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神経科学研究とシミュレーション:無麻酔脳多部位でのモノアミン量の経時的測定

脳内モノアミンは高次機能の調節に関っており,脳各部位におけるモノアミン神経の活動を無麻酔,無拘束で連続的に測定することが必要である.脳各部位のうち,線条体はドーパミン,セロトニン,アセチルコリン,アミノ酸,神経ペプチドなとでコントロールされている.本研究では,以下の3つの方法により研究を行った.第1の方法は微小炭素電極を用いるボルタメトリー法である.この方法はDA,セロトニン及びそれらの代謝物を酸化し,その時に流れる電流量から伝達物質の量を測定する方法である.電極が微小であり,脳内へ挿入しても,脳組織の損傷が少く,生理的条件下での神経活動が測定できる.この方法で,脳線条体,孤束核のDA神経の活動について研究を行った.これら2つの脳部位は異った神経活動を示し,情動,回転運動の関係が考えられた.第2の方法は,脳内へ微小透析膜を挿入して,神経終末から放出される神経伝達物質を経時的に集め,分析する方法であり, Draim-dialysisといわれている.この方法は透析膜を通過する物質はすべて定量でき,近年多くの研究者に用いられている.私達は,この方法を用いて線条体内のアセチルコリン神経とドーパミン神経終末の相互作用を解明した.ラット脳内では, DAの終末には, DAの放出を促進させるニコチン性受容体とムスカリン性受容体の一種類M1が存在することを明らかにした.一方,ラット脳線条体内にはアセチルコリンの介在ニューロンが存在するが,このニューロンから放出されるアセチルコリンをDraim-dialysis法により初めて測定できるように開発した.第3の方法は従来行われている脳組織内神経伝達物質の量が何で変化するかについて検討を行った.その結果,ケイレン薬が脳内各部位で神経伝達物質の放出量を変化させていることが私達の研究から判明した.これら各々のデータを組合わせ,画像解析する事が今後の課題である.脳内モノアミンは高次機能の調節に関っており,脳各部位におけるモノアミン神経の活動を無麻酔,無拘束で連続的に測定することが必要である.脳各部位のうち,線条体はドーパミン,セロトニン,アセチルコリン,アミノ酸,神経ペプチドなとでコントロールされている.本研究では,以下の3つの方法により研究を行った.第1の方法は微小炭素電極を用いるボルタメトリー法である.この方法はDA,セロトニン及びそれらの代謝物を酸化し,その時に流れる電流量から伝達物質の量を測定する方法である.電極が微小であり,脳内へ挿入しても,脳組織の損傷が少く,生理的条件下での神経活動が測定できる.この方法で,脳線条体,孤束核のDA神経の活動について研究を行った.これら2つの脳部位は異った神経活動を示し,情動,回転運動の関係が考えられた.第2の方法は,脳内へ微小透析膜を挿入して,神経終末から放出される神経伝達物質を経時的に集め,分析する方法であり, Draim-dialysisといわれている.この方法は透析膜を通過する物質はすべて定量でき,近年多くの研究者に用いられている.私達は,この方法を用いて線条体内のアセチルコリン神経とドーパミン神経終末の相互作用を解明した.ラット脳内では, DAの終末には, DAの放出を促進させるニコチン性受容体とムスカリン性受容体の一種類M1が存在することを明らかにした.一方,ラット脳線条体内にはアセチルコリンの介在ニューロンが存在するが,このニューロンから放出されるアセチルコリンをDraim-dialysis法により初めて測定できるように開発した.第3の方法は従来行われている脳組織内神経伝達物質の量が何で変化するかについて検討を行った.その結果,ケイレン薬が脳内各部位で神経伝達物質の放出量を変化させていることが私達の研究から判明した.これら各々のデータを組合わせ,画像解析する事が今後の課題である.本研究の主題は脳内神経括動のうち、モノアミンニューロンの活動を無麻酔・無拘束ラット脳を用いて研究することである。脳内のモノアミンニューロンは大脳皮質、線条体、偏桃体、海馬などに分布する。これらの脳部位で同一のラットを用いて連続的に神経活動を測定するため、多電極測定のポーラログラフィーと、これをコントロールするプログラムの開発が必要であった。今回は、ポーラログラフィー(HECS318B)を用いて微小炭素電極の同時活性化について検討した。微小炭素電極については0から3ボルトまで1秒間に70回以上の速度で5秒間電圧をかけたところ、使用に耐える電極を作製することができた。この電極を用いて安定に測定するためには、測定する毎に0から3ボルトの電圧をかけることが必要である。この状態での電極はドーパミン10-8Mをホルタモグラム上で検出できる。従来の方法ではドーパミンの代謝物であるDOPACによってドーパミンの検出が防害された。今回の方法は【IO^(-6)】MDOPACの存在にもかかわらずドーパミンを検出でき、生体内におけるドーパミンの変化のみをモニターすることが可能になった。ポーラログラフィーによって得られるボルタモグラムをコンピューターの画面上に表示したり、データ処理を行って、連続的に解析することが必要であり、そのためのプログラムの作製も現在進行中である。今後は、23本の電極をラット脳に挿入し、連続的に測定できるようにする。
周術期の呼吸管理における肺傷害マーカーに関する研究

RAGE (Receptor for Advanced Glycation Endproducts)は、肺においては、I型上皮細胞において特異的に発現しているタンパクで、免疫グロブリン・スーパーファミリーに属する膜結合タンパクのひとつである。受容体としては、複数のリガンドを持ち、代表的なものに、AGE (Advanced Glycation EndProducts)、HMGB-1(High-Mobility Group Portien B1)、S100蛋白、アミロイドβペプチドなどがあげられている。肺における生理学または病態生理学的な役割については明らかになっていないが、RAGEは糖尿病などにおいて、さまざまな炎症反応の過程に関与していることが明らかにされつつある。最近、われわれのグループでの、動物モデルを使った研究により、急性肺傷害にて、血中のRAGEレベルが上昇していることが明らかとなった。本研究では、22名の心臓血管手術患者(胸部大動脈手術14例、弁置換または弁形成術6例、腹部大動脈手術2例)における術前術直後のRAGE濃度を測定した。術直後の血漿中のRAGE濃度は、軽度ながら、有意に上昇した(術後2.2(range 0.8-13.0)ng/ml vs術前1.0(range O.7-8.9)ng/ml)。これらの値の上昇は、手術中における肺組織への傷害を示唆するものと考えられた。今後、症例数を増加させてこれらの所見を確認する必要があると考えられる。
内リンパ水腫形成への抗利尿ホルモンとアクアポリンの関与に関する研究

