hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模ナノ界面ネットワーク創成と低熱伝導材料への応用

量子サイズ効果が発現する約6nmのシリコンナノ粒子(SiNP)をポリスチレン(PS)に分散させたナノコンポジット薄膜を新規に開発した。SiNPを分散させるほど熱伝導率が顕著に低下した。これは,SiNPとPSの界面熱抵抗が顕在化したためで,Kapitzaモデルで説明できる。大きな界面熱抵抗により実質的なフォノン輸送距離が長くなり,熱輸送能が低下したことに相当する。さらに,SiNPの表面水素をドデセンに置換したコア・シェルタイプのSiNPを合成し高分子との相溶性を確認した。その結果,SiNP膜と高分子膜を交互に積層させた超格子構造による熱輸送能制御が有力なアプローチになることが示唆された。基本技術の獲得を目的として,汎用ポリマーの1つであるポリスチレン(-(C8H8)n-)とシリコンナノ結晶(SiNCs)のコンポジット薄膜の合成に成功した。ポリスチレン(PS)はトルエンなどの溶媒に可溶であるため,溶媒/ポリスチレン/SiNCsの3つの基材をブレンドしたシリコンインクを作製できる。ポリスチレンは結晶性,分子量を幅広く変えられるため,モデル汎用ポリマーとして選定した。SiNCsの平均粒径は6nmで固定し,膜厚(1ー10μm)をパラメータとして薄膜を合成する基本技術を確立した。薄膜の形成には,再現性の高い成膜が可能なスピンコート法を用い,SiNCsが約50wt%まで均一な薄膜を合成できた。SiNCsの含有量がさらに増加すると膜厚が均一なコンポジット薄膜の作製が困難になった。熱伝導率の計測には豊富な実績があるTWA法(Temperature Wave Analysis)を用いた。この方法は取り扱いが容易で再現性の高い分析ができるため,高分子をはじめ多種多様な材料でその妥当性が検証されている。一方,この方法は非定常法と呼ばれるもので,直接測定できるのは熱拡散率(m2/s)である。よって,コンポジット材の比熱(J/kgK)と密度(kg/m3)を別途測定し,熱伝導率の推定に用いた。コンポジット材の熱伝導率を予測する経験式は多数存在するが,そのほとんどは個々の材料の熱伝導率,充填率,充填材の形状をパラメータとしている。しかし,量子サイズ効果やナノ界面によるフォノン散乱などの影響因子はほとんど考慮されていない。その結果,本研究で開発した低熱伝導薄膜は,従来の経験式では予測することができず,SiNCsを添加するほど熱伝導度が低下する結果となった。すなわち,SiNCsを用いたコンポジット材の熱伝導率は,SiNCsとPSが形成するナノ界面ネットワークにおけるフォノン散乱がその要因であることを実験で実証した。当初の研究計画より大きな進展があり,ナノコンポジット材の熱伝導率の測定だけでなく,従来のバルク材を用いたコンポジットでは発現しない,ナノ界面によるフォノン散乱を顕在化させた低熱伝導材料の開発に成功した。SiNCsの重量混合比50%までは膜厚が均一な薄膜を形成することに成功した。さらに,TWA法による熱拡散率の計測,およびコンポジット材の比熱,密度の計測も別途実施し,コンポジット材の熱伝導率の計測に適用した。SiNCsの熱伝導率はポリスチレン(PS)よりも高いため,一般的な経験式ではナノコンポジット材の熱伝導率はPSの熱伝導率より高くなることが予測される。しかし,結晶サイズが10nmより小さいナノ結晶では,粒子が形成するナノ界面ネットワークにおけるフォノン散乱効果が顕在化するため,PSよりも低い熱伝導率を有するコンポジット薄膜の開発に成功した。これは,従来の予測式では考慮されてこなかった影響因子(界面のフォノン散乱など)を反映していることに他ならず,さらにそれを実験により実証することに成功した。一連の研究成果は既に投稿済みであるが,それに先立ち検討したSiNCsの合成および熱電材料としての物性評価に関する成果は,材料科学分野で権威ある学術雑誌(ACS applied materials & interfacesなど)に数編掲載されている。これまでの研究で,平均粒径約6 nmのシリコンナノ結晶(Silicon Nanocrystals: SiNCs)を水素終端したものをポリスチレン(PS)に分散させたナノコンポジット薄膜を新規に開発した。SiNCsの熱伝導率はPSより約1桁高いにもかかわらず,SiNCsを分散させるほどコンポジット材料の熱伝導率が単調に低下することを確認した。これは,SiNCsとPSの界面熱抵抗(Thermal Boundary Resistance: TBR)が顕著に増大したことに起因しており,界面熱抵抗を考慮したKapitzaモデルにより説明できる。結晶性が低いアモルファスシリコンナノ粒子を用いた場合,結晶性の違いによる熱輸送特性にほとんど差は生じなかった。つまり,シリコンナノ粒子と高分子の界面に形成される大きな熱抵抗により,熱輸送を担うフォノンがナノ粒子を回り込むように高分子のナノ構造ネットワークを輸送され,見かけの輸送距離が長くなることで熱輸送能が低下したと説明できる。また,フォノンの平均自由行程は10 nmより十分短いため,ナノ粒子によるフォノン閉じ込め効果は生じていないことが推察された。表面を水素終端したシリコンナノ粒子は高分子の中で相分離をおこし,凝集しやすいことが明らかとなった。ナノ粒子の充填率が高くなると,粒子の凝集体が高分子内に詰まった構造を呈するため,ナノ粒子が概ね均一に分散した状態と見なすことができる。しかし,充填率が低くなると凝集体が離散的に分布するようになり,Kapitzaモデルでは説明できない熱伝導率の低下を示した。

