hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新生児仮死が行動発達に及ぼす影響とCaspase阻害物質の治療効果に関する研究

HIE群はエーテル麻酔下で左総頸動脈を結紮離断した後、8%酸素下で2時間の低酸素負荷を行うことにより作成した。水迷路は、直径1.5mの水槽内に白く濁らせた水を張り、水面下2cmの深さに直径10cmの円形Platformを4カ所に設置した装置を用いた。学習行動実験を生後28日目から連続5日間施行し、水槽内の2カ所からラットを泳がせ、platformに到達するまでの水泳時間、水泳距離、速度をコンピューター画像解析によって求めた。HIE群と対照群の2群間に体重、遊泳速度に差はなく、運動能力は等しいと考えられた。しかし、HIE群では対照群に比して水泳時間、水泳距離が有意に延長しており、明らかな学習能力の低下を認めた。2)組織障害と学習障害の相関について行動実験後にラット脳を取り出し海馬CA1領域における神経細胞数を算定したが、行動評価結果との間に有意な相関は認めなかった。また、HIE染色による梗塞面積とも相関しなかった。3)Caspase阻害物質(BAF)の効果について低酸素性虚血負荷後にBAFを腹腔内に投与した。HIE群内において、BAF投与群と非投与群の間で学習能力に差がないかを検討したが、有意な差を認めなかった。しかし、一部の固体においては明らかな改善効果が認められており、今後、治療効果の差が障害部位の差によるものでないかを検討する必要があると考えられた。
周波数可変サブ・ミリ波帯ジャイロトロンの開発と応用

1.サブ・ミリ波帯ジャイロトロンの開発研究(1)サイクロトロン高調波動作によるジャイロトロンの高周波化福井大学の8テスラ超伝導マグネットを用いて,サイクロトロン2次高調波における単独動作に成功し,最高周波数402GHz(波長0.75mm),出力1kWの発振に成功した。また,3次高調波での単独動作にも成功し,最高周波数354GHzを達成した。この成果をシドニ-大学のジャイロトロンに持ち込み,12テスラの強磁場の特長を生かして,2次高調波動作で最高周波数516GHzまで周波数可変のサブミリ波ジャイロトロンを実現した。出力は25mWで小出力ではあるが,連続動作するジャイロトロンとして世界最高の周波数を記録した。最近,ジャイロトロンの高出力化を達成するため,Whispering Gallery Modeを用いた装置の開発が行われている。しかるに,このモ-ドの伝送回路素子の開発は,ほとんど行われていない。この開発研究は,緊急に行われる必要があり,このための出力源としてこのモ-ドで発振するジャイロトロンの発振試験を行い,120GHz帯での動作に成功した。この出力を回路素子の開発のために用いる。2.サブ・モリ波帯ジャイロトロンの応用(1)プラズマの散乱計測への応用短ミリ波帯からサブ・ミリ波帯のジャイロンは,従来プラズマの散乱計測に用いられていたシアン・レ-ザ-に比べて出力が圧倒的に大きいこと及び波長が可変であるという長所を有しており,プラズマ散乱計測の新しい光源として嘱望されている。まず,ジャイロトメンをプラズマに散乱計測の光源として用いた場合の利点と問題点及び要求されるジャイロトロン出力のクオリティについて,検討を行った。この考察に基づいて,ジャイロトロンを光源とする散乱計測装置を製作し,京大理学部と共同研究としてWTー3トカマク・プラズマの低域混成波電流駆動時の波動伝播の計測に適用している。(用いているジャイロトロンは周波数120GHzのものである。)この成長に基ずき,福井大学・シドニ-大学間に相互に研究者を派遺して共同研究を行い,共同開発したサブ・ミリ波帯ジャイロトンを用いて,シドニ-大学のTORTUSトカマク・プラズマのアルフェン波加熱時に,励起された波動の散乱計測を行った。また,核融合科学研究所の主装置CHS(Compact Helical System)におけるプラズマ乱れの測定を,ジャイロトロンを光源とするプラズマ散乱計測によって行うことを検討し,要求されるジャイロトロンの出力およびプラズマへの結合方式についての目途を得た。現在,開発したサブ・ミリ波ジャイロトロンを核融合科学研究に持ち込み,CHS装置に装備して,実験の準備を完了した。(2)準光学的回路素子の開発研究への応用短ミリ波帯からサブ・ミリ波帯における回路素子(準光学的回路素子)の開発は,ジァイロトロン出力の伝送とプラズマへの有効な結合を行うために早急になされる必要がある。シドニ-大学との共同研究として,ジャイロトロンの円形導波管モ-ド出力を直線編光モ-ドに変換し,しかもプラズマの一点にの集中して入射するための準光学的アンテナの開発を行い,TORTUSトカマクに装着してプラズマ散乱計測装置を構成している。核融合科学研究所との共同研究にもこのアンテナを用いる。また,上記Whispering Gallery Mode出力を直線偏光モ-ドに変換するためのアンテナの開発を行なった。(3)固体及び液体の物性の研究への応用固体及び液体の物性の研究のために,ジャイロトロン出力を光源とするスペクトロスコピ-を用いることを堤案し,京大,神戸大,富山大,分子研及び三菱電機KKからの参加も得て,研究会(ECRAS研究会)を定期的に開催した。手始めに,2mm波帯でのESRの研究にジャイロトロン出力を用いることが堤案され福井大学でその研究が緒についている。

この考察に基づいて,ジャイロトロンを光源とする散乱計測装置を製作し,京大理学部と共同研究としてWTー3トカマク・プラズマの低域混成波電流駆動時の波動伝播の計測に適用している。(用いているジャイロトロンは周波数120GHzのものである。)この成長に基ずき,福井大学・シドニ-大学間に相互に研究者を派遺して共同研究を行い,共同開発したサブ・ミリ波帯ジャイロトンを用いて,シドニ-大学のTORTUSトカマク・プラズマのアルフェン波加熱時に,励起された波動の散乱計測を行った。また,核融合科学研究所の主装置CHS(Compact Helical System)におけるプラズマ乱れの測定を,ジャイロトロンを光源とするプラズマ散乱計測によって行うことを検討し,要求されるジャイロトロンの出力およびプラズマへの結合方式についての目途を得た。現在,開発したサブ・ミリ波ジャイロトロンを核融合科学研究に持ち込み,CHS装置に装備して,実験の準備を完了した。(2)準光学的回路素子の開発研究への応用短ミリ波帯からサブ・ミリ波帯における回路素子(準光学的回路素子)の開発は,ジァイロトロン出力の伝送とプラズマへの有効な結合を行うために早急になされる必要がある。シドニ-大学との共同研究として,ジャイロトロンの円形導波管モ-ド出力を直線編光モ-ドに変換し,しかもプラズマの一点にの集中して入射するための準光学的アンテナの開発を行い,TORTUSトカマクに装着してプラズマ散乱計測装置を構成している。核融合科学研究所との共同研究にもこのアンテナを用いる。また,上記Whispering Gallery Mode出力を直線偏光モ-ドに変換するためのアンテナの開発を行なった。(3)固体及び液体の物性の研究への応用固体及び液体の物性の研究のために,ジャイロトロン出力を光源とするスペクトロスコピ-を用いることを堤案し,京大,神戸大,富山大,分子研及び三菱電機KKからの参加も得て,研究会(ECRAS研究会)を定期的に開催した。手始めに,2mm波帯でのESRの研究にジャイロトロン出力を用いることが堤案され福井大学でその研究が緒についている。
ゲート絶縁膜被覆カーボンナノチューブ作製技術の開拓と量子ナノデバイス応用