メニエール病の病理組織学的特徴は内リンパ水腫である。この内リンパ水腫形成には抗利尿ホルモンと水チャンネルが深く関与している。本研究では、内リンパ産生部位である蝸牛血管条に抗利尿ホルモンで制御されているアクアポリン2が存在することを再確認し、抗利尿ホルモンの2型レセプター作動薬を蝸牛に作用させることにより内リンパ水腫が形成される過程を生体モルモットで観察することに成功した。また、メニエール病治療薬であるイソソルビドを実験的に作成した内リンパ水腫モルモットに作用させることで、内リンパ水腫が軽減する過程を生体モルモットで観察することにも成功した。メニエール病の病理組織学的な特徴は内リンパ水腫である。この内リンパ水腫形成に抗利尿ホルモン(VP)と水チャネル(アクアポリン)の関与に関して臨床および基礎研究成果を報告してきた。しかしながら、腎臓で認められるような抗利尿ホルモンによるアクアポリン2の制御に関する直積的な報告は未だない。また、内リンパ水腫を確認するには組織学的手法によるが、通常の方法では組織作成時にアーチファクトが問題となり、厳密な内リンパ水腫の計測は行えない。本研究では、これらを踏まえた上で、モルモットを使用し、内リンパ水腫形成にかかわる抗利尿ホルモンとアクアポリンの関連を分子生物学的手法を用いて明らかにすることと、アーチファクトの無い厳密な内リンパ水腫の評価に関しての研究を行こなった。モルモットにおける蝸牛血管条のアクアポリン2(AQP2)の発現に関する研究では、蛍光抗体法を用いてAQP2の発現を観察したところ、モルモット血管条では自家蛍光が強くAQP2タンパクを同定することができなかった。アーチファクトの無い厳密な内リンパ水腫の評価に関しての研究は、OCTを用いて内リンパ嚢閉塞術を行った実験的内リンパ水腫モルモットの蝸牛を観察した。側頭骨をホルマリン固定した後、EDTAで脱灰しOCTで観察したところ、HE標本と比べ組織作成時に発生するアーチファクトの無い組織像を得ることができた。内リンパ水腫もしくは側頭骨研究に新たな観察方法を加えることが出来た研究成果である。この内リンパ水腫形成に抗利尿ホルモン(VP)と水チャネル(AQP)が関与していることに関する臨床および基礎研究成果を報告してきた。前年度の研究で、OCTを用いることにより、通常の組織学的検査に比べて、よりアーチファクトの少ないモルモット蝸牛内部構造の観察に成功した。この観察方法を用いて、VP2型レセプター作動薬であるデスモプレシンをモルモット皮下に50μg投与し蝸牛内部構造の変化を観察した。モルモットは2群とし、1群は正常モルモット群、もう1群は内リンパ嚢閉塞手術群とた結果は、デスモプレシンを正常モルモットに投与した動物では、内リンパ腔体積は有意な変化を認めなかった。しかし、内リンパ嚢閉塞手術動物にデスモプレシンを投与したところ、内リンパ嚢閉塞動物に比べ有意に内リンパ腔体積の増加を認めた。この研究結果は、メニエール病の発作には、内リンパ嚢の機能障害に何らかの内リンパ水腫を悪化させる要因が加わることが必要であると考える我々の仮説を支持するものである。メニエール病の発作にストレスが関与していることは臨床的によく知られており、ストレスホルモンであるVPがメニエール病の発作に関与していることが示唆される結果である。さらに予備実験として、生体モルモットにおける蝸牛内部構造の観察にも着手しており、蝸牛の一部ではあるが、生体において内部構造が観察できることを確認している。来年度はさらに研究を進め、種々の条件で生体モルモットにおける蝸牛内部構造の観察を行う予定である。この内リンパ水腫形成に抗利尿ホルモン(VP)と水チャネル(AQP)が関与していることを臨床および基礎研究において報告してきた。前年度はモルモットを使用し、側頭骨組織標本をoptical coherence tomography(OCT)用いて観察することにより、抗利尿ホルモンの内リンパ水腫形成への関与を明らかにした。今年度は、生体モルモットの蝸牛をOCTを用いて観察することを試みた。方法は、全身麻酔下にモルモットの中耳骨胞を開放し蝸牛を露出させ、蝸牛頂回転を以下の条件下でOCTにて観察する。観察条件は、無処置、鼓室内デスモプレシン(抗利尿ホルモンV2作動薬)投与、実験的内リンパ水腫動物(内リンパ嚢閉塞モルモット)の鼓室内イソソルビド(メニエール病治療薬として用いられている浸透圧利尿薬)とした。結果は、正常動物の蝸牛頂回転の内部構造としては、側壁、基底板、ライスネル膜が観察でき、内リンパ水腫の有無が判定できる。鼓室内にデスモプレシンを投与した場合、2時間で内リンパ水腫の形成が完成した。鼓室内にイソソルビドを注入した場合、数分で内リンパ水腫の軽減が認められた。これらの結果から、OCTは蝸牛骨壁が比較的薄い頂回転であれば、内リンパ水腫の有無の判定が可能な程度の蝸牛内部構造の観察ができることが判明した。鼓室内にデスモプレシンを投与することで内リンパ水腫が形成されたことから、内リンパ水腫の形成にVPとAQPが関与していることを支持する結果である。