このことを調べるため,ナノ粒子の表面を1-ドデシン(アルケン)で表面修飾したコア・シェルタイプのナノ粒子を合成した。ナノ粒子の分散性を高めることで凝集が熱輸送特性に及ぼす影響を明らかにし,ナノコンポジット材料の熱伝導予測モデルを構築した。量子サイズ効果が発現する約6nmのシリコンナノ粒子(SiNP)をポリスチレン(PS)に分散させたナノコンポジット薄膜を新規に開発した。SiNPを分散させるほど熱伝導率が顕著に低下した。これは,SiNPとPSの界面熱抵抗が顕在化したためで,Kapitzaモデルで説明できる。大きな界面熱抵抗により実質的なフォノン輸送距離が長くなり,熱輸送能が低下したことに相当する。さらに,SiNPの表面水素をドデセンに置換したコア・シェルタイプのSiNPを合成し高分子との相溶性を確認した。その結果,SiNP膜と高分子膜を交互に積層させた超格子構造による熱輸送能制御が有力なアプローチになることが示唆された。平成27年度の研究で明らかになった課題として,SiNCsの充填率増加と分散性向上があげられる。現在は水素終端したSiNCsを用いているが,溶媒との可溶性が低く粒子の凝集が生じやすい。そのため,膜厚が均一で平坦な薄膜をスピンコードで得るためには,SiNCsの重量割合を最大で50wt%に抑えなければならない。これを克服するため,SiNCsの表面をC6以上のアルケンで表面修飾し可溶性を高める方法を開発する。これにより,ナノ粒子の最密充填である74%まで充填率を高めたコンポジット材を開発し,同様に熱伝導率を評価する。また,熱伝導率の評価には,現在用いているTWA法(非定常法)を基盤としながら,直接的に熱伝導率を得る3ω法を併用し,熱物性値に関する測定結果の信頼性を検証する。これまでの研究で,ナノ界面ネットワークにおけるフォノン散乱の重要性は明らかとなったが,個々の粒子に起因する因子,例えば結晶性や表面化学状態などと熱伝導率の関係は充分に明らかとなっていない。例えば,表面酸化された粒子は比熱が増大するため,熱伝導率が大きくなることが予想される。また,表面の化学状態を変えることでSiNCsの密度が影響を受ける場合もある。さらに,アモルファスSiナノ粒子では,熱伝導率がさらに低下することが予行される。このような,ナノ粒子本来の熱物性値に起因した影響因子の抽出および物性制御についてさらなる検討を進める。シリコンナノ粒子の合成と物性評価に関して,研究協力者(中国・浙江大学・Xiaodong Pi教授)と国際共同研究を継続的に実施する。森義樹:2016年度武藤栄次賞優秀学生賞受賞(2017年3月)香川工業高等専門学校で特別講演を実施(2016年10月28日),田園調布学園(中等部・高等部)にて出張講義を実施(2016年10月15日)熱工学香川高専で特別講義(2015年1月)。
北京オリンピック報道～テレビニュースは何を伝え、視聴者の意識はどう変化したか～

本研究は、2008年8月に行われた北京オリンピック報道によって視聴者の対中国意識がどのように変化したか探ることを目的とし実施された。調査の結果、テレビニュース視聴者の中国(人)についての認識は、オリンピック前後で部分的に変化があったことが明らかとなった。中国(人)イメージが変化した人は直接的な経験(渡航経験や友人・知人)が無い、オリンピック前に中国に対しネガティブな印象を持っていた人がオリンピックを契機に良い印象を持ったようである。このような傾向を持つ人は若い世代が多く、今後テレビの報道内容によって、若者は中国(人)イメージが変化する余地が示唆された。中国(人)の印象が変化しにくい人は、メディア接触によって先有傾向の強化・補強が行われていることが推察された。取り上げられた出来事がインタビュー対象者自身の中国経験やイメージと結びつけられていたからである。テレビニュースは中国を発生地とする報道が全体の38.1%を占め、中国報道の議題設定や放送局別の傾向が明らかになった。視聴者はオリンピックの競技ニュースというよりは、オリンピック開催前、期間中の関連報道から中国(人)に関する情報を得ていたようである。またテレビをよく視聴した人は、新聞、インターネットなどに多く接した人よりも肯定的イメージへの変化がみられた。本研究の目的は北京オリンピック開催時期における日本のテレビニュース内容と、視聴者がオリンピック前に持っていた中国に関する知識・イメージがどのように変化したかを明らかにすることである。第一に、内容分析によりオリンピック開催期間中とその前後の日本の夜のテレビニュース内容から中国がどのように報道されたかを抽出・分析した。その結果2008年前半、日本の中国関連のニュースはチベット暴動や四川大地震、中国製冷凍餃子中毒事件ニュース等で占められていたが、北京オリンピックはその開催と同時に「中国」に関する中心的情報となり、それ以外の中国関連ニュースを周縁的な小さな情報へと位置づけた。第二に、オリンピック前後の2回、1060代以上の六つの年齢層と属性を代表する視聴者のパネル調査(各サンプル624名男女同数で312名ずつ)をインターネットで実施し、中国に対するイメージの実態と変化を調査した。その結果、夜のテレビニュースを通じオリンピック情報に触れた人々のテレビに対する評価は、人によって分かれる傾向にあった。番組評価や視聴者のニーズからテレビはナショナルな関心に応えるメディアとしての認識が持たれ、競技内容、映し出された人々の扱いについて「偏りがある」と考え、画一的な報道が多く評価はやや厳しかった。第三に、人々の中国に関する意識を質的に把握すべくフォーカスグループインタビュー(若年層:20・30代男女各7名、中年層:40・50代男女各8名)をオリンピック終了約2週間後に実施した。二つの世代はイメージ形成のプロセスが異なる。しかし双方とも北京オリンピック報道によって中国イメージが変わりにくいことが明らかになった。テレビニュースにおける北京オリンピック報道と視聴者の対中国意識における変化の有無を探るためにこれまで実施した四つの調査についてまとめを行った。第一の調査はインターネットによる全国調査である「視聴者の対中国意識調査」(北京オリンピックの開催前・後の2回)、第二の調査は、日本の平日夜の「テレビニュース内容分析」(調査対象番組は『NHKニュース7』、『NEWS ZERO』、『NEWS23』、『ニュースJAPAN』+『すぽると』、『報道ステーション』)。第三の調査はニュースの「意味の構築過程をさぐるためのフォーカス・グループ・インタビュ0」、第四の調査は「中国中央電視台(CCTV)関係者へのインタビュー調査」である。2008年前半、日本のテレビを賑わしていた中国関連のニュースは、チベット暴動や四川大地震、中国製冷凍餃子中毒事件などであった。しかし北京オリンピック開催と同時に、オリンピック関連ニュースは中国情報の多くを占めるようになり(「スポーツ」78.4%)、それ以外の中国関連ニュースを相対的に周縁的情報にしたことが、テレビニュース内容分析より明らかとなった。また、インターネットによる全国調査やフォーカス・グループ・インタビューの結果から、中国や中国に住まう人々についての認識にオリンピック前後で部分的に変化があった。今後テレビの報道内容によって、特に若い世代は中国や中国人イメージに変化の余地があることが示唆された。