カーボンナノチューブ(CNT)は、次世代のナノエレクトロニクスを切り開く可能性を大きく秘めた材料である。例えば、半導体CNTをチャネルとした電界効果トランジスタ(CNT-FET)は、バリステイック伝導やクーロンブロッケードが発現する量子ナノデバイスとして期待されている。CNT-FETを集積回路のBuilding Blockとするためには、個々のCNT-FETを独立に駆動できることが必要であり、個々のCNTにゲート絶縁膜とゲート電極が施されたトップゲート構造の形成が不可欠である。トップゲートCNT-FETの作製については、CNTをチャネルとする以外は、ゲート絶縁膜をパターニングする従来の半導体微細加工技術に大きく依存しているのが現状である。そこで、本研究では、トップゲートCNT-FETの構築を高スループット化するため、ゲート絶縁膜で予め被覆されたCNTを作製する技術を開拓することを目的とした。具体的には、パルスレーザー蒸着法により絶縁膜をCNTの一部に被覆し、この技術に基づいてゲート絶縁膜被覆CNTをBuilding Blockとする量子ナノデバイスの開発を目指した。特筆すべき結果として、以下のような新しい事実が得られた。(1)パルスレーザ蒸着法により、種々の無機材料で被膜されたCNTの作製に成功した。例えば、酸化物被膜CNTでは、酸化膜がナノメートルオーダーで同軸状に均一に被膜されており、酸化膜はCNTの形状を忠実に反映していた。また、組成比は導入酸素分圧により精密に制御することができた。さらに、無機材料を繰り返し蒸着することにより、多層被膜CNTの作製にも成功した。(2)開発されたCNT被膜技術を駆使して、金属、合金、化合物被膜CNTやCNTをテンプレートにハイブリッドナノワイヤを作製し、走査トンネル顕微鏡の探針、ナノ電気機械システム(NEMS)のBuilding Blockなどのナノデバイスへの応用に成功した。ハイブリッドナノワイヤのNEMS応用において、CNTをテンプレートに酸化アルミニウムと酸化タングステンの2種の異なる無機材料で被膜して作製したナノワイヤは、被膜材料の熱膨張係数の違いにより加熱するにつれて偏位を示した。これら一連の熱駆動による偏位は繰り返し再現可能であることを確認した。本研究では、熱化学気相成長(CVD)法とパルスレーザアブレーション(PLD)法を用いた絶縁膜被膜カーボンナノチューブ作製装置を開発し、単層ナノチューブの合成とナノチューブへの均一な絶縁膜被膜を試みた。また、絶縁膜被膜ナノチューブの絶縁特性の評価を行った。ナノチューブの合成には、新しく開発した熱CVD装置を用い、成長条件を最適化することで、直径0.9-1.6nmの単層ナノチューブの高収率生成に成功した。単一の触媒金属ではなく、Fe/Al多層触媒金属を用いることにより、触媒金属微粒子の形成が促進されたことが、高収率生成の一因であると考えている。また、ナノチューブへの絶縁膜被膜にはPLD法を用い、試料ホルダーを独自に作製することにより、ナノチューブへの均一な被膜を行うことに成功した。被膜後のナノチューブを透過電子顕微鏡で観察した結果、ナノチューブはその結晶性を保持し、その形状を反映して均一に被膜されていることが分かった。また、膜厚をナノメートルオーダーで制御できるということが分かった。絶縁特性を評価するために、被膜前と被膜後の電流-電圧特性を調べた結果、43kΩからGΩのオーダーに変化することを確認し、絶縁膜被膜の有用性を示すことができた。

今後、絶縁膜被膜カーボンナノチューブ作製装置を用いて、電界効果トランジスタ(FET)を基軸とした量子ナノデバイスの作製を行う予定である。本研究では、絶縁膜が均一に全面被膜されたカーボンナノチューブ(CNT)に対し、絶縁膜の先端除去を試みた。さらに、量子ナノデバイス応用に向けた機能性付与という観点から、CNTへの金属被膜、化合物被膜、さらに多層被膜を試みた。前年度開発したパルスレーザー蒸着法(PLD)によるCNTへの被膜技術を用いて、SiO_2膜を被膜した後、フォトレジストと反応性イオンエッチング(RIE)を併用することにより、先端のSiO_2膜を選択的に除去することに成功した。この絶縁膜除去の技術は、ナノ電子デバイスのほか、パッシベーションが要求される生化学プローブやセンサーなどへの応用が期待される。金属、磁性体、超伝導体のターゲットをPLD装置に各々装着することによりCNTへの被膜を行った結果、金属、磁性体、超伝導体極薄膜が、いずれの場合も、均一に被膜されており、組成比は、ターゲット材料の組成比とほぼ一致していることが分かった。また、CNTの結晶性を保持したまま被膜されていることも明らかになった。さらに、2種類のターゲットを連続して用いることによりSiO_x/金属の多層被膜を行った結果、1層のみの被膜と同様に、2層共に均一に全面被膜することに成功した。次に、金属被膜CNTを走査トンネル顕微鏡(STM)探針に応用し、Si表面の観察を行った結果、鮮明な原子像を安定に得ることができた。このように、金属被膜CNT探針は、表面電子状態のSTMプロービングにおいて高い信頼性と再現性を有する探針となることが分かった。カーボンナノチューブ(CNT)は、次世代のナノエレクトロニクスを切り開く可能性を大きく秘めた材料である。例えば、半導体CNTをチャネルとした電界効果トランジスタ(CNT-FET)は、バリステイック伝導やクーロンブロッケードが発現する量子ナノデバイスとして期待されている。CNT-FETを集積回路のBuilding Blockとするためには、個々のCNT-FETを独立に駆動できることが必要であり、個々のCNTにゲート絶縁膜とゲート電極が施されたトップゲート構造の形成が不可欠である。そこで、本研究では、トップゲートCNT-FETの構築を高スループット化するため、ゲート絶縁膜で予め被覆されたCNTを作製する技術を開拓し、この技術に基づいてゲート絶縁膜被覆CNTをBuilding Blockとする量子ナノデバイスを開発することを目的とした。本年度は、開発したゲート絶縁膜被膜技術を発展させて、絶縁膜被膜CNTに加えて、金属、合金、化合物被膜CNTやCNTをテンプレートにハイブリッドナノワイヤを作製し、走査トンネル顕微鏡の探針やナノ電気機械システム(NEMS)のBuilding Blockなどのナノデバイスの開発に成功した。NEMS応用では、CNTを熱膨張率の異なる2種の金属で被膜することにより、熱駆動ハイブリッドナノワイヤを作製した。
性能最適化が容易なマルチパラダイム型高位合成フレームワークの創出