今回イソソルビドは鼓室内に投与しており、通常の投与方法(経口投与)とは異なるが、内リンパ水腫軽減作用が認められた。このことは、イソソルビドの新たな使用方法の可能性を示唆している。モルモットにおける蝸牛血管条のアクアポリン2の発現に関する研究では、蛍光抗体法を用いて実験を重ねているが、自家蛍光を消すことが依然できていない。この点が予定よりも遅れている。OCTを用いて蝸牛内部構造の変化を観察する研究は予定通り進行している。メニエール病の病理組織学特徴は内リンパ水腫である。この内リンパ水腫形成に抗利尿ホルモン(VP)と水チャネル(アクアポリン)の関与に関して臨床および基礎研究成果を報告してきた。しかしながら、腎臓で認められるようなVPによるアクアポリン2の制御に関する直接的な報告は未だない。また、内リンパ水腫を確認するには組織学的手法によるが、通常の方法では組織作成時にアーチファクトが問題となる。このため精度の高い内リンパ水腫の計測には適さない。これまで研究で、モルモットにおける蝸牛アクアポリン2(AQP2)の発現を蛍光抗体法を用いて観察したが、種々の改良を試みてもモルモット血管条では自家蛍光を抑えることができなかった。そこでマウスを用いて血管条AQP2の発現を蛍光抗体法を用いて観察し、AQP2のタンパクが血管条に存在することを証明した。今後の内耳におけるAQP2研究の基礎となる結果を得ることができた。アーチファクトの無い精度の高い内リンパ水腫の評価に関しては、摘出標本をEDTAで脱灰の後、OCTを用いて観察することで可能であることを証明した。さらに進んで、OCTによって生体モルモットで内リンパ水腫形成過程を観察することにも成功した。そこで、生体内リンパ嚢閉塞モルモットを用いて、内リンパ水腫を軽減する薬剤であるイソソルビドによって内リンパ水腫が軽減される過程を観察することにも成功した。今後、このOCTによる生体蝸牛の観察法を用いて、種々の条件を付加し非侵襲的に蝸牛内部構造の変化を観察することが可能になった。内耳研究に新たな観察方法を加えることができた研究成果である。メニエール病の病理組織学的特徴は内リンパ水腫である。この内リンパ水腫形成には抗利尿ホルモンと水チャンネルが深く関与している。本研究では、内リンパ産生部位である蝸牛血管条に抗利尿ホルモンで制御されているアクアポリン2が存在することを再確認し、抗利尿ホルモンの2型レセプター作動薬を蝸牛に作用させることにより内リンパ水腫が形成される過程を生体モルモットで観察することに成功した。また、メニエール病治療薬であるイソソルビドを実験的に作成した内リンパ水腫モルモットに作用させることで、内リンパ水腫が軽減する過程を生体モルモットで観察することにも成功した。モルモットにおける蝸牛血管条のアクアポリン2の発現に関する研究では、蛍光抗体法を用いて実験を重ねているが、自家蛍光を消すことができていない。このため、アクアポリン2の発現が確認できていない。この点が予定よりも遅れている点である。OCTを用いて蝸牛内部構造の変化を観察する実験は予定通り進行している。モルモットにおける蝸牛血管条のアクアポリン2の発現に関する研究では、蛍光抗体法をウエスタンブロッティング法に変更して研究を開始しており、これを推進していく。OCT研究に関しては、データの蓄積を行う予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
腸管上皮におけるマイクロバイオーム代謝産物受容とその生理・病態生理機能解析

本研究は、腸管上皮が腸内細菌叢(腸マイクロバイオーム)代謝産物を如何に受容し、生理応答を惹起するか、また、この受容機構に対する働きかけを介して、過敏性腸症候群や、経腸栄養の際にしばしば問題となる下痢の発症を予防・治療するための基礎的知見を得るために行った。乳酸菌発酵産物を配合した飼料によって2週間飼育したラット腸管を摘出し、回腸直腸まで腸管各部位の粘膜-粘膜下組織標本を作製、Ussing chamberに装着して膜コンダクタンス(Gt)、短絡電流(Isc)、電気刺激(EFS)に対する反応性、プロピオン酸刺激に対する反応性、4kD FITCデキストラン(FD4)透過性(FD4 Papp)を測定し、通常食群と比較した。また、盲腸内容物中の有機酸濃度測定と腸内細菌の菌叢解析を行った。その結果、乳酸菌発酵産物配合食によって飼育したラットの盲腸や中位結腸では、神経刺激によって惹起される短絡電流(Isc)上昇がSTD-F群に比べて抑制されており、回腸終末部では、管腔側からのプロピオン酸刺激によるIsc変化が抑制されていた。また、盲腸内容物中の腸内細菌叢解析においては、乳酸菌発酵産物配合食群の単位重量当たりの菌数が、特に乳酸菌の増加によって増加していた。以上の結果から、乳酸菌発酵産物配合食群は、腸内細菌叢と総有機酸の量と質を変化させることで、管腔内刺激や神経系によって制御される腸上皮の水分泌機能を変化させたと考えられる。このことから、FDP-Fは経腸栄養時の下痢の発症を防止することが示唆された。初年度は、フラボノール等の食品成分や、食品成分でもあり腸内細菌代謝産物でもあるニコチン酸による腸管粘膜刺激-分泌応答について、摘出腸管粘膜組織に対する管腔内化学物質の直接作用をin vitroで測定した結果を得た。本年度は、ラットを乳酸菌発酵産物配合食で飼育した後、腸管を摘出して腸管粘膜組織の機能変化を測定するex vivoの結果を得た。このように、現在までに、in vitroおよびin vivoによる、腸内環境感受機構を介していると考えられるラット腸管粘膜機能の生理応答を得ることができたことから、研究はおおむね順調に進展したと考えている。ただし、以上の結果はまだ論文としては発表していないことから、次年度中には上記結果を論文にまとめ、発表したいと考えている。今後は、前年度までに得られたin vitroおよびin vivoのデータを、論文としてまとめ、発表する作業を行うと共に、これまでに得られている実験結果の作用機序を分子レベルで解明するために、分子生物学的実験を行い、データを得ていきたい。具体的には、関連が示唆される受容体分子の発現・分布をqRT-PCRや免疫染色法によって確認する実験を行う予定である。本研究は、腸管上皮が腸内細菌叢(腸マイクロバイオーム)代謝産物をいかに受容し、生理応答を惹起するか、また、この受容機構に対する働きかけを介して、過敏性腸症候群や、経腸栄養の際にしばしば問題となる下痢の発症を予防・治療するための基礎的知見を得るために研究を行った。初年度である平成29年度は、これまでの先行研究で示してきたブドウ果皮含まれるポリフェノールviniferinに加えて、様々なタイプのポリフェノールの腸上皮機能に対する影響のスクリーニングを行った。その結果、玉ねぎの皮などに含まれるフラボノールquercetinが、腸管の管腔側から顕著な分泌作用を有することを、ヒト摘出腸管、ヒト結腸由来培養細胞株Caco-2、マウス腸管において見出した。その他、フラボノイドやカテキン類などのポリフェノールのほか、コーヒーなどに含まれるニコチン酸が分泌作用を有することも見出した。この作用は、ニコチン酸アミドでは惹起されないことから、ナイアシンとしての作用ではないことも見出した。本研究の過程で、quercetinは、腸上皮組織が有する静電容量を一過性に増大させることを見出した。しかしながら、Ussing chamber法によって測定された上皮組織の静電容量の変化が、上皮組織のどのような生理的・形態的変化に起因するものであるかは全く不明である。また、炎症性腸疾患IBD及び過敏性腸症候群IBSのモデル動物の作出も本年度内に完成させる予定であったが、現時点ではまだ完成しておらず、次年度にさらに検討を重ねて完成させ、上記スクリーニングによって見出された物質を適用する実験を行えるようにしたいと考えている。平成29年度は、研究代表者が所属する研究室の教室主任である教授が定年退職となったため、研究室の人員が、学生、教職員を含めて研究代表者一人となった。研究の一部は他の大学に所属する研究分担者が分担しているが、学内で行うその他のすべての研究・実験を一人で行うことになった。さらに、通常の研究室と同様の学生実習を一人で行わなければならず、また、講義の回数も増加し、初めて行う講義のため、その準備にも多くの時間が必要であった。このため、本研究にかけられるエフォートを大幅に減少させることを余儀なくされ、研究の進捗(特に病態モデル動物の作出に関する研究)が遅れてしまった。