一方、CCTVのオリンピック報道における方針は(1)人物中心、(2)試合(の現場)中心、(3)国際的視野であった。この三大方針に基づいて行われた北京オリンピック報道は国内外において成功したと関係者は述べている。オリンピック報道のために新たな技術も採用され、普段少ない生放送も行われた。今後は日本のマス・メディアが中国での国際的イベントを報道するパターンの解明していく。本研究は、2008年8月に行われた北京オリンピック報道によって視聴者の対中国意識がどのように変化したか探るため、以下の5つの調査方法を組み合わせて多角的に明らかにしようと試みた。それは、テレビニュース内容分析、オリンピックの前後に実施したインターネットによるアンケート調査、フォーカスグループ・インタビュー、中国中央電視台および日本の報道関係者へのインタビュー調査である。調査の結果、テレビニュース視聴者の中国(人)についての認識は、オリンピック前後で部分的に変化があったことが明らかとなった。中国(人)イメージが変化した人は直接的な経験(渡航経験や友人・知人)が無い、オリンピック前に中国に対しネガティブな印象を持っていた人がオリンピックを契機に良い印象を持ったようである。このような傾向を持つ人は若い世代が多く、今後テレビの報道内容によって、若者は中国(人)イメージが変化する余地が示唆された。中国(人)の印象が変化しにくい人は、メディア接触によって先有傾向の強化・補強が行われていることが推察された。取り上げられた出来事がインタビュー対象者自身の中国経験やイメージと結びつけられていたからである。テレビニュースは中国を発生地とする報道が全体の38.1%を占め、中国報道の議題設定や放送局別の傾向が明らかになった。視聴者はオリンピックの競技ニュースというよりは、オリンピック開催前、期間中の関連報道から中国(人)に関する情報を得ていたようである。またテレビをよく視聴した人は、新聞、インターネットなどに多く接した人よりも肯定的イメージへの変化がみられた.今後の課題は3つある。第一に、テレビニュース以外の中国関連報道の一般的傾向を探ること、第二に国際放送とスポーツイベントの報道のあり方を考察すること。そして、報道内容とオーディエンスへの影響がどのような関係があるかについて総合的考察を行うことである。
鉄ダイナミクスと多層オミクス解析による酸化ストレス発がん克服のための基盤形成

本研究は生体における鉄ダイナミクスを多面的に理解することにより最終的にヒトがんの予防や発症遅延を目指すプロジェクトである。今年度はこれまで解析してきたアスベスト誘発中皮腫発がんに関して、主要な鉄トランスポーターであるDMT1(Slc11a2)トランスジェニックマウス(TG)において、アスベスト曝露後の中皮腫発生に変化があるかどうかを検討した。これまでに、中皮細胞を含む種々の細胞でDMT1の発現が高まっていることを確認している。また、TGの炎症細胞においてアスベスト曝露でスーパーオキシド産生が少ないことを明らかにしてきた。クロシドライト3mg腹腔内投与による発がん実験を施行すると、最終的にwild-type (WT)とTGではともに50%程度の中皮腫発生率であったが、TGで発生がやや遅れた(P=0.069)。これはイニシエーションには差がなく、炎症の多寡が中皮腫の発生時期を規定したことを示唆していると考える。また、中皮腫の新たな治療を目指して、中皮腫が多量に産生しているConnectivetissuegrowthfactor (CTGF)に対するヒト抗体に中皮腫細胞の増殖を抑制する作用があるかどうかを、in vitroとin vivoで検討した。多数のヒト中皮腫細胞株を使用したがACC-MESO-4に対して最も強い増殖抑制効果が認められたため、同株をヌードマウス胸腔内投与に使用した。Transwellモデルにおいて線維芽細胞を共培養すると、中皮腫細胞の増殖は盛んになったが、これも同抗体で有意に抑制することができた。中皮腫細胞を胸腔内に投与するorthotopicモデルにおいても、本抗体は有意に中皮腫細胞の増生を押さえ、組織学的には中皮腫細胞と線維芽細胞の両方にアポトーシスを起こすことが判明した。この結果より、本抗体の臨床介入試験をする意義があるものと考えられた。CTGF抗体はin vitroにおいて中皮腫細胞のみに対しては腫瘍増殖抑制効果が比較的弱かったが、正所性の動物移植モデルにおいてはアポトーシスも認めるなど有意な治療効果が認められた。このように中皮腫の分子標的治療法の効果が予想より早い時期に判明した。DMT1トランスジェニックマウスにおいてクロシドライトに曝露したときの好中球・マクロファージのスーパーオキシド産生が低下していることが明らかとなり、最終的にDMT1トランスジェニックマウスではクロシドライト投与後の中皮腫発生がwild-typeに比較して遅延した。これは、アスベスト誘発中皮腫発がんにおいて、炎症もプロモーションとして重要であることを示唆しており、当初の計画以上の重要な論理的な考察をすることができた。前述のように当初の予想以上に進行している。これまでに発現やゲノムの変異に関する多量のオミクスデータを得ているが、今年度はそのデータのコンピュータ解析にも力を注ぎ、最終年度として総括を行う。また、シデロフォア結合タンパク質であるLCN2/NGALの発がんにおける意義についても追究する。今年度はこれまで解析してきたアスベスト誘発中皮腫発がんに関して、瀉血にアスベスト曝露後の中皮腫予防効果があるかどうかを検討した。これまで私たちは過剰鉄が中皮腫発生の主要な病因としてきたが、それを瀉血による除鉄で遅延あるいは止めることができるかを評価するものである。6週齢のラットに青石綿を5 mg腹腔内投与し、10-60週まで毎週あるいは隔週に体重あたり6-8 mL/kgの瀉血を行い、その後、中皮腫の発生時あるいは120週で動物を安楽死させた。雄のラットでは、瀉血により腫瘍量・中皮腫の核グレードが有意に低下し、腹水量や肉腫型の割合も低下傾向にあった。毎週の瀉血モデルで(ただしヒトC型ウイルス性肝炎の治療として使用された1ヶ月400mlx1回瀉血相当に換算)は生存が有意に延長した。従って、アスベストにすでに曝露されたヒトへの応用が期待される。次に、Mutyh欠損マウスを使用して、鉄ニトリロ三酢酸による腎発がん実験を施行した。C57BL/6系統はがん耐性であり、wild-typeでは7.1%に腎癌が発生したが、Mutyh欠損マウスでは26.7%に腎癌を発生した。また、Mutyh欠損マウスでは初めて腎リンパ腫が発生した。アレイCGH解析では染色体4番と12番に高頻度にヘテロ接合体欠失を認めたが、ラットの同モデルによる腎癌やヒト腎癌と比較するとゲノムの欠損・増幅の頻度は低く、ラットで高頻度に認められたp16のホモ欠損や不活性化はプロモーター領域のメチル化も含めて認められなかった。このことは、全く同じ病因による腫瘍においても種差が存在することを意味する。増殖スイッチの入りやすさや結合織の硬さの種差が問題となろう。少なくともラットモデルの方がヒト発がんに近いといえる。瀉血の中皮腫予防効果が予想より早くわかるなど、当初の計画以上に進展している。