高い電力性能を達成する計算機の実現方法のひとつとしてFPGAが活用されている。Cなどによる高位合成ツールは、HDLと比較して短期間での回路実装を可能にするが、性能と回路効率を最大化するチューニングは依然として容易ではない。特に、並列動作する演算器群に継続的にデータを供給するメモリシステムの設計が高性能化には重要となるが、複雑なメモリアクセスパターンを持つアプリケーションに対する最適化は難しい。本研究では、申請者が開発を進めている、演算データフローと制御を分離して記述するマルチパラダイム型設計方式を発展させ、性能最適化が容易なハードウェア高位設計方式および高位合成フレームワークを創出する。
モルモットにおける発生工学技術の開発

モルモットの発生工学的応用を図るため、モルモットにおける遺伝子標的破壊動物を作成する際に必須となる胚幹細胞(ES細胞)の作成を試みた。マウスにおけるES細胞の樹立は、胚盤胞の内部細胞塊(ICM)由来の細胞がフィーダ細胞と共培養することによりなされるが、これまでの観察からモルモット胚の体外培養下でのハッチング様式はマウスと異なり、栄養芽細胞の突出および増殖が顕著でICMが透明帯から脱出しない。さらに、発生学上マウスで見られる胎盤外円錐形成に伴うICMの栄養膜外胚葉からの脱出がモルモットにはないという特徴がある。そこで、Fub:Hartley系モルモットの交配により胚盤胞を採取し、A)無処理の胚盤胞(n=5)、B)低pH処理(Acidic Tyrode液)により、透明帯を除去した胚盤胞(n=6)、およびC)透明帯除去し、さらに界面活性剤(Triton-X)処理により栄養芽細胞を除去した胚盤胞(n=15)の3実験区を用意した。A区では、予想通りフィーダ細胞に付着するものの栄養膜外胚葉の増殖だけが顕著に見られ、ICMは透明帯内にとどまったまま出てこなかった。B区においても栄養膜外胚葉の増殖し、多層性の球状構造を形成するのみで、ES細胞に特徴的な細胞集団は出現しなかった。C区の場合は、界面活性剤処理により死んだ例も3例あったものの、非常に凝集した細胞集団が初期に観察された。しかし、継代の後、多層性の球状構造が主体となり最終的にはB区と同じ状態となった。結果的にどの実験区でもES細胞の樹立はできなかったが、胚盤胞の体外培養での挙動がマウスとは非常に異なることがわかった。おそらく単離ICMを用いる必要がある点が特徴的といえよう。さらにフィーダ細胞の選別やサイトカインの利用を考える必要があろう。
文構造を考慮した日本語コロケーション情報の抽出とその応用

文構造を考慮に入れた日本語のコロケーション情報を抽出する方法を考察した。データの検証として、新聞データおよび実際の新聞紙面はどんな違いがあるか確認した。次に、明らかになった新聞データの問題を修正し、2種類のデータ、1文単位に分割されたデータ、及び変更されていないデータを用意した。各々に対し形態素解析を行った後、データベースに変換し、高頻語語彙についてのコロケーション情報を抽出し、結果を考察した。さらに、対象による結果への影響を考察するために、上記と同様の処理をBCCWJを対象に行う。まず1文単位に分割するために、BCCWJの文構造タグを検証し、サブコーパス単位で問題点を挙げた。24年度は主に、コロケーションの抽出・抽出結果の検証の前に、コーパスデータの質的検討を行った。質的検討の対象は二種類のコーパスである。まず、新聞のデータに対して、一昨年の研究で明らかになった新聞コーパスの問題である、括弧の非対応、不適切な改行位置を元に、新聞コーパスには、実際にはどのようなデータが含まれているか、明らかにした。その結果、新聞コーパスには、小説が少なからず含まれていること、記事の中には、重複して収録されているものが存在することなどの問題が発見された。以上のような問題が発見されたので、次に修正の結果が及ぼす影響について検証した。24年度は、ソフトウエアの動作確認なども兼ね、一年分の小説のデータを元に行った。手順としては、問題点の修正前のデータと修正後のデータを作成し、頻度の大きい動詞を中心としたコロケーション情報を抽出し、比較を行った。次にBCCWJについても、改行を元に、複文を再構成するプログラムの作成と、BCCWJのコーパスとしての質的検討を行った。この結果、明らかになった点として、BCCWJに含まれるタグには、再帰的埋め込みを認めているものがあり、現在の完全な複文の復元は難しいことが分かった。また、BCCWJは、「現代書き言葉均衡コーパス」と呼ばれるが、「現代」はあくまでも、出版された年代であって、明治・大正期に書かれた作品などが収録されているため、今後、現代語のコロケーションを抽出していくのに、不適切と思われるデータも収録されていることが判明した。昨年度、新聞データに対し、文構造を考慮に入れた動詞のコロケーションの抽出を行った。その結果と比較するために、最終年度はBCCWJを対象に同様の処理を行う予定であった。まず必要となるのが文単位でのデータの抜き出しであるため、BCCWJ-DVD版を入手し、文構造タグを用い文単位での情報が得られるように、データを再構成していたところ、文の境界を示すタグに不備があり、文単位でのデータに変更できないことが判明した。そこで、データを修正して研究対象とする場合、修正が必要な箇所はどれくらいあるか、修正箇所の多寡はサブコーパスにより違いはあるか、修正して使用するには、どのサブコーパスが適当かを判断するために、BCCWJの文境界に関する調査を行った。その結果、タグの精度はサブコーパスにより大きな違いがあり、修正して使用するなら図書館サブコーパスや出版サブコーパスが適切であり、人手での修正も可能と考えられる。それに対し特定目的サブコーパスはタグに欠如が多く、文境界自体が不明瞭で対象として不適切であることを明らかにした。研究期間全体を通しては、真正性を備えたコロケーション情報の抽出を行う際に必要となるデータの整備法について提案した。具体的には、コーパスから文単位でのデータを抽出する前に、コーパスデータの検証を行った。その結果、新聞記事データベースとBCCWJに含まれるデータそれぞれの問題点を指摘することができた。そして、新聞データに固有の問題を解決し、本研究が提案する文構造を考慮に入れたコロケーションの抽出を行った。その結果、より日本語使用の現状を反映した結果を抽出することに成功したが、果たして、この方法で得られた日本語のコロケーション情報が、(上級者)日本語学習者に教えるべき内容なのか、さらに中級や初級の学習者向け教材には、どのような方法を用いるべきなのか、今後の課題として残った。23年度は新聞データの整備を中心に行った。新聞データには、縮刷版にはない情報があり、それらを考慮してデータを準備する必要がある。例えば、新聞縮刷版で漢字についているルビは、文中に含まれている。また、誤った位置に改行が加えられ、縮刷版と比べた場合、おかしな文となっているものがある。さらに、開き括弧に対して、閉じ括弧が、改行記号の後から、次の改行記号の前までにないなどの問題も見られた。これらは、形態素解析や構文解析(特に引用文処理)などで、大きな問題をもたらすことが予想される。そこで、それらの部分の修正を行い、データを準備する必要がある。修正に対しては、幾つかのパターンに分かれた。