乳酸菌発酵産物を配合した飼料によって2週間飼育したラット腸管を摘出し、回腸直腸まで腸管各部位の粘膜-粘膜下組織標本を作製、Ussing chamberに装着して膜コンダクタンス(Gt)、短絡電流(Isc)、電気刺激(EFS)に対する反応性、プロピオン酸刺激に対する反応性、4kD FITCデキストラン(FD4)透過性(FD4 Papp)を測定し、通常食群と比較した。また、盲腸内容物中の有機酸濃度測定と腸内細菌の菌叢解析を行った。その結果、乳酸菌発酵産物配合食によって飼育したラットの盲腸や中位結腸では、神経刺激によって惹起される短絡電流(Isc)上昇がSTD-F群に比べて抑制されており、回腸終末部では、管腔側からのプロピオン酸刺激によるIsc変化が抑制されていた。また、盲腸内容物中の腸内細菌叢解析においては、乳酸菌発酵産物配合食群の単位重量当たりの菌数が、特に乳酸菌の増加によって増加していた。以上の結果から、乳酸菌発酵産物配合食群は、腸内細菌叢と総有機酸の量と質を変化させることで、管腔内刺激や神経系によって制御される腸上皮の水分泌機能を変化させたと考えられる。このことから、FDP-Fは経腸栄養時の下痢の発症を防止することが示唆された。初年度は、フラボノール等の食品成分や、食品成分でもあり腸内細菌代謝産物でもあるニコチン酸による腸管粘膜刺激-分泌応答について、摘出腸管粘膜組織に対する管腔内化学物質の直接作用をin vitroで測定した結果を得た。本年度は、ラットを乳酸菌発酵産物配合食で飼育した後、腸管を摘出して腸管粘膜組織の機能変化を測定するex vivoの結果を得た。このように、現在までに、in vitroおよびin vivoによる、腸内環境感受機構を介していると考えられるラット腸管粘膜機能の生理応答を得ることができたことから、研究はおおむね順調に進展したと考えている。ただし、以上の結果はまだ論文としては発表していないことから、次年度中には上記結果を論文にまとめ、発表したいと考えている。今後は、前年度までに得られたin vitroおよびin vivoのデータを、論文としてまとめ、発表する作業を行うと共に、これまでに得られている実験結果の作用機序を分子レベルで解明するために、分子生物学的実験を行い、データを得ていきたい。具体的には、関連が示唆される受容体分子の発現・分布をqRT-PCRや免疫染色法によって確認する実験を行う予定である。研究の進捗状況に記載した通り、代表者の研究室の人員が代表者一人となり、病態モデル動物作出実験がほとんどできなかったために、次年度使用額が生じた。次年度は、研究室の人員が増え、研究の推進力が高まる予定であるので、次年度の実験計画に加えて初年度に行えなかった実験を行う予定である。19円とわずかな額であり、次年度に使用することに問題ないと判断したため。通常の消耗品購入にあてる予定である。
遷移金属ラジカル反応によるカスケード型カルボニル化

アセチレンケトンは生理活性化合物や種々の複素環化合物の合成中間体として有用な化合物であるが、アルキン類のカルボニル化による合成法についての研究報告例は多くはない。イオン液体中においてPdCl_2(PPh_3)_2存在下、芳香族ヨージドと末端アセチレンとの反応を、一酸化炭素の加圧下に行ったところ、対応するアセチレンケトンが、効率良く得られた。つづいて、本反応では脂肪族ハロゲン化物の適用は困難であることから原子移動型カルボニル化反応を検討した。PdCl_2(PPh_3)_2触媒を共存させた光照射条件での原子移動型カルボニル化系について種々の条件検討を行ったところ、期待した三成分カップリングが良好に進行する条件を見いだした。このように原子移動型カルボニル化反応は遷移金属種の共存系による効率化が達成されることから、広範なアルキルユニットのカルボニル化によるケトン合成への応用が可能となった。原子移動型カルボニル化反応はアシルラジカルへのヨウ素原子移動を鍵としている反応であるが、フェニルチオ基が移動するなら、チオールエステルが一気に合成できることとなる。フェニルベンゼンチオスルフォナートを用い、反応を実施したところ、高収率で期待したチオールエステルが合成できた。この反応では、アルキルラジカルのカルボニル化により生成するアシルラジカルがフェニルチオ基を引き抜き生成物を与えているが、この際に生成するベンゼンスルフォニルラジカルが基質のアリル末端に付加し、アルキルスルフォニルラジカルを脱離させ、さらに二酸化硫黄が連続的に脱離し、アルキルラジカルを与え、ラジカル連鎖反応で反応が進行する。第二級および三級の基質においてはより高い一酸化炭素圧を用いる必要があるが、良い収率で生成物を得ることが出来た。各種のアルキルヨウ素化物を用いる原子移動型カルボニル化反応は、PdやMnなどの遷移金属種を添加すると反応が著しく促進されることに着目し研究を行っている。本反応系においては遷移金属種とラジカル種が巧みに交差しており、カルボニル化反応における活性種複合型方法論への新展開が期待される。本年度の研究実績はγ-ラクトンの形成反応とその天然物合成への応用、分子間カスケード型反応への応用、触媒再利用を可能とするイオン液体への触媒固定の三つから成り立つ。3位にヒドロキシ基を有する第一級のアルキルヨージドと一酸化炭素の反応系に触媒量のPd(PPh_3)_4を添加して光照射下に反応を行ったところ、反応が良好に進行し高収率でγ-ラクトンが得られた。この反応をhinokinin合成の鍵段階に応用した。光学活性なヨードヒドリンを調製し、反応させたところγ-ラクトンが良好に得られた。次のステップは確立されており、形式的(-)-hinokinin合成が達成された。つづいて三炭素成分連結型反応の開発を行った。α-ヨード酢酸エチルと1-オクテンをメタノール存在下、一酸化炭素加圧条件下に反応させたところ、期待したジエステルが得られた。このカスケード型カルボニル化反応はラジカル種のアルケンと一酸化炭素へのカスケード付加を含んでいる。イオン液体とパラジウムカルベン錯体の組み合わせによる原子移動型カルボニル化反応の検討を行った。イオン液体BmimNTf_2を溶媒とし、Pdカルベン錯体を触媒として、第二級のアルキルヨウ素化物のカルボニル化反応をジエチルアミン共存下に行ったところ、アミド体が高選択的に得られた。この反応系を用い、触媒と反応媒体のリサイクル実験を検討したところ、収率の低下なしにアミドを与えた。簡便な操作で、触媒相が生成物相と分離できることから、合成化学的利便性が達成された。
RNAiノックダウン法による雄性生殖細胞特異的分子TEX101の機能解析