これまでに、中皮細胞を含む種々の細胞でDMT1の発現が高まっていることを確認している。また、TGの炎症細胞においてアスベスト曝露でスーパーオキシド産生が少ないことを明らかにしてきた。クロシドライト3mg腹腔内投与による発がん実験を施行すると、最終的にwild-type (WT)とTGではともに50%程度の中皮腫発生率であったが、TGで発生がやや遅れた(P=0.069)。これはイニシエーションには差がなく、炎症の多寡が中皮腫の発生時期を規定したことを示唆していると考える。また、中皮腫の新たな治療を目指して、中皮腫が多量に産生しているConnectivetissuegrowthfactor (CTGF)に対するヒト抗体に中皮腫細胞の増殖を抑制する作用があるかどうかを、in vitroとin vivoで検討した。多数のヒト中皮腫細胞株を使用したがACC-MESO-4に対して最も強い増殖抑制効果が認められたため、同株をヌードマウス胸腔内投与に使用した。Transwellモデルにおいて線維芽細胞を共培養すると、中皮腫細胞の増殖は盛んになったが、これも同抗体で有意に抑制することができた。中皮腫細胞を胸腔内に投与するorthotopicモデルにおいても、本抗体は有意に中皮腫細胞の増生を押さえ、組織学的には中皮腫細胞と線維芽細胞の両方にアポトーシスを起こすことが判明した。この結果より、本抗体の臨床介入試験をする意義があるものと考えられた。CTGF抗体はin vitroにおいて中皮腫細胞のみに対しては腫瘍増殖抑制効果が比較的弱かったが、正所性の動物移植モデルにおいてはアポトーシスも認めるなど有意な治療効果が認められた。このように中皮腫の分子標的治療法の効果が予想より早い時期に判明した。DMT1トランスジェニックマウスにおいてクロシドライトに曝露したときの好中球・マクロファージのスーパーオキシド産生が低下していることが明らかとなり、最終的にDMT1トランスジェニックマウスではクロシドライト投与後の中皮腫発生がwild-typeに比較して遅延した。これは、アスベスト誘発中皮腫発がんにおいて、炎症もプロモーションとして重要であることを示唆しており、当初の計画以上の重要な論理的な考察をすることができた。当初の予定以上に進行している。今後はオミクス解析やメタボローム解析に更に力を注いでいく。前述のように当初の予想以上に進行している。これまでに発現やゲノムの変異に関する多量のオミクスデータを得ているが、今年度はそのデータのコンピュータ解析にも力を注ぎ、最終年度として総括を行う。また、シデロフォア結合タンパク質であるLCN2/NGALの発がんにおける意義についても追究する。2018年1月16日日本経済新聞記事掲載、「血液抜いて中皮腫予防」ウェブ報道多数
溶液中界面張力匂配下の微粒子に働く力の原子間力プローブ顕微鏡による測定

本研究では,液体中の固体粒子の表面に表面張力勾配がある場合,固体粒子が表面張力の高いほうから低い方へ動く現象を実験的に証明することを目的とする.このため、干渉計を用いた温度勾配を与えた液体中での固体微粒子の運動のその場観察,原子間力顕微鏡を応用した固体微粒子に作用する力の直接測定などの実験を行う.本年度においては固体-液体界面でのマランゴニ効果の発現に関する理論的考察を行うことも研究目標とした.また,このような作用が生体内で、化学物質の放出による濃度勾配に起因して好中球が特定の方向へ運動を開始するという生体内情報伝達の基本的な機構と密接に関連している可能性が指摘され,このことを解明するために,生体内での化学物質の拡散の可視化と生体物質の運動との関連を調べた.その結果以下のことが明らかにされた.1)温度勾配下の水中グラファイト微粒子の沈降速度は、等温水中での沈降速度より、遅くなる。グラファイト微粒子の沈降速度の低下量は、温度勾配及びグラファイト微粒子の粒径が大きくなるにつれて大きくなる。グラファイト微粒子の沈降速度の低下は、温度勾配に基づく界面張力勾配によって誘起される力(この場合、力は上向きに働き、沈降速度を遅くする)を考慮に入れて導出される式を用いて、説明可能である。グラファイト微粒子は、界面張力勾配に基づく力が粒子の運動の駆動力になり得るとみなすことができる。2)AFM改良装置によるフォースカーブ測定結果より、温度勾配のもとでは殆んど影響をうけないPS粒子にかかる力に比べてグラファイト微粒子にかかる力のほうが大きい。3)好中球を盒む分散物にサイトカイン(IL-8)を滴下することにより、好中球がサイトカイン(IL-8)濃度の高い方向に一様に動き出す様子が観察された。好中球が最も活発に動くサイトカイン(IL-8)濃度範囲は最も高い1000ng/mlではなく10ng/mlである。以上の結果より、溶質の濃度勾配、温度勾配が形成される場合、それらの領域の微細固体粒子の運動は界面張力勾配に起因する力によって、支配的な影響を受けると結論することができる。また、これらの現象は材料工学分野だけでなく生理学的現象として医学分野にも広く関わる可能性が見出された。原子間力プロープ顕微鏡(AFM)を用いて,溶液中界面張力勾配下の微細粒子に働く力を直接測定することを目的として、今年度は以下のことを行なった。1.測定装置システムの構築1)溶液-微細粒子間界面張力勾配発現装置の設計・製作密度対流を抑制できるよう薄くした液体セルを用い,その上下方向に温度勾配,界面活性剤の濃度勾配を生じさせる。そのことにより界面張力勾配を発現させ,その中に,AFMのカンチレバー探針部につけた微細粒子を浸漬し,粒子に働く力を測定できる装置を製作した。2)AFMの購入,改造購入したAFMに装着する特注の長いステンレス製カンチレバーを改良,製作し,このカンチレバーを溶液セル中に浸漬して粒子に働く力が測定できるよう,改造,調整した。3)カンチレバー探針部への微細粒子の付着技術の開発

