリケート中のCuイオンの存在状態,酸化還元特性を水素による昇温還元法,電気化学および分光学的手法により検討した.Cu(II)→Cu(I)→Cu(0)と段階的な還元が進行すること,通常不安定なCu(I)が極めて安定に存在すること,Cu(I)は室温での酸素処理ではCu(II)に強化されないことなどを明らかにした.