生殖腺発達段階の前精祖細胞の特異的マーカーであり、かつ雄性生殖細胞の細胞表面に特異的に発現している新規GPIアンカー型蛋白質であるTEX101に関して、TEX101のmRNA(Tex101)を標的とするGFP-short hairpin RNA(GFP-shTex101)発現ベクターを開発し、TEX101発現のノックダウン解析を行った。1.TEX101解析モデルとしての培養細胞株の検索を行い、ヒト小細胞癌(Lu-134,-139,140)、および胚細胞腫瘍由来(NEC8,14)の細胞株を用いてTex101の発現をreal-time PCRで解析した。そのうち、Lu-140に微弱ながらTex101の発現を見出した。2.GFP-shTex101発現ベクターを作製し、その抑制効果を検証するために、マウス生殖細胞よりTex101をクローニングし、作製したcDNAをCOS-7細胞にトランスフェクションした細胞を作製した。その細胞を用いて、独自に作製した3つのGFP-shTex101ベクターの抑制効果の検証を行い、どのベクターも十分な抑制効果を持つことが明らかとなった。3.Electroporationによる生体中の精巣に直接ベクターを導入することをおこなった。成獣精巣への導入は困難であったが、それに対し、新生仔期の精子形成開始前の精巣へのベクター導入は可能であった。しかし、より多くの精細管でGFP-shTex101ベクターを発現させ、詳細な解析を進めることが課題と残された。4.順天堂大学大学院・荒木慶彦准教授と連携を進め、TEX101の分子生物学的な特徴付けを行った。今回の基盤研究により、生殖細胞特異的分子TEX101に対するGFP-shTex101ベクターの開発に成功しするとともに、生殖腺の発達、精子形成過程におけるTEX101の解析を進めることができた。今回の基盤研究により、生殖腺発達段階の前精祖細胞の特異的マーカーであり、雄性生殖細胞の細胞表面に特異的に発現している新規GPIアンカー型蛋白質であるTEX101に関して、精子成熟の分子機構における役割を解明するために、TEX101の分子解剖学的特徴付けを進めた。さらに、マウス精巣初代培養系を用いて、TEX101を標的とするshort hairpin RNA(shTEX101)を培養生殖細胞に導入し、TEX101発現のノックダウン解析する研究を立ち上げた。マウス精巣よりpercollを用いて精母細胞が多数を占める分画を採取し、培養を行った。48時間の培養においても、蛋白質およびmRNAレベルにおいてもTEX101の発現が維持されていることを確認した。次に、GFP融合shRNA(shTEX101)の作製に成功し、上記初代培養細胞にトランスフェクションを試みたが、著しく導入の効率が悪いことが判明した。現在、in vivo electroporationも視野に入れ、導入改善の検討を進めている。また、培養細胞株を用いたTEX101解析モデルの検索のため、ヒト小細胞癌(Lu-134,-139,140)、胚細胞腫瘍由来(NEC8,14)の細胞株を用いてTEX101のmRNAレベルでの発現をreal-time PCRで解析した。そのうち、Lu-140に微弱ながらTEX101の発現を認めた。また、対照としてHeLa、バーキットリンパ腫由来株(Raji)、単球性白血病細胞由来株(THP-1)を用いたが、RajiとTHP-1にもTEX101の発現を認めた。しかし、ヒト精巣のTEX101の発現量と比較すると数パーセント程度であり、さらに適当な細胞株を検索中である。

今回の基盤研究により、生殖腺発達段階の前精祖細胞の特異的マーカーであり、雄性生殖細胞の細胞表面に特異的に発現している新規GPIアンカー型蛋白質であるTEX101に関して、精子成熟の分子機構における役割を解明するために、TEX101の分子解剖学的特徴付けを進めた。さらに、TEX101を標的とするshort hairpin RNA(shTEX101)を開発し、in vitro系およびin vivo系において、TEX101発現のノックダウン解析を行った。マウス生殖細胞よりTEX101のcDNAをクローニングし、COS-7細胞にトランスフェクションした細胞を作製した。その細胞を用いて、独自に作製した3つのGFP融合shRNA(shTEX101)ベクターの抑制効果の検証を行い、どのベクターも十分な抑制効果を持つことが明らかとなった。このベクターを用いて、マウス精巣にin vivo electroporationを試みた。成獣精巣への導入効率は低かった。それに対し、新生児期の精子形成開始前の精巣にshTEX101ベクターを導入した精巣は、対照としてLacZに対するshRNAベクターを導入した対側の精巣に比べ、精巣は小さく、精子形成障害を示唆する所見を得た。現在、生殖細胞への導入効率をさらに高めるために、大阪大学・宮崎純一教授より分与を受けたpCAGGSベクターの導入を行っている。今回の基盤研究により、GPI-アンカー型蛋白質であるTEX101に対する特異的shRNAの開発に成功した。それを用いた解析により、生殖腺の発達、精子形成過程におけるTEX101の役割の一端を解明することができた。さらにshTEX101を導入した生殖細胞の詳細な形態学的及び生化学的解析が課題として残された。成果は投稿準備中である。
日用品からのナノプラスチック生成ポテンシャル定量方法の確立と環境試料への適用