今年度はカンチレバー探針部への微細粒子の付着が比較的容易な固体粒子、すなわちポリスチレンラテックス(PS)微粒子と黒鉛微粒子を対象として、その付着技術を開発し、測定に供することができた。4)マッハツェンダー型干渉顕微鏡の1),2)の装置への装着マッハツェンダー型干渉顕微鏡の本研究の上記1),2)の装置への組込みについては,メーカーの都合により、現在製作中である。しかし温度勾配下での固体微粒子に対する測定では、マッハツェンダー型干渉顕微鏡を用いる必要がないので、今年度の計画についての直接の支障にはならなかった。2.界面張力勾配下での微細粒子に働く力の測定純水中、温度勾配により発現する界面張力勾配のもとで、固体微粒子(PS微粒子、黒鉛微粒子)に働く力の測定を行った。ブランク測定系としては、等温純水系を用いた。先ず、温度勾配下(垂直上方に向かって直線的に温度が上昇する状態)でのPS粒子の沈降速度は、重力のみが働くとするストークスの法則に殆んど従うか、黒鉛粒子の沈降速度はストークスの法則より、著しく遅くなり、界面張力勾配による垂直上方への力が働いているとみなせることがわかった。上記1)で開発したAFM測定系による力の測定においても、PS粒子に比較して、黒鉛粒子には明らかに垂直上方に重力とは逆方向の力が働いていることが確認できた.本研究では,液体中の固体粒子の表面に界面張力勾配がある場合,固体粒子が界面張力の高いほうから低い方へ動く現象を実験的に証明することを目的とする.このため、干渉計を用いた温度勾配を与えた液体中での固体微粒子の運動のその場観察,原子間力顕微鏡を応用した固体微粒子に作用する力の直接測定などの実験を行う.本年度においては高温金属液体-坩堝界面に生じたマランゴニ流による固体微粒子の運動の観察も行った.また,このような作用が生体内で、化学物質の放出による濃度勾配に起因して好中球が特定の方向へ運動を開始するという生体内情報伝達の基本的な機構と密接に関連している可能性が指摘され,このことを解明するために,生体内での化学物質の拡散の可視化と生体物質の運動との関連を調べた.その結果以下のことが明らかにされた.1)温度勾配下の水中グラファイト微粒子の沈降速度は、等温水中での沈降速度より、遅くなる。グラファイト微粒子の沈降速度の低下量は、温度勾配及びグラファイト微粒子の粒径が大きくなるにつれて大きくなる。グラファイト微粒子の沈降速度の低下は、温度勾配に基づく界面張力勾配によって誘起される力(この場合、力は上向きに働き、沈降速度を遅くする)を考慮に入れて導出される式を用いて、説明可能である。グラファイト微粒子は、界面張力勾配に基づく力が粒子の運動の駆動力になり得るとみなすことができる。2)AFM改良装置によるフォースカーブ測定結果より、温度勾配のもとでは殆んど影響をうけないPS粒子にかかる力に比べてグラファイト微粒子にかかる力のほうが大きい。3)好中球を含む分散物にサイトカイン(IL-8)を滴下することにより、好中球がサイトカイン(IL-8)濃度の高い方向に一様に動き出す様子が観察された。好中球が最も活発に動くサイトカイン(IL-8)濃度範囲は最も高い1000ng/mlではなく10ng/mlである。以上の結果より、溶質の濃度勾配、温度勾配が形成される場合、それらの領域の微細固体粒子の運動は界面張力勾配に起因する力によって、支配的な影響を受けると結論することができる。
光ポンピング原子磁気センサによるＭＥＧと新原理ＮＭＦＤ－ｆＭＲＩへの挑戦

本研究は超伝導量子干渉素子を凌ぐ新たな超高感度光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)によるMEG計測の実現と,MEGで捉えられる磁場を新原理の神経磁場依存(NMFD)-fMRIとして捉えることに挑戦することを目的として実施した.その結果,OPAMの感度をMEG計測可能なレベルまで向上させることができ,実際にヒトを対象とした計測を実施し,開眼閉眼切り替えに伴う8-13Hzにおける事象関連脱同期の計測に成功した.さらに, NMFD-fMRIに関してシミュレーションとファントムを用いた原理検証実験を行い、振動磁場によるMR信号が変化を確認し、NMFD-fMRIの実現可能性を示した。本研究は,従来の脳磁図(MEG )計測に用いられてきた超伝導量子干渉素子を凌ぐ新たな超高感度光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)によるMEG計測の実現と, MEGで捉えられる磁場を新原理の神経磁場依存(NMFD)-fMRIとして捉えることに挑戦することを目的として実施された.平成25年度は,前年度に引き続き、KとRbの2種類のアルカリ金属原子を混合したハイブリッドセルによる光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)の高感度化を継続すると共に、小型化を目指して開発を行っている光学系、ヒーターなどを一体化したモジュール型OPAMによる生体磁気計測を進めた。その結果,モジュール型OPAMの感度を10Hzにおいて20 fT/Hz1/2というヒトの脳神経活動に伴う極微弱な磁場を頭部外から計測することが可能であるレベルまで向上させることができた.その後,このモジュール型OPAMを用いて実際にヒトを対象とした脳神経磁場計測を実施し,開眼閉眼切り替え時のα波帯(8-13 Hz)における事象関連脱同期脳磁場の計測に成功した.平成25年度は,さらに神経磁場により神経の含まれるMRボクセルの磁気共鳴信号変化を直接捉える新原理のNMFD-fMRI計測に向けた理論とファントム実験を実施した.本方法はスピンロック撮像法で用いられるMRIのパルスと神経磁場などの振動磁場との間に生じる磁気共鳴現象を利用するものである。本研究ではBloch方程式に基づくシミュレーションにより磁化の時間的な振る舞いを詳細に明らかにすると共にMR信号が変化することを確かめた。さらにファントムを用いた撮像実験においても、振動磁場によりMR信号が変化することを確認し、数百pT程度の振動磁場が検出可能であることを示した。これらの結果より、NMFD-fMRI手法の有用性が示された。ヒトの脳神経活動に伴って発生する極微弱な磁場を計測する脳磁図(MEG)は高い時空間分解能が長所であり、脳機能イメージングの極めて有用なツールの一つである。一方,活動源の推定には逆問題解析が必要であり空間分解能の高い機能的磁気共鳴画像法(fMRI)との融合が望ましい.本研究では、従来MEG計測に用いられてきた超伝導量子干渉素子を凌ぐ新たな超高感度光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)により冷媒なしにMEG計測を目指す。さらにMEGで捉えられる磁場を新原理の神経磁場依存(NMFD)-fMRIとして捉えることに挑戦する。初年度は,OPAMの高感度化のための基礎実験として3層磁気シールドボックス内において,まずアルカリ金属のK原子単体,Bb原子単体を用いた計測を行った.その後,K原子とRb原子という2種類のアルカリ金属を混合したハイブリッド型により、Rb原子をポンピングし、Rb原子のスピン偏極をK原子とRb原子のスピン交換衝突によりK原子に移すことにより計測系のノイズ低減しOPAMの高感度化を目指した。併せてセルの作成の諸条件、最適なレーザのパワーなどを理論と実験の両面から明らかにした。また,次年度に向けて光ファイバー,波長板などの光学系,ヒーターを一体化したOPAMのモジュール化に着手した。まず脳磁図(MEG)計測の前段階として磁場強度が2桁大きいヒト心磁図の計測を行った後,MEG計測に向けてファントム実験を行った.さらに,神経活動によって発生する磁場(神経磁場)により神経の含まれるMRボクセルの磁気共鳴信号変化を直接捉える新原理の神経磁場依存(neural magnetic field dependent: NMFD)型fMRI計測に向けた理論とファントム実験を開始し有益な知見が得られた.研究実績の概要で記載の通り,計画していた原子磁気センサの高感度化については,K原子とRb原子を混合したハイブリッド型のセンサによりノイズの低減を図り高感度化が実現できることを理論と実験の両面から示す事ができたこと,また脳磁図の計測に向けて心磁図と生体ファントムからの磁場の計測に成功したこと,さらに神経活動をMR信号変化として捉える新原理についても理論とファントム実験により検証できたことから,おおむね順調であると言う事ができる.次年度はハイブリッド型により原子磁気センサの高感度化とモジュール化の研究を引き続き進めると共に光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)による生体磁気信号の計測を行う。まず脳磁図(MEG)より磁場強度が2桁大きいヒト心磁図の計測を行った後,MEG計測に向けてファントム実験を行う.