まず、ルビは、自動で削除することがほぼできた。例外となるのが、「枝野(さきがけ)」のように、「人名(所属名)」のパターンである。新聞縮刷版でルビがついている漢字は、CDでは「守寿(もりひさ)」のような形で入力されている。ここでは、意味処理を行っていないので、このような問題が生ずるが、このように例外となる出現は数が少なく、大きな問題にはならないと判断して、処理した。次に、括弧の対応の問題であるが、対応していない部分を検出して、目で見て修正した。多くは、不必要である改行記号が入っていることによるためであり、それを削除することによって、一つの単位の中での対応関係を持たせることに成功した。しかし、これにも例外があり、引用文の中で、改行が加えられている場合では、括弧の種類によって異なる対応をとった。例えば、"『"・"』"は、手紙の引用などで使われているが、これらに関しては、対応がとれていなくても問題ないとした。それ以外の開き括弧("「"、"("、"<"など)と閉じ括弧("」"、")"、">"など)は対応がとれた形に修正した。以上のように、データの特徴を調べ、研究に最適な形への変換方法を考察した。BCCWJのデータの特徴の把握に時間がかかった。使用されているタグに関する理解に時間がかかってしまったことが大きい。また、実際に複文を再構成してみたところ、想像以上に古いデータや、バラエティに富むデータが含まれていることが判明し、それらに対する統一した処理など、想定していない作業が多かった。新聞データに関しては、ChaKi.NETを使用して、KWICデータを作成し、コロケーションを分析しているのだが、このアプリケーションの使用方法の習得に時間がかかってしまった。また、1年分の新聞のデータを対象として考えているのであるが、形態素解析をした結果が予想外に大きくなり、一つの処理を実行するのにかかる時間が大幅に伸びてしまった。そのためコンピュータ機器の入れ替えが必要になるなど、改善が必要になった。本研究では、当初は「現代日本語書き言葉均衡コーパス」(以後BCCWJと呼ぶ)を対象とする予定であったが、データが使えなかったことにより、研究が大幅に遅れてしまった。配布時期の問題とデータの形式・内容に関する問題から説明する。まず、BCCWJのデータは2011年4月から配布される予定であったが、震災によるデータの検証などの問題から、実際には、検索用のサイトが公開されたのが、昨年の8月、DVDの形で全てのデータが入手できたのが、2012年の1月であった。またデータの形式に関しても、予期せぬ事態が起きた。BCCWJ(モニター公開データ)では、文字コードがUTF-8で、テキストファイルでの公開であったため、処理も容易であろうと判断して計画を立てたためである。しかし、公開された形は、xml形式のみで、様々なタグが追加されており、現在のところ扱える代物ではないと判断した(もちろん、時間をかけて扱えるようにツール等を整える予定である)。さらに、結果は実際の運用を反映しているとはいえ、現代語の教材作成を念頭に置いた本研究で使用するには、データの性質の問題があった。
新規に樹立した長寿命ショウジョウバエを用いた個体老化機構の解明