10μmレベルのマイクロプラスチックの採取、前処理、計測、同定の手順を開発し、表層水、底泥、下水、下水汚泥中のマイクロプラスチックの存在実態が徐々に明らかとなってきた。特に、水環境中におけるマイクロプラスチックに吸着した微量有機化学物質について、粒径に着目し査読論文として土木学会論文集G(環境)に発表した。その中で、粒径が小さくなるにつれて単位重量あたりの微量有機化学物質の吸着量が大きくなることが分かり、現在、環境中で注目されている10μmレベルのマイクロプラスチックには、高いものでは300万倍程度の化学物質が、周辺の環境水と比べて存在していることが分かってきた。その他、路面塵埃(アジア3都市の路面塵埃におけるマイクロプラスチックの存在実態の把握)、下水処理工程(下水処理工程におけるマイクロプラスチックの挙動調査と負荷量の推定)、魚貝類中への蓄積(琵琶湖・大阪湾における魚貝類中のマイクロプラスチックの存在量とその肛門径の関係)などについて5編の口頭発表を行った。内、魚貝類への蓄積についての発表により優秀発表賞を受賞した。魚類の消化管へのマイクロプラスチックの蓄積傾向は、これまで測定してきた100μm以上と今回測定することができるようになった10100μmレベルでは、大きく異なることが分かってきた。魚類は10μmレベルのマイクロプラスチックを数十個程度消化管の中に蓄積しており、今後、この大きさでの挙動の把握が重要となると考えられた。表層水、底泥、下水、下水汚泥、魚貝類別に効率的な前処理方法を検討し、顕微FT-IRのマッピング手法を駆使することで10μmレベルのマイクロプラスチックの同定に成功している。現在は、水道水を対象に1μmレベルのマイクロプラスチックを同定するために、2次元アレイを用いた高速FT-IRイメージング技術を取り入れ、理論的には1.1μm四方のマイクロプラスチックの同定が可能な環境が整いつつある。2次元アレイを用いた高速FT-IRイメージング技術を取り入れて検討を行っているが、現在、1.1μm四方を対象とした場合、1試料当たり約8時間の分析時間がかかると予想されている。最終的には、1試料当たりの分析時間を30分程度にまで短縮するための工夫を凝らしていく予定であり、おおよそその手順については見当がついてきたところである。さらに分析後の解析方法の効率化にむけても検討を重ねていく予定である。「下水処理場の各処理工程における粒径100 μm以上のマイクロプラスチックの存在実態調査」と「下水処理場における粒径100 μm以上のマイクロプラスチックの挙動把握」では、凝集剤添加多段硝化脱窒法および砂ろ過法(275,000 m3/day)のA下水処理場の各処理工程間において、目開き100 &micro;mのプランクトンネットに1023,780 Lの水試料を通水し、酸を用いた前処理を行った後、実体顕微鏡およびFT-IRを用いて、粒径の計測および成分分析を行った。さらに流量情報を掛け合わせることで、マイクロプラスチックの日負荷量を推計した。その結果、マイクロビーズや破片状のポリエチレンなどが検出された。本処理場へは一日1億2,000万個のマイクロプラスチックが流入していると推計された。処理工程において99.64%のマイクロプラスチックが除去され、43万個が下水処理場を通過し放流されていると推定された。生物反応槽と最終沈殿池では返送汚泥を介してマイクロプラスチックが循環していることが示唆された。「水環境中のマイクロプラスチックの粒径に着目した多環芳香族炭化水素類の吸着特性の検討」では、Anthraceneの初期濃度が1 mg/Lとなるよう超純水で調整した試験瓶に、粒径75 μm以下、250500 μm、3 mmのポリエチレンを0720 mg/Lとなるように添加した。試験瓶を25°C、120 rpmで72時間振とうさせ、前処理の後、GC-MS/MSを用いてAnthraceneを測定した。吸着試験の結果、マイクロプラスチックの粒径が小さいほどAnthraceneの吸着能力が高く、マイクロプラスチックの表面積と吸着量は比例した。その他、査読付き投稿論文1編を水環境学会誌に投稿し、登載が決定した。現在までに100 μm以上のマイクロプラスチックの計測・同定手法を確立しており、同時に吸着したマイクロプラスチックから微量化学物質を検出した。全国の内湾、湖沼の37.6%の魚の消化管にマイクロプラスチックが存在する結果を示し、さらにパーソナルケア製品中のマイクロプラスチックの中央粒径が約200 μmであり、1製品あたり62万個のマイクロプラスチックが存在することを示した。現在は、顕微FTIRを用いて10 μmのマイクロプラスチックの計測・同定方法の開発に着手している。底質中のマイクロプラスチックについては、10 μmまでの計測・同定手順を明らかにした。マイクロプラスチックの標準品に波長237.5 nmの紫外線を240時間照射し、照射前後の比表面積を測定した。照射前は0.063 m2/gであった比表面積が、240時間照射後には0.088 m2/gと約1.4倍に増加した。粒径の異なるマイクロプラスチック標準品を用いて、Anthraceneを対象とした回分式吸着試験を行った。さらに、琵琶湖・大阪湾で採取したマイクロプラスチックを粒径・成分ごとに分け、PAHs吸着量を測定した。マイクロプラスチック標準品と実環境中サンプルにおいて、PAHs吸着量と比表面積の関係から、吸着特性を比較し検討した。

粒径4.75 mm以上のポリエチレンへのΣ27PAHs含有量は270 ng/g-dry、粒径24.75 mmでは1,220 ng/g-dry、粒径850 μm2 mmでは1,260 ng/g-dry、粒径315850 μmでは12,080 ng/g-dryであった。成分別の吸着量は、ポリプロピレンはポリエチレンと同程度であり、大阪湾のポリスチレンへのPAHs吸着量は、ポリエチレンに比べ12桁程度高かった。10μmレベルのマイクロプラスチックの採取、前処理、計測、同定の手順を開発し、表層水、底泥、下水、下水汚泥中のマイクロプラスチックの存在実態が徐々に明らかとなってきた。特に、水環境中におけるマイクロプラスチックに吸着した微量有機化学物質について、粒径に着目し査読論文として土木学会論文集G(環境)に発表した。その中で、粒径が小さくなるにつれて単位重量あたりの微量有機化学物質の吸着量が大きくなることが分かり、現在、環境中で注目されている10μmレベルのマイクロプラスチックには、高いものでは300万倍程度の化学物質が、周辺の環境水と比べて存在していることが分かってきた。その他、路面塵埃(アジア3都市の路面塵埃におけるマイクロプラスチックの存在実態の把握)、下水処理工程(下水処理工程におけるマイクロプラスチックの挙動調査と負荷量の推定)、魚貝類中への蓄積(琵琶湖・大阪湾における魚貝類中のマイクロプラスチックの存在量とその肛門径の関係)などについて5編の口頭発表を行った。内、魚貝類への蓄積についての発表により優秀発表賞を受賞した。魚類の消化管へのマイクロプラスチックの蓄積傾向は、これまで測定してきた100μm以上と今回測定することができるようになった10100μmレベルでは、大きく異なることが分かってきた。魚類は10μmレベルのマイクロプラスチックを数十個程度消化管の中に蓄積しており、今後、この大きさでの挙動の把握が重要となると考えられた。表層水、底泥、下水、下水汚泥、魚貝類別に効率的な前処理方法を検討し、顕微FT-IRのマッピング手法を駆使することで10μmレベルのマイクロプラスチックの同定に成功している。現在は、水道水を対象に1μmレベルのマイクロプラスチックを同定するために、2次元アレイを用いた高速FT-IRイメージング技術を取り入れ、理論的には1.1μm四方のマイクロプラスチックの同定が可能な環境が整いつつある。粒径10 μm以上のマイクロプラスチックの計測・同定については、顕微FTIRを駆使した方法を検討中である。想像以上の個数のマイクロプラスチックが底質から検出されたことから、すべてのマイクロプラスチックを対象に、計測、同定まで行うには非常に長時間を要することが分かってきた。そこで、染色法を用いて一部のマイクロプラスチックを染色し、蛍光顕微鏡を用いることで、計測の一部を自動化することができる方法の検討を進めたいと考えている。本方法を用いることで理論的には粒径500 nm以上のマイクロプラスチックの計測が可能になると考えている。本方法の開発が予定通りに進んだ場合は、洗濯排水中のマイクロファイバーなどの分析も行う予定である。
主作用以外に血糖降下作用をもつ健康食品と血糖降下薬の併用摂取による相互作用の研究