その際,既存の全頭型MEG装置による計測との比較検討を行いながら研究を進める.さらに,次年度は新原理の神経磁場依存(NMFD)型fMRI計測に関して理論と実験の両面から詳細に検討する。神経磁場をMRIによって直接計測しようとする試みはこれまでもあったが,本研究ではOPAMであるが故に可能な低周波数帯の磁気共鳴信号の高感度計測がブレークスルーとなる.既存の高磁場MRIではプロトンの磁気共鳴周波数は数十MHzであり,神経磁場にはその周波数帯の成分はなく,磁気共鳴信号に変化が生ずる機序は神経磁場強度自体による静磁場強度の変化に対応した共鳴周波数シフトまたはディフェージングということになるが,3Tの静磁場に対し神経近傍の磁場は大きく見積もっても10桁以上小さく,共鳴周波数シフトもしくはディフェージングではほとんど信号変化は期待できない.一方,OPAMで実現可能な超低磁場MRIでは,磁気共鳴周波数が数kHz以下となり,神経磁場に十分含まれる周波数となる.従って神経磁場による磁気共鳴によって磁化が倒れMR信号が変化するという新原理で機能的MRIが実現可能であると考えられる.この神経磁場を直接反映するMRI信号変化を初年度に引き続き動物実験用の7TのMRI装置によりスピンロックパルスシーケンスを用いたファントム実験により計測し原理を検証する.次年度の研究費は項目毎に以下の様に使用を計画している.物品費については,原子磁気センサの高感度化とモジュール化研究のための電子回路部品,光学部品,パソコン,磁気信号ならびにMRI信号計測実験のための生体ファントム製作のための電子材料,光学部品,研究遂行に必要な書籍や研究会資料代などを合わせて94万円.旅費については,研究成果の発表,資料収集,調査のために合わせて35万円.実験補助に対する謝金には10万円.その他として国際会議,国内会議の参加費,英文校正,論文別刷代などに15万円.
細胞間接着による細胞増殖・分化の制御:ES細胞を用いた実験的アプローチ

細胞接着による細胞増殖・分化の制御機構を実験的に解析していくには、どのような試みが可能であろうか?我々は、ES(embryonic stem)細胞を用いてAJの裏打ち蛋白質の遺伝子をダブルノックアウトして、得られた細胞の細胞増殖と分化能を調べてみたいと考え、昨年および一昨年、本重点研究に公募し、研究助成を受けた。このような試みはきわめて萌芽的な研究であるが、全く行き詰まっているこの分野の研究に突破口を開く可能性もおおきいと思ったからである。一昨年、癌抑制遺伝子として働き得ると考えられるモエシン、ラディキシン、αカテニン、ZO-1のタ-ゲンティングベクターの作製がすべて完了し、昨年、すべてのシングルノックアウト細胞が得られた。最終年度である本年は、ダブルノックアウト細胞を作製し、その増殖能・分化能を詳細に検討する事を目的としたアプローチを行った。マウスのES細胞を用いた相同組換えによる遺伝子ノックアウト法は、近年、飛躍的な進歩を見せた。我々は、以下のように、まず、この方法を用いて細胞レベルで各遺伝子をダブるノックアウトし、出来たnull-細胞の性質の解析も行なった後に、その結果を踏まえて、個体レベルでの解析も行った。昨年度中に、すでに、すべてのシングルノックアウト細胞が出来上がっていた。これまでに、モエシン、ラディキシン、αカテニン、220kD蛋白質(ZO-1)のcDNAを用いてgenomic libralyをスクリーニングし、それぞれの遺伝子の頭の部分を釣り上げた。そして、これらを用いて、それぞれの遺伝子を2つ(相同染色体にのっているもの)とも破壊することを目的として研究を進め、ある程度の細胞生物学的アプローチに成功した。
褐色脂肪組織のエネルギー代謝における分子シンクロナイゼーションとそのメカニズム

褐色脂肪組織は、生体が余剰に摂取したエネルギーを熱として発散させることにより、生体を肥満から防御している。褐色脂肪組織のこのようなユニークな機能は、そのミトコンドリアに発現した脱共役タンパク質によって支えられていることが知られている。すなわち、褐色脂肪組織のミトコンドリアには、脱共役タンパク質が組織特異的に発現し、このタンパク質が酸化的リン酸化反応を脱共役させることによって、ATP合成を阻害し、余剰のエネルギーを熱として発散させている。褐色脂肪組織の熱産生機能は、もっぱらこの脱共役タンパク質の機能によって説明されているが、われわれは「脱共役タンパク質が発現しているだけで、効率のよい熱産生が可能なのだろうか。他のマシナリーも、脱共役タンパク質とシンクロナイズして機能しているのではないだろうか」との作業仮説を立て、褐色脂肪組織の機能発現に伴ったタンパク質の発現レベルの変動に関する研究を行っている。本研究では、1)PCR-select subtractionで、褐色脂肪組織に選択的に発現したメッセージとして同定されたcDNAによってコードされているタンパク質の機能解析を行い、イソクエン酸デヒドロゲナーゼの重要性を見出した。また、2)褐色脂肪組織のエネルギー代謝を制御するシグナル伝達経路のうち、αアドレナリン受容体の下流に位置するイノシトール3リン酸受容体(IP3R)のアイソフォームの褐色脂肪組織における発現プロフィールの解析を行い、褐色脂肪組織では2型アイソフォームが顕著に発現していることを見出した。更に、褐色脂肪組織の機能発現に密接に関連したメッセージの同定に向け、マイクロアレイ技術を用いた研究に着手した。本研究では、1.褐色脂肪組織のエネルギー代謝における分子シンクロナイゼーションを明らかにすることによって、この組織における適応型熱産生に必要なデバイスを分子レベルで理解すること、ならびに2.分子シンクロナイゼーションを制御する因子を同定し、生体内での協調的な遺伝子発現制御機構の様式を分子レベルで理解するとともに、これを新規のデバイス創成のための糸口とすることの2点を主たる目標とした実験を行う。初年度には、申請者らが最近見いだした、褐色脂肪組織の機能亢進に伴ったUCP1とH-FABPの協調的な転写亢進に焦点をあて、その分子機構を理解することを目的とした実験を行い、以下の知見を得た。a)H-FABP遺伝子の転写調節領域をクローン化し、本遺伝子の褐色脂肪組織での転写開始部位の決定を行った。その結果、褐色脂肪組織でも、筋組織と同じ領域で転写が始まることが判明、alternative promoterの存在の可能性が否定された。b)申請者らが従来用いてきた褐色脂肪細胞の初代培養系のcharacte rizationを行い、これがレチノイン酸やノルエピネフリンなど、vivoでの褐色脂肪組織の機能亢進に密接に関連しているとされている多くの刺激に適切に応答することから、転写制御機構の解析に有用であることを明らかにした。そこで、c)H-FABP遺伝子の転写調節領域を含むレポータープラスミドを調製し、これを初代培養した褐色脂肪細胞に導入、転写調節能の解析を行った。その結果、転写開始部位に隣接したproximal promoter regionが、レチノイン酸への応答に重要であることが明らかになった。
PDXモデルを用いた口腔癌における新規転移マーカーの探索