食事の質や量は人の健康や寿命と密接に関連している。これまで、マウス、ショウジョウバエ、線虫等のモデル生物において、適切な食餌制限(Diet restriction: DR)によって、有意に寿命が延長することが報告されている。栄養状態か良くないときには、生存期間を延はす生存戦略であり、生物の進化・適応と密接に関わっている可能性がある。本研究では、モデル生物であるショウジョウバエを用いて、貧栄養(DR)培地での継代飼育により、寿命や産子数、生殖期間などの適応形質にどのように影響を与えるかを検討した。Canton-S系統を用いて、AL条件、およびDR条件で継代飼育を行った。各条件下で約3年間50世代にわたって継代飼育を行い、各4系統を樹立した。これらを用いて、寿命測定、発生速度、行動の表現型を解析した。DR群の産卵数はAL群に比べて有意に少なかった。卵から羽化まで生存する個体数は有意に多く、生存率が高くなった。標準培地において卵から成虫になるまでに要する時間を2群間で比較したところ、DR群はAL群に比べて遅くなった。また、羽化直後のDR群の体重は有意にAL群より軽いが、その後次第に増加し、7日目でほぼ同じレベルになった。標準培地における寿命は、DR群がAL群に比べて有意に長寿命になっていた。DR群では、交尾時間がAL群に比べて平均約10%増加した。これらの結果は、DR群のショウジョウバエは、貧栄養培地で生存するために代謝の効率化が起こっていることを示唆した。長期食餌制限の適応的形質を明らかにできる初めての実験材料を確立したと言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物の寿命は種によって大きく異なることから、生活史と密接な関連にあるものと考えられる。しかし、寿命の進化に関わる要素については推測の域をでない。酵母からほ乳類にいたる多様な生物種で共通していることは、カロリー制限によって寿命の延伸が起こることである。申請者らは、食物の供給が十分でない場合には、生殖活動を抑制し長寿化するエイジングパターンが選択される機構があり、この形質こそが、寿命の進化機構の基盤になっている可能性が高いと考えた。本研究は、ショゥジョウバエを用いて、人為的に低栄養条件下で継代飼育を行った場合に、寿命に変化がおこるかどうかを検証することを目的とした。長寿ショウジョウバエの作製は予備的に成功している。再現性を確かめるために、標準的な野生型系統を複数の独立に、低栄養培地での長期継代飼育を行った。同一の培地で56日間産卵させ、成虫が羽化してきたら34日後に新しい低栄養培地に移した。10世代まで集団を継代した。これらの寿命を調べるために、一部を通常培地に戻して、2世代維持し、寿命の測定に必要な100個体を確保した。寿命の測定は通常培地および低栄養培地で行った。なお、通常培地で継代したものをコントロールとして用いた。その結果、低栄養培地で継代した集団の方が、通常培地で継代され集団よりも有意に長寿命であった。その傾向は雌で特に顕著であった。一方、低栄養培地において寿命を測定した場合には、二つの集団の平均寿命に有意な差は認められなかった。また卵から成虫が羽化するまでの発生時間を測定したところ、低栄養継代ショウジョウバエ群はコントロール群に比べて有意に遅いことがわかった。これらの形質の変化は、寿命の進化に関する仮説によく合致することが判明した。生物の進化に伴う形質の変化には方向性があるものが知られている。具体的には、寿命の延長、成熟に要する時間の増加、一定の期間に産む子の数の減少などである。酵母からほ乳類にいたる多様な生物種において、カロリー制限によって寿命の延伸が起こることが共通している。興味深いことに、進化に伴うこれらの変化は、栄養制限によって生じる特徴と一致している。しかし、世代を超えて連続的に栄養制限条件下で継代された生物にどのような変化が起こるのか,実験的に検証されていない。本研究では、ショウジョウバエを用いて、人為的に低栄養条件下で継代飼育を行うことによって得られた長寿命系統について、発生、行動、代謝などの表現型を明らかにし、寿命の進化機構における栄養条件の役割を検証することを目的とした。ショウジョウバエを貧栄養培地で継代し続け、複数の実験集団を確立した。個体数を増やして表現型を解析するために、実験集団の一部を通常培地に戻して継代飼育を行った。第二世代以降の個体について、産卵数、発生速度、羽化後の体重、成熟速度、交尾に要する時間、寿命を測定した。対照群としては、通常培地のみで継代した集団を用いた。その結果、通常培地に戻した実験集団由来の個体は、寿命が長く、卵から成虫になるまでの成熟に要する時間や、成虫になってから身体の大きさが最大値に達するまでに要する時間が増大した。産子数は減少した。通常培地に戻してから4世代以上継代した個体においても、同様な表現型を示した。また、実験集団と対照群集団の個体を交配させて得られF1個体は両者の中間の表現型を示した。

これらの結果は、栄養制限によって引き起こされた表現型の変化はエピジェネティックスによって一時的に表れたものではなく、遺伝的な変化を伴っている可能性が示唆された。食事の質や量は人の健康や寿命と密接に関連している。これまで、マウス、ショウジョウバエ、線虫等のモデル生物において、適切な食餌制限(Diet restriction: DR)によって、有意に寿命が延長することが報告されている。栄養状態か良くないときには、生存期間を延はす生存戦略であり、生物の進化・適応と密接に関わっている可能性がある。本研究では、モデル生物であるショウジョウバエを用いて、貧栄養(DR)培地での継代飼育により、寿命や産子数、生殖期間などの適応形質にどのように影響を与えるかを検討した。Canton-S系統を用いて、AL条件、およびDR条件で継代飼育を行った。各条件下で約3年間50世代にわたって継代飼育を行い、各4系統を樹立した。これらを用いて、寿命測定、発生速度、行動の表現型を解析した。DR群の産卵数はAL群に比べて有意に少なかった。卵から羽化まで生存する個体数は有意に多く、生存率が高くなった。標準培地において卵から成虫になるまでに要する時間を2群間で比較したところ、DR群はAL群に比べて遅くなった。また、羽化直後のDR群の体重は有意にAL群より軽いが、その後次第に増加し、7日目でほぼ同じレベルになった。標準培地における寿命は、DR群がAL群に比べて有意に長寿命になっていた。DR群では、交尾時間がAL群に比べて平均約10%増加した。これらの結果は、DR群のショウジョウバエは、貧栄養培地で生存するために代謝の効率化が起こっていることを示唆した。長期食餌制限の適応的形質を明らかにできる初めての実験材料を確立したと言える。長寿命系統のさまざまな生理学的形質の表現型について、コントロールとの違いを明らかにすることができた。メタボローム解析も進行中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。複雑なメタボロームのデータを解析して、代謝的な変化について明らかにする。その基盤となっている遺伝子発現解析を進める。長寿命系統樹立のプロトコルを確立できた。長寿ショウジョウバエの寿命以外の表現型解析を行う。具体的には、代謝率(酸素消費速度)、生殖能力(産卵数)、成虫までの生存率、睡眠、自発行動などの評価を行う。また長寿の分子生理学的基盤を解明するために、メタボローム解析と遺伝子発現解析を進める。
骨代替材としてのセラミックスの応用に関する研究