健康食品の安全性を考える上で、健康食品に最も期待される効果と医薬品の効果が相互作用するのではないかという問題がある。しかし、さほど期待されない健康食品の効果と医薬品の効果が相互作用する可能性はないのだろうか。本研究では、健康食品と医薬品の予期せぬ相互作用の研究モデルとして、主作用以外に血糖降下作用をもつ健康食品と血糖降下薬を併用した際の相互作用の可能性を検討した。キダチアロエは緩下作用を目的としたアロエ健康食品に用いられ、アロエは血糖値に影響を与えるという報告がある。そこでキダチアロエと血糖降下薬トルブタミド(TB)の相互作用の可能性を調べた。マウスに飼料(TB群)あるいは20%キダチアロエパウダー添加飼料(Aloe+TB群)を与えた後、TB 80 mg/kgを経口投与した。Aloe+TB群はTB群より血糖値が低くなったが、血糖降下度は小さくなった。よって、キダチアロエはTBと併用すると血糖値はより低下するが、TBの血糖降下作用を抑制することが示唆された。血糖降下作用をもつ生薬のニンジン用いた検討を行うと、ニンジンもTBの血糖降下作用を抑制した。Aloe+TB群の血中TB濃度はTB群より低くなり、Cmax(最大血中濃度)とAUC∞(血中濃度曲線下面積)も減少した。TB 8 mg/kgを腹腔内投与すると差がなかった。よって、キダチアロエはTBの吸収を減少させ、血糖降下作用を抑制することが示唆された。キダチアロエの成分バルバロイン(BA)の摂取量に相当するBA 4.7 mg/gを経口投与(BA+TB群)すると、BA+TB群の血糖値はTB群より低くなった。キダチアロエとTBの併用による血糖値の低下にはBAが関与していることが示唆された。アロエ健康食品10製品(飲料、錠剤、粉末)の一日摂取目安量に含まれるBA量は、マウスのBA摂取量よりもかなり少量であった。本研究では、健康食品と医薬品の予期せぬ相互作用の研究モデルとして、主作用以外に血糖降下作用をもつ健康食品と血糖降下薬を併用した際の相互作用の可能性を検討することとした。キダチアロエは、緩下作用を目的とした健康食品の素材である。しかし、ヒトにおける科学的な証拠は得られていないが、血糖値に影響を与えるという報告がある。そこで、実験動物マウスにアロエパウダーと血糖降下薬:モデルとしてのトルブタミドを併用投与し、血糖値の変動を調べた。結果は、トルブタミド群と比較してアロエパウダー+トルブタミド群の血糖値が低下する傾向が見られた。しかし、血糖降下度は、アロエパウダー+トルブタミド群の方で減少する傾向が見られた。このことから、キダチアロエパウダーはトルブタミドの血糖降下作用を抑制すると考えられた。キダチアロエの主成分であるバルバロインの視点からトルブタミドへの影響を検討した結果、バルバロイン+トルブタミド群で血糖値が低下する傾向が見られた。また、血糖降下度ではバルバロイン+トルブタミド群で増加する傾向が見られた。この結果から、血糖降下作用はバルバロインによるものであることが示された。さらに、市販のアロエ健康食品中のバルバロイン含有量の視点から、アロエ健康食品の一日摂取目安量中に含まれるバルバロイン量は、動物実験でのマウスのバルバロイン摂取量よりもかなり少量であった。研究では、実験動物マウスにアロエパウダーとトルブタミドを併用投与し、血糖値の変動を調べた。また、アロエの主成分であるバルバロインが関与しているのかを知るために、バルバロインとトルブタミドを併用投与し、血糖値の変動を調べた。さらに、市販のアロエ健康食品中のバルバロイン含有量の視点から、アロエ健康食品の一日摂取目安量中に含まれるバルバロイン量と、動物実験でのマウスのバルバロイン摂取量の比較まで行った。実験動物マウスにおいて、アロエ健康食品の素材のアロエパウダーの20%添加飼料を7日間与え、その後血糖降下薬のトルブタミドを経口投与すると、トルブタミド群と比較して併用投与のアロエパウダー+トルブタミド群は血糖値が低下する傾向が見られた。そこで、併用投与の場合のトルブタミドの血中濃度を調べるとトルブタミド群と比較して低下する傾向が見られた。しかし、トルブタミドの腹腔内投与を行った場合は、血中トルブタミド濃度に差は見られなかった。健康食品に用いられる生薬のニンジンやサンヤクについてもアロエパウダーと同様の検討を行った。

生薬のニンジンあるいはサンヤクの10%添加飼料をマウスに7日間与え、その後トルブタミドを経口投与し血糖値の変動を調べた。結果は、トルブタミド群と比較してニンジン+トルブタミド群とサンヤク+トルブタミド群の血糖値が低下する傾向が見られた。しかし、血糖降下度はニンジン+トルブタミド群とサンヤク+トルブタミド群で減少する傾向が見られた。このことから、ニンジンやサンヤクはトルブタミドの血糖降下作用を抑制すると考えられた。一方で、実験に使用した生薬のニンジンには有効成分のジンセノサイドRb1とRg1が一定量含まれていたが、サンヤクについては有効成分といわれるジオスゲニンは含まれていなかった。研究では、実験動物において、アロエ健康食品の素材のアロエパウダーの20%添加飼料を7日間与え、その後血糖降下薬のトルブタミドを経口投与すると、トルブタミド群と比較して併用投与のアロエパウダー+トルブタミド群は血糖値が低下する傾向が見られたので、併用投与の場合のトルブタミドの血中濃度を調べた。トルブタミドの腹腔内投与を行った場合の血中トルブタミド濃度も調べた。これら血中濃度の変化についての薬物動態学的解析を十分に検討する必要がある。また、マウスに生薬のニンジンあるいは生薬のサンヤクの10%添加飼料をマウスに7日間与え、その後トルブタミドを経口投与し血糖値の変動を調べた。しかし、生薬添加量は10%よりも低用量で行い血糖値の変動を調べる必要がある。健康食品の安全性を考える上で、健康食品に最も期待される効果と医薬品の効果が相互作用するのではないかという問題がある。しかし、さほど期待されない健康食品の効果と医薬品の効果が相互作用する可能性はないのだろうか。本研究では、健康食品と医薬品の予期せぬ相互作用の研究モデルとして、主作用以外に血糖降下作用をもつ健康食品と血糖降下薬を併用した際の相互作用の可能性を検討した。これまでの研究で、実験動物マウスにおいて、アロエ健康食品の素材のアロエパウダーの20%添加飼料を7日間与え、その後血糖降下薬のトルブタミドを経口投与すると、トルブタミド群と比較して、アロエパウダー+トルブタミド群は血糖値およびトルブタミドの血中濃度が低下する傾向が見られた。しかし、トルブタミドの腹腔内投与では、血中トルブタミド濃度に差は見られなかった。これらの結果を踏まえ、トルブタミドの血中濃度の変化に関する薬物動態学的解析を行った。トルブタミドの経口投与の場合、トルブタミド群と比較して、アロエパウダー+トルブタミド群は薬物動態パラメータのC max(最大血中濃度)とAUC∞(血中濃度曲線下面積)が減少したが、トルブタミドの腹腔内投与の場合、差は見られなかった。よって、アロエパウダーはトルブタミドの吸収を減少させ、血中トルブタミド濃度を低下させたと推測される。健康食品に用いられる生薬のニンジンについても、アロエパウダーと同様に10%添加飼料をマウスに与え、トルブタミドを経口投与し、血糖値の変動を調べたところ、トルブタミド群と比較して、ニンジン+トルブタミド群の血糖値が低下する傾向が見られた。そこで、次に10%よりも低い用量の5%添加飼料を用い、経時的に血糖値の変動を調べた。その結果、ニンジン+トルブタミド群の血糖値は30分経過後に低下が大きく、トルブタミド群より低くなった。
水溶液中の有害微量成分の揮発性に関する研究