PDXモデルマウス作成に先立ち,in vitroでの先行研究を行った.その目的は,培養上清中に癌細胞から分泌されたエクソソームに含まれるmicroRNAを検出することとした.PDXモデルマウスが作成できたとしても,このエクソソームの単離及び定量ができなければその後の解析が困難となる.そこでまず,分泌型microRNAとして既に報告されているmiR-518を用いて実験を行った.使用した細胞は口腔癌細胞株であるCAL-27を用いた.これにmiR-518cの発現ベクターおよびコントロールベクターを導入し,miR-518cの強制発現株およびmock細胞を樹立した.これらの最奥を培養し,セミコンフルエントになったところで,serum free mediumにて培養後,その培養上清からexoRNeasy serum/Plasma Kit (QIAGEN)を用いてエクソソームの単離を行った.次いでQubit:;microRNAアッセイキット(Thermo FIsher SCIENTIFIC)を用いてその定量を行った.その結果をもとにリアルタイムPCRによるmir-518cの発現量比較を実施予定であったが,エクソソームの定量の段階で予想以上に回収率が少なかった.PDXモデルマウスでは血清からのエクソソーム回収になり,さらにサンプル量が少なく実験は困難となり,予想した結果は得られなかった.まず,PDXモデルマウス作製に先立ち,in vitroでの先行研究を行なった.その目的は,培養上清中に癌細胞から分泌されたエクソソームに含まれるmicroRNAを検出することとした.PDXモデルマウスが作成できたとしても,このエクソソームの単離及びその定量ができなければその後の解析が困難になるからである.そこでまず,分泌型microRNAとして既に報告されているmiR-518cを用いて実験を行なった.使用した細胞は口腔癌細胞株である,CAL-27を用いた.この細胞はmiR-518cを産生をしないことを既に証明している.このCAL-27にmiR-518cの発現ベクター及びコントロールベクターを導入し,miR-518cの強制発現株及びmock細胞を樹立した.これらの細胞を培養し,セミコンフルエントになったところで,serum free mediumにて培養後,その培養上清からexoRNeasy Serum/Plasma Kit(QIAGEN)を用いてエクソソームの単離を行なった.ついで,Qubit; microRNAアッセイキット(Thermo Fisher SCIENTIFIC)を用いてその定量を行なった.その結果を元にリアルタイムPCRによるmiR-518cの発現量比較を実施予定であったが.エクソソーム定量の段階で,予想以上にエクソソームの回収量が少なかった.PDXモデルマウスでは血清からのエクソソーム回収になり,さらにサンプル量が少なくなることが予想されるため,現在は,エクソソームの収率を改善すべく,回収方法についてそのプロトコールについて再考を行なっている.先行研究として行なったin vitroの実験においてエクソソームの収率が予想よりも低かったため.本研究ではPDXモデルマウスを作製後,マウスの血清から,エクソソーム回収を予定している.マウス血清と比較して,サンプル量が多く取れる細胞培養上清からのエクソソーム回収率が低いことから,この点を改善する必要がある.昨今,様々な癌におけるmicroRNA(miRNA)の重要性が着目され,患者血中の遊離miRNAを標的としたliquid biopsyの報告が散見される.口腔癌は視診で診断可能な場所に発生するため,liquid biopsyは転移診断に有用であると考えられる.しかしながら,患者血清を用いた解析は,患者の基礎疾患や採血時の癌の進展度がバイアスになり,癌の個性を反映しない可能性がある.近年,患者由来癌組織をマウスに移植したPatient-Derived Xenograft(PDX)モデルが報告された.本モデルは,腫瘍本来の性質を維持したままの組織の継代が可能であり,担癌マウスの血液中には腫瘍自身が産生する純粋な遊離miRNAを含むことが予想される.そこで本研究では,口腔癌におけるPDXモデルを確立し,本モデルの血中miRNAを解析することで,診断治療に有用な口腔癌の新規転移マーカーを同定することを目的とした.まず,先行研究として分泌型miRNAとして報告のある,miR-518c-5pに着目して実験を行った.当科で保有する口腔扁平上皮癌細胞株であるCAL27細胞にmiR-518c-5pの強制発現株を樹立後,分泌されたmiRNAを含んでいると考えられるその培養上澄を用いて各種研究を行った.その結果,強制発現株のコンディションドメディウムはリンパ管内皮細胞の増殖能を有意に亢進し,さらには細胞遊走能も有意に亢進させた.これにより,PDXモデルマウスを樹立した際に,マウス血清から転移マーカーとしての分泌型miRNAを同定するのと同時に,腫瘍周囲の癌微小環境について病理組織学的検討を行うことができると考えたからである.また,患者癌組織をマウス背部皮下に移植し,PDXモデルマウスを樹立すべく研究を継続している.分泌型microRNAとして報告されているmiR-518c-5pが強制発現株として樹立した培養細胞から実際に分泌されているかどうか,さらにその分泌されたmicroRNAが癌周囲微小環境,具体的にはリンパ管内皮細胞に対してどのような影響をおよぼすのか先行研究を行った.

これにより,PDXモデルマウスを樹立した際に,マウス血清から分泌型miRNAを同定するのと同時に,腫瘍周囲の癌微小環境について病理組織学的に検討を行うことができると考えたからである.この先行研究を行った後に,現在はPDXモデルマウスを樹立すべく,患者由来組織を用いてをマウスの口底,舌根部,背部皮下へ移植を順次継続している.しかしながらサンプル数が少なく,順調に移植ができていない状況であり,現在最適な移植部位,およびサンプルの処理法について検討を行っている段階である.今後も継続して移植を行いマウスモデルの樹立行い,以後の実験を継続予定である.PDXモデルマウス作成に先立ち,in vitroでの先行研究を行った.その目的は,培養上清中に癌細胞から分泌されたエクソソームに含まれるmicroRNAを検出することとした.PDXモデルマウスが作成できたとしても,このエクソソームの単離及び定量ができなければその後の解析が困難となる.そこでまず,分泌型microRNAとして既に報告されているmiR-518を用いて実験を行った.使用した細胞は口腔癌細胞株であるCAL-27を用いた.これにmiR-518cの発現ベクターおよびコントロールベクターを導入し,miR-518cの強制発現株およびmock細胞を樹立した.これらの最奥を培養し,セミコンフルエントになったところで,serum free mediumにて培養後,その培養上清からexoRNeasy serum/Plasma Kit (QIAGEN)を用いてエクソソームの単離を行った.次いでQubit:;microRNAアッセイキット(Thermo FIsher SCIENTIFIC)を用いてその定量を行った.その結果をもとにリアルタイムPCRによるmir-518cの発現量比較を実施予定であったが,エクソソームの定量の段階で予想以上に回収率が少なかった.PDXモデルマウスでは血清からのエクソソーム回収になり,さらにサンプル量が少なく実験は困難となり,予想した結果は得られなかった.まず,細胞培養上清からのエクソソーム回収率が低い原因を早期に究明する.細胞培養のプロトコールはこれまでの種々の研究で確立されているため,使用したエクソソーム回収キットのプロトコールを見直す.また,別の方法でのエクソソーム回収を行い,リアルタイムPCRを行なった際に再現性が得られる量が確実に確保できるようにする.このポイントさえクリアできれば,PDXモデルマウス作製を行い,マウス血清からのエクソソーム回収が容易になり,分泌型microRNAの同定が可能になると考える.当初の予定に加え,上記先行研究に時間がかかってしまったこと,またPDXモデルマウスの樹立を現在行っている段階であるがサンプル数が少ないこと,サンプルの最適な処理法の検討に時間を要しており,研究に遅れが生じている.今後は,サンプルの取得からマウスへの移植までの時間を最短にすべく,プロトコールの改善を行う予定である.現在他の癌腫でもマウスへの移植を行うことにより各種研究が行われていることから,より正確により確実にマウスモデルを樹立できるよう文献の収集も行っていく予定である.PDXモデルマウスを用いて,種々の解析を行う予定であった.
顎口腔領域における蛍光血管造影法を用いたナビゲーションサージャリーの確立

インドシアニングリーン(ICG)は近赤外光による蛍光発色物質として生体のイメージングを目的に様々な領域で臨床応用されている。われわれはこのICG血管造影を顎口腔領域における様々な手術・診断に応用可能と考え一連の研究計画を立案した。われわれは組織血流の定量的評価に有用な新規パラメータを考案した。本パラメータは顎口腔再建時の皮弁の組織血流の評価に有用なだけでなく、血行評価を要する様々な臨床の場面での応用が可能であることが示唆された。研究代表者および分担者はインドシアニングリーン(ICG)と近赤外線カメラを組み合わせて行ういわゆるICG近赤外血管造影(アンギオグラフィー;ICGA)に着目し、顎口腔領域における各種様々な用途に応用可能と考え、一連の研究計画を立案した。脈管を可視化することで、安全・確実な診断や手術操作が可能となることが予想される。申請していた赤外線カメラが金額面で購入するに至らないままであるが、まず予備段階として、有茎皮弁を中心として各種皮弁を挙上し、その血行動態を旧来の赤外線カメラとICGを用いて観察して基礎データの採取を始めた。また、血管病変治療に光線力学的診断・治療の応用を目的とした研究は平成27年度から開始予定であったが、その前準備としてまず当院の血管病変の臨床症例を画像や臨床所見からISSVA分類に準じた臨床的分類を試みている。同時に実際の処置時には血管病変に対して安全かつ効果的なレーザー照射を行う必要があるため、従来のレーザーを用いてその照射法を検討中である。本年度中には顎顔面に有用と考えられる様々な皮弁(主に有茎)を顎顔面の再建に応用しそれを各誌に報告した(別項に記載)。さらに顔面領域の様々な手術手技(各誌に報告した;別項に記載)にICGAが応用できないか検討を行っている。またレーザーの使用方法について各種検討を重ね、安全かつ有効な方法を考案し、報告した(別項に記載)。研究代表者および分担者はインドシアニングリーンと近赤外線カメラを組み合わせて行ういわゆるインドシアニングリーン近赤外血管造影(アンギオグラフィー)に着目し、顎口腔領域における各種様々な用途に応用可能と考え、一連の研究計画を立案した。通常、われわれは口腔がん切除後の再建症例を中心に、遊離および有茎の各種皮弁を挙上しているが、その際、その皮弁が安全に挙上されていることを確認するために、適宜インドシアニングリーンによる血管造影を行ってその血行動態を観察している。それらのデータを利用し、組織の血行を評価するための新たな手法の確立を目指して詳細な解析を開始した。現在症例を蓄積中である。さらにその一環として顎顔面の再建に有用でかつ血行の安定した皮弁を用いて再建を行い、それらを報告した(別項に記載)。また、口腔領域の血管病変治療にインドシアニングリーンの応用を目的とした研究も予定しているが、その前準備としてまず当院の血管病変の臨床症例を画像や臨床所見から国際血管腫血管奇形研究会International Society of Study for Vascular Anormalies ; ISSVAの分類に準じた臨床的分類を試みている。また、実際の処置時には血管病変に対して安全かつ効果的なレーザー照射を行う必要があるため、昨年度に引き続きその照射法を検討中である。その一端として、特に大きな血管病変に対するレーザー治療の安全かつ有効なアプローチ法について検討を重ねており、現在それに関する内容で投稿準備中である。インドシアニングリーン(ICG )の特性に着目しICG蛍光血管造影法(アンギオグラフィー)をガイドにした顎口腔領域の低侵襲的な診断や治療法の確立を目標として一連の研究計画を立案した。当該年度においては前年度から引き続き再建手術の際の皮弁の挙上時および術後の皮弁の血流の評価、血管腫・血管奇形に対する診断・治療を予定した。まず再建手術では症例を選んで各種皮弁に術中にICG蛍光血管造影(アンギオグラフィー)を行い、血行の安定した領域を確認して再建を行う様にした。また血行に配慮した顎口腔領域に有用な再建法を各種考案し、海外誌に報告した。また、ICG蛍光血管造影法(アンギオグラフィー)によって組織の血行の定量的評価を試みた。その結果、有用と思われるパラメータを考案した。臨床の症例によってその有用性は示唆されたが、さらにその精度を確認するため、もう少し症例を蓄積し、解析する必要があると思われた。血管腫・血管奇形に対する診断・レーザー治療においては局所麻酔下での手術であり、かつICG投与が侵襲をともなうでもあり、現時点ではまだ臨床応用までには至っていない。インドシアニングリーン(ICG)の近赤外脈管造影作用に着目し、顎口腔領域の手術に応用すれば、リンパ管・血管の走行がリアルタイムに描出されるため、この蛍光造影法をガイドにした低侵襲的な診断や治療法の確立を目標として研究計画を立案した。われわれはまず東京医科歯科大学血管外科のグループと共同で各種皮弁挙上時に顎口腔領域の手術に適したICGアンギオグラフィーにおけるICGの至適濃度や投与法の検討から開始した。次に同一個体内での血行変化を確認するための新たな定量的血行評価のためのパラメータを考案し、臨床の現場での皮弁による顎口腔再建症例に応用した。有用なパラメータであることが示唆されたが、解析にはもう少し臨床症例が思うように集まらなかったため、研究機関の延長を申請することとした。