顎骨再建に応用しうる人工材料すなわち骨代替用材料としてのセラミックスに関する骨組織親和性および応用3法に関する検討を動物実験的に検討中である.1)家兎下顎骨骨膜下にハイドロキシアパタイト顆粒およびTCP(リン酸三石灰)顆粒を埋入し,経時的に同材に対する骨組織の反応,特に材料界面における骨組織の付着造生の過程について,上記2種の材料間での差について検索中である.ハイドロキシアパタイトに対する骨組織の造生付着は比較的良好であり, TCPに比較して早期より骨付着が生じ,これに対しTCPでは,炎症反応の持続が比較的長く,骨付着が遅れる傾向にあることが分かった.2)同様の実験系にてハイドロキシアパタイト顆料, TCP顆粒をフィブリン糊と混合して埋入する実験を行なった.このフィブリン糊は,顆粒間の死〓閉鎖と顆粒填入時の操作性向上を目的として応用している.この顆粒-フィブリン糊混合物に対する骨組織の反応は,顆粒材質にかかわらず,炎症反応が少ない割に,骨形成速度の遅延がみられ,フィブリン糊を混和しない単独埋入に比較して,骨新生,造生,骨付着は少なくなる傾向が認められている.3)上記1),2)の実験ともに試料を経時的に観察しているが,テトラサイクリンラベリング法を用いた蛍光顕微鏡下観察では,顆粒周囲の新生骨梁の蛍光像は不規則であり,経時的にもリモブソングの所見が遅れる傾向にあり,材質間の差は認められていない.61年度の研究概要は、家兎下顎下縁部にTCP(第3リン酸カルシウム)焼結体ブロックおよびハイドロキシアパタイトブロックを埋入し、その骨組織親和性および骨形成状態について検討中である。家兎は一群三羽とし、術後1週、2週、4週、8週、12週、24週目に屠殺し、骨組織とブロックを一塊摘出し、固定を施した。すべての群に対し、テトラサイクリンの腹腔内投与を行ない2回法ラベリングを行なった。これらを樹脂包埋し、薄切ののち研磨標本とし、螢光顕微鏡XF-EFD2にて観察中である。またこの切片をColeH-E染色を施こし鏡見の予定である。この研究については現在検索段階にあり結果を詳細に報告するに至っていない。第2の実験として、顆粒状TCPを、家兎顎骨歯槽部に埋入する実験を行なった。実験動物数、実験計画は上記実験と同様であり、方法も同様である。この実験からは、術後1週、術後2週、術後4週目において、TCP顆粒の周囲および顆粒間の炎症性細胞浸潤所見が認められ、顆粒周囲および、顆粒間に骨の形成所見は能認められなかった。さらに長期の8週、12週、24週の所見は現在検索中であり結果の詳細を報告するに至っていない。第3の実験として顆粒状TCPを犬大腿骨皮質中に埋入し上述の実験と同様の方法で観察を行ない、術後4週頃よりTCP顆粒周囲および間隙に骨形成を認め、経時的に新生骨は増生した。テトラサイクリンラベリング像から、新生骨梁が、術後8週以降より経時的に層板構造化するリモデリング像が観察された。またTCP顆粒が4週以降経過時より吸収縮小する像を観察した。第3番目の実験に関しては日本口腔科学会総会(昭和61年)にて発表した。顎骨再建に応用しうる人工材料すなわち骨代替用材料としてのセラミックスに関する骨組織親和性および応用3法に関する検討を動物実験的に検討中である.1)家兎下顎骨骨膜下にハイドロキシアパタイト顆粒およびTCP(リン酸三石灰)顆粒を埋入し,経時的に同材に対する骨組織の反応,特に材料界面における骨組織の付着造生の過程について,上記2種の材料間での差について検索中である.ハイドロキシアパタイトに対する骨組織の造生付着は比較的良好であり, TCPに比較して早期より骨付着が生じ,これに対しTCPでは,炎症反応の持続が比較的長く,骨付着が遅れる傾向にあることが分かった.2)同様の実験系にてハイドロキシアパタイト顆料, TCP顆粒をフィブリン糊と混合して埋入する実験を行なった.このフィブリン糊は,顆粒間の死〓閉鎖と顆粒填入時の操作性向上を目的として応用している.この顆粒-フィブリン糊混合物に対する骨組織の反応は,顆粒材質にかかわらず,炎症反応が少ない割に,骨形成速度の遅延がみられ,フィブリン糊を混和しない単独埋入に比較して,骨新生,造生,骨付着は少なくなる傾向が認められている.3)上記1),2)の実験ともに試料を経時的に観察しているが,テトラサイクリンラベリング法を用いた蛍光顕微鏡下観察では,顆粒周囲の新生骨梁の蛍光像は不規則であり,経時的にもリモブソングの所見が遅れる傾向にあり,材質間の差は認められていない.
圧電性高分子被覆ファイバの開発とその応用

圧電性高分子、フッ化ビニリデン13フッ化エチレン共重合体〔P(VDF_<73>/TrFE_<27>)〕を光ファイバに溶融押出し法で厚さ75100μmに被覆した。この光ファイバをコロナ放電ポーリングで半径方向に分極処理して圧電性をもたせて、ファイバ位相変調器を作製した。圧電性高分子層を〓んで蒸着した内側・外側同心円筒電極に直流・交流電圧を印加して位相変調感度を調べて、以下の結論を得た。1.光ファイバとしてコア径4.2μm、クラッド径126μmおよびコア径4.0μm、クラッド径80μmの2種類を用いて、前者には高分子を厚さ85100μm、後者には7585μmに被覆して電圧感度を調べた。その結果理論予測どうりに、後者のファイバの方が直流電圧感度が大きく、4.03×10^<-5>rad/(V/m)/mが得られたが、これは前者のファイバに比べて約2倍大きい。2.交流電圧を印加して位相変調感度の周波数依存性を調べた。100Hz1KHzの低周波領域ではファイバの曲りやねじれによる多数の共振ピークが存在するが、全体として変調感度は大きい。1KHzを超えると感度は低下するがほぼ平坦な特性になる。低周波領域の電圧感度はほぼ理論値に近いが、高周波側では理論予測値よりも小さい。その理由としてファイバ被覆の状態、電極とリード線の接着上の問題が考えられる。3.1MHz以上の高周波領域では石英ガラスと高分子被覆層から成る2層構造の複合体として、半径方向(横方向)の弾性共振モードが存在することが理論と実験により明らかになった。特に50MHzまでの周波数範囲では7MHzと18MHzに2つの共振ピークが観測されたが、これは複合体モデルにおける基本(1次)と2次共振ピークに対応することが理論により確かめられた。フッ化ビニリデン13フッ化エチレン共重合体P(VDF_<73>/TrFE_<27>)を溶融押出し法により光ファイバ(コア径4μm,クラッド径80μm)に厚さ7585μmに被覆し、コロナ放電ポーリングにより半径方向に分極処理して圧電性を持たせた。この光ファイバに蒸着した同心円筒電極に電圧を印加して光干渉実験を行なうことにより光ファイバに誘起する位相変化を求めることができる。1.ポーリング長15cmで被覆層厚さ77μmのファイバサンプルでは直流電圧印加位相シフトとして、4.03×10^<-5>rad/(V/m)/mが得られた。これは従来得られている値に比べて約2倍大きく、理論予測値にほぼ近い値である。2.交流電圧印加による位相変調感度を精度良く調べるために、温度変化・振動等による環境外乱誘起ドリフトを補償するためのドリフト補償回路を試作し、それを光ファイバ干渉計に組込んで基本動作を確認した。それを用いて交流電圧を印加したときの位相変調特性を高精度で測定できる見通しを得た。3.1MHz以上の高周波領域ではファイバー被覆層複合体としての半径方向の弾性共振が存在することが明らかになった。測定した位相変調感度の高周波特性を説明するために、石英ガラスと圧電性共重合体被覆層から成る2層構造モデルについて理論的検討を行なった。4.2MHzから50MHzの周波数範囲で多数の半径方向(横方向)

共振ピークが存在することを理論と実験により確かめた。この内で基本(1次)共振と2次共振はそれぞれ5.6MHzと18.0MHzと計算されたが、これらの共振ピークは測定により求めた7MHzと18MHzに対応することを確認した。
血管新生、血管リモデリングの細胞分子薬理学的研究と創薬への応用

MAPキナーゼキナーゼキナーゼであるASK1の血管新生および血管リモデリングにおける役割について検討した。ASK1遺伝子ホモ接合性欠失マウス(ASK1ノックアウトマウス)とドミナントネガティブASK1の組換えアデノウイルスを用いて、in vivoの虚血モデルおよび培養血管内皮細胞を用いたin vitroの研究を行った。虚血により、酸化ストレス増加を介してASK1が著明に活性化され、それが白血球、マクロファージ、Tリンパ球などの炎症細胞浸潤やVEGF、MCP-1の発現を増加することにより血管新生が促進されることがわかった。また、その機序にASK1の下流にあるp38とJNKの関与が示唆された。さらに、Matrigel plug assay法により、アンジオテンシンIIによる血管新生を検討したところ、アンジオテンシンIIによる血管新生作用の機序にも、ASK1が関与していることがわかった。さらに、血管リモデリングの分子機序を明らかにするために、カフ留置やバルーン障害による血管肥厚モデルを作製し、ASK1の役割と機序について検討した。ASK1ノックアウトマウスとドミナントネガティブASK1を用いたin vivoおよびin vitroの実験から、酸化ストレスで活性化されたASK1がp38とJNKを介して平滑筋細胞の増殖や内膜への遊走を促進することにより、血管内膜肥厚に関与していることがわかった。一方、骨髄細胞のASK1の関与についても検討するために、野生型マウスとASK1ノックアウトマウス間で骨髄細胞移植をおこなったが、血管内膜肥厚の程度に影響はなく骨髄細胞の関与は少ないと考えられる。以上から、ASK1は血管新生や血管リモデリングの新たな治療標的分子として期待される。MAPキナーゼキナーゼキナーゼであるASK1の血管新生における役割について検討した。ASK1遺伝子ホモ接合性欠失マウス(ASK1ノックアウトマウス)において下肢虚血モデルを作製し、虚血後の血管新生、血管リモデリング及び血流回復の程度を、野生型(C57BL6J)マウスと比較検討した。ASK1ノックアウトマウスでは、レーザードップラー法による測定から野生型マウスと比較して下肢虚血後の下肢血流回復が有意に減弱していた。また、下肢の血管造影による検討から、下肢の血管新生もASK1ノックアウトマウスでは野生型マウスに比較して有意に減弱していた。さらにその機序を検討したところ、野生型マウスでは虚血下肢組織でASK1、およびMAPキナーゼのJNK、p38の著明な活性化がみられたが、ASK1ノックアウトマウスではASK1の活性はみられず、しかもJNK、p38の活性化も有意に減弱していた。さらに野生型マウスでは下肢虚血によりVEGFやMCP-1の発現やマクロファージ浸潤が著明に増加していたがASK1ノックアウトマウスではそれらも有意に減少していた。すなわち、下肢虚血ではASK1が活性化され、それがVEGFやMCP-1の発現を介して血管新生に関与していることがわかった。また、骨髄細胞の血管新生における関与についても現在検討中である。さらに、Matrigel plug assay法による血管新生を検討した。VEGF、MCP-1、アンジオテンシンIIそれぞれは血管新生作用があることが知られているが、ASK1の関与を検討するためにASK1ノックアウトマウスで検討した。これら血管新生作用を持つ因子すべてにおいてASK1ノックアウトマウスでは血管新生が著明に減弱しておりVEGF、MCP-1、アンジオテンシンIIによる血管新生には少なくとも一部ASK1が関与していると考えられる。ASK1ノックアウトマウス(ASK1-/-マウス)においては、野生型マウスと比較して下肢虚血後の血管新生の減弱と血流回復遅延がみられるが、その機序について詳細な検討を行った。

野生型マウスと比較してASK1-/-マウスにおいては、下肢虚血部位での白血球、マクロファージおよびTリンパ球の浸潤が著明に減少していた。また、虚血部位でのVEGF、MCP-1の発現も著明に減少していた。培養血管内皮細胞とドミナントネガティブASK1の組換えアデノウイルスを用いた実験から、活性酸素で活性化されるASK1がVEGFおよびMCP-1の発現増加に直接関与していることがわかった。さらに、マウス下肢虚血モデルにおいてMCP-1の中和抗体を投与したところ、血管新生は著明に抑制され、MCP-1の血管新生における関与が証明された。以上から、虚血により活性化されたASK1は炎症細胞浸潤、VEGFやMCP-1の発現増加を介して、血管新生を促進する。in vivoおよびin vitroの実験から、VEGF、MCP-1、アンジオテンシンIIによる血管新生作用の機序にも、ASK1が関与していることがわかった。さらに、血管リモデリングの分子機序を明らかにするために、カフ留置によるマウス血管肥厚モデルを作製したところ、野生型マウスに比べてASK1-/-マウスでは血管内膜肥厚が著明に減少していた。培養平滑筋細胞を用いた実験から、その機序として酸化ストレスで活性化されたASK1が平滑筋細胞の増殖や遊走を介して内膜肥厚に関与していることがわかった。一方、骨髄細胞のASK1の関与についても検討するために、野生型マウスとASK1-/-マウス間で骨髄細胞移植をおこなったが、血管内膜肥厚の程度に影響はなく骨髄細胞の関与は少ないと考えられる。以上から、ASK1は血管新生や血管リモデリングの新たな治療標的分子として期待される。
Botrytis cinereaの病原性に関与するβ−グルコシダーゼ

(1) m-RNAの調製:Botrytis cinerea7186株から総RNAをAcid Guanidinium-Phenol-Chloroform法により抽出した。Proteinase K処理によりRNaseを失活させた後、オリゴ(dt)セルロースカラムによりポリ(A)セレクションを行った。オリゴ(dt)セルロースカラム吸着画分よりm-RNAを得ることが出来た。(2)プライマーの調製:精製β-グルコシダーゼを用い、N末端は手動エドマン法、C末端はカルボキシペプチダーゼ法により各末端から8残基のアミノ酸の配列を決定した。このアミノ酸配列から塩基配列を推定し、それぞれ2024塩基対の長さのプライマーをデザインした。(3) cDNAの調製:Reverse transcription-PCR法(RT-PCR)により、cDNAの合成と増幅を行った。Reverseの反応はオリゴ(dt)プライマー,PCRは(2)で調製したプライマーを用いた。(4) cDNAライブラリーの作成:TAクローニングキットでcDNAライブラリーの作成を試みた。(5) 5'/3'RACE法でのcDNAの調製:RT-PCR法ではcDNAライブラリーを作成出来なかったので、このcDNAの調製を5'/3'RACE法で行い、TAクローニングキットでcDNAライブラリーの作成を試みた。その結果cDNAライブラリーの作成に成功した。(5)スクリーニング:本菌のβ-グルコシダーゼはX-gluで活性染色できるので、(4)のホワイトコロニーをレプリカ法でX-gIu添加培地にレプリカし、ブルーコロニーを選択した。その結果、10株のポジティブクローンを得ることが出来た。以上のことによりBotrytis cinereaのcDNAライブラリィーの作成とβ-グルコシダーゼのクローニングを行うことが出来た。
共役系有機・高分子ナノファイバーの創製：高導電性から超伝導体へ

再沈法を用いて、両親媒性およびカルバゾイル基を有するジアセチレン(それぞれ、Am-DA、Cz-DA)のナノファイバー(NF)を作製し、固相重合によるポリジアセチレン(PDA)へ変換した。いずれのPDA NFも改良型TaperedCell法を用いて、優れた配向薄膜とすることができた。Poly(Am-DA)NFは中空構造であるので、化学ドーピングは容易に可能と考えられる。一方、Poly(Cz-DA) NFは、その結晶構造の剛性の高さから、ヨウ素ドーピングを行った結果、結晶格子の崩壊が観察され、導電特性は不安定であった。さらに、超伝導性について、NIMSの連携研究者と検討を加えた。本年度は、再沈法により、合成した両親媒性ジアセチレン(Am-DA)およびカルバゾイル基(Cz基)を有するDA(Cz-DA)のナノファイバー(NF)の作製とその固相重合によるポリジアセチレン(PDA)への変換を行った。さらに、独自の移流集積法を用いたPDA-NFの配向薄膜化を達成するとともに、この配向薄膜に対してのヨウ素ドーピングの予備実験にも着手した。1.合成したAm-DAはDA部位の片末端がアルキル鎖長(炭素数:12)、もう一つの片末端はアルキル鎖(炭素数:8)を介してアミド基と2級アミノ基が結合した分子構造である。Am-DAのアミド基間に分子間水素結合が形成される。一方、Cz-DAはDA部位の両末端がCz基である。Cz-DAのCz基間には分子間π-π相互作用が誘起される。2.再沈法で作製したAm-DAおよびCz-DAのNFは良好な固相重合性を示し、Poly(Am-DA) NFの励起子吸収は青相から赤相へ相転移した。また、この相転移には明らかな固相重合温度の依存性が認められた。一方、Poly(Cz-DA) NFの励起子吸収は先鋭で、青相のみを与えた。4.メニスカス後退を利用した改良型TaperedCell法を考案し、Poly(Cz-DA) NFの配向薄膜の作製に成功した。基板傾斜角の最適化により、配向秩序度S = ca. 0.85を達成した。この値は液晶分子のS値に相当する。一方、水溶性高分子の添加による増粘作用は逆効果で、S値の減少が見られた。本年度は、昨年度に引き続き、再沈法および固相重合により作製した両親媒性ジアセチレン(Am-DA)とカルバゾイル基(Cz基)を有するDA(Cz-DA)のポリジアセチレン(PDA)ナノファイバー(NF)の配向薄膜に対してのドーピング実験を主に行った。配向薄膜は、メニスカス後退を利用した独自の移流集積法である改良型TaperedCell法で作製した。Poly(Am-DA) NF配向薄膜は、中空チャネル構造がドーパントの自己拡散層となるために化学ドーピングは容易に可能と考えられる。一方、Poly(Cz-DA) NF配向薄膜は、その結晶構造の剛性の高さから、ヨウ素ドーピングを行った結果、結晶格子の崩壊が観察され、導電特性は不安定であった。そこで、昨年度の「実施状況報告書(12.今後の研究の推進方策等)」に記載したように、「界面ドーピング」の手法も新たに導入した。Poly(Cz-DA) NF配向薄膜に適用する前に、ポリアルキルチオフェン(PAT)薄膜に対して、フッ化アルキルシラン(FTS)分子による界面ドーピング処理と導電特性を評価した。PAT配向薄膜にFTS分子を暴露すると、正電荷キャリアが生成し、導電性が発現した。これに対して、Poly(Cz-DA)のカルバゾイル基間の相互作用は極めて強いことから、界面ドーピングの効果は見られなかった。電子移動を伴う界面ドーピングを有効に機能させるためには、エッジオン構造からフラットオン構造に変換する必要がある。すなわち、Poly(Cz-DA) NF配向薄膜の長軸方向の配向度だけでなく、NFの短軸まわりの方位角(あるいは回転角)の制御が必要であることが新たに明らかとなった。超伝導体「Littleの励起子機構モデル」に基づいたCz基の選択光励起や電子線照射によるカスケード現象などについて、NIMSの連携研究者と検討を加えた。光・電子機能性有機・高分子材料化学本年度の達成目標は、結晶格子構造の剛性制御、配向薄膜の作製、ドーピングと導電率評価である。Poly(Am-DA)NFは両親媒性DAの分子構造由来のSoftな結晶格子を有する。固相重合過程で生じる永久歪みが蓄積された結果、PDA鎖の有効π-共役長が長い青相から短い赤相へ相転移する。

すなわち、結晶格子構造は若干Disorderとなる。一方、Poly(Cz-DA) NFはCz基間の強固な分子間π-π相互作用のために、Hardな結晶格子を取る。そのため、固相重合過程での相転移は生じない。このように、DA分子の合目的な構造設計により、対応して得られるPDAの結晶格子構造の剛性制御が可能なことを明らかにした。また、Poly(Am-DA) NFは中空構造を取っており、これは配向薄膜におけるチャネル構造(ドーパントの自己拡散層)としての機能が期待される。本来、Poly(Am-DA) NF配向薄膜においては、そのアルキル鎖部位をPDA主鎖間の中間相(ドーパントの貯蔵・拡散層)として想定した分子設計ではあったが、形成される中空構造とともに、二重のチャネル構造となり、高濃度のドーピングが期待される。一方、改良型Tapered Cell法の採用によって、非常に簡便にPoly(Cz-DA) NFの配向薄膜の作製に成功した。配向度は温度や湿度と関連するメニスカスの後退速度が大きな因子となり得るが、結果的に基板傾斜角に大きく依存したことは、この手法の制御性高さを示している。さらに、Poly(Cz-DA) NF配向薄膜のヨウ素ドーピングの予備実験に着手した。以上の研究成果および本年度の達成目標から、達成度は「概ね順調」と判断される。最終年度は、改良型Tapered Cell法によるPoly(Am-DA) NF配向薄膜の作製、各種のドナーおよびアクセプタードーパントの選択とドーピング条件の最適化(真空度や暴露時間など)、SEM/TEM(元素マッピングを含む)、SAXS、WAXS、XPS、IR、Raman分光などによるドーピング後の結晶格子構造解析、四端子法による導電度測定と作製プロセスへのフィードバックを系統的に推進する。一方、当初の研究計画調書には記載されていなかったが、界面ドーピングの手法も新たに導入