ガス・ストリッピング法による無限希釈活量係数の測定装置は、水恒温槽部、サンプリング部、濃度分析部から構成される。平成6年度の一般研究(C)により、迅速かつ正確な測定を可能にするガス・ストリッピング法による無限希釈活量係数の測定装置を製作し、測定技術が確立された。さらに、平成7年度の一般研究(C)の設備備品として購入したデータ処理装置(GLサイエンスChromatocorder21)および精密膜流量計(GLサイエンスSF-1100,V-20)を組み込んだ実験装置により、精度よく溶質の無限希釈活量係数を測定することができる。このガスクロマトグラフは、応答速度の速いFID(水素炎イオン化検出器)と10倍アンプの高性能TCD(熱伝導度検出器)を内蔵しているので、微量成分の検出に有用となる。揮発性炭化水素および水溶媒の実験では、流路出口にトラップとして現有の冷凍機(ヤマト科学BD-25)を使用する。本装置を用いて、水中のアルコール類、エーテル類などの無限希釈活量係数を系統的に集積した。平成8年度は、溶媒を水にした実験を計画し、代表的なアルコール(メタノール、エタノール、1-プロパノール)の無限希釈活量係数を1050°Cの範囲内で測定した(福地)。理論解析については、一般に用いられるUNIFAC式とASOG式の適用を試みたところ、十分な精度で計算することができなかった。そこで、無限希釈活量係数の正確な推算を可能とするグループ寄与法を新たに開発する。現在問題とされている置換基の位置や分子全体の構造をも反映させたグループ寄与法を構築し、一般的な推算手法を確立する必要があり、現在検討中である(荒井)。研究成果は、この2年間の11報を平成8年度科学補助金で作成した研究成果報告書に掲載した。また、参考資料として、平成6年度以前の6報も本報告書に掲載した。今後の課題として、水溶媒中の他の有機化合物、アルカンおよびアルコール溶媒中の水の無限希釈活量係数測定を系統的に行い、一般性のある無限希釈活量係数推算モデルの提案が必要となる。平成6年度の一般研究(C)「種々の溶媒に含まれる微量揮発性物質の活量に関する研究」により、迅速かつ正確な測定を可能にするガス・ストリッピング法による無限希釈活量係数の測定装置を製作し、測定技術が確立された。さらに平成7年度の一般研究(C)の設備備品として購入したデータ処理装置(GLサイエンスChromatocorder21)および精密膜流量計(GLサイエンスSF-1100,V-20)を組み込んだ実験装置を完成させることにより、精度よく無限希釈活量係数を測定することできるようになった。現在まで、炭化水素溶媒(オクタン、ノナン、テトラデカン、ヘキサデカン)中のアルコール類とエーテル類の無限希釈活量係数を測定した。7年度は、炭化水素溶媒(オクタン、ノナン、テトラデカン、ヘキサデカン)中の溶質(メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル)の無限希釈活量係数を1080°Cの範囲内で測定した。さらに、溶質としてジプロピルエーテル、メチルターシャリーブチルエーテルを測定中であり、次に、溶媒を水にした実験を計画中である(福地)。

理論解析については、一般に用いられるUNIFAC式とASOG式の適用を試みたところ、十分な精度で計算することができなかった。そこで、無限希釈活量係数の正確な推算を可能とするグループ寄与法を新たに開発する。現在問題とされている置換基の位置や分子全体の構造をも反映させたグループ寄与法を構築し、一般的な推算手法を確立する必要があり、現在検討中である(荒井)。研究成果は、「ヘキサデカンおよびテトラデカン中のアルコール類の無限希釈活量係数の測定ならびに相関」を化学工学論文集に発表した。その他の炭化水素溶媒中のアルコール類およびエーテル類測定ならびに相関を化学工学法(平成7年7月、9月)と日本熱物性学会(平成7年11月)に発表した。また、平成8年8月に大阪で開催されるIUPACの化学熱力学国際会議に発表予定である。ガス・ストリッピング法による無限希釈活量係数の測定装置は、水恒温槽部、サンプリング部、濃度分析部から構成される。平成6年度の一般研究(C)により、迅速かつ正確な測定を可能にするガス・ストリッピング法による無限希釈活量係数の測定装置を製作し、測定技術が確立された。さらに、平成7年度の一般研究(C)の設備備品として購入したデータ処理装置(GLサイエンスChromatocorder21)および精密膜流量計(GLサイエンスSF-1100,V-20)を組み込んだ実験装置により、精度よく溶質の無限希釈活量係数を測定することができる。このガスクロマトグラフは、応答速度の速いFID(水素炎イオン化検出器)と10倍アンプの高性能TCD(熱伝導度検出器)を内蔵しているので、微量成分の検出に有用となる。揮発性炭化水素および水溶媒の実験では、流路出口にトラップとして現有の冷凍機(ヤマト科学BD-25)を使用する。本装置を用いて、水中のアルコール類、エーテル類などの無限希釈活量係数を系統的に集積した。平成8年度は、溶媒を水にした実験を計画し、代表的なアルコール(メタノール、エタノール、1-プロパノール)の無限希釈活量係数を1050°Cの範囲内で測定した(福地)。研究成果は、この2年間の11報を平成8年度科学補助金で作成した研究成果報告書に掲載した。また、参考資料として、平成6年度以前の6報も本報告書に掲載した。今後の課題として、水溶媒中の他の有機化合物、アルカンおよびアルコール溶媒中の水の無限希釈活量係数測定を系統的に行い、一般性のある無限希釈活量係数推算モデルの提案が必要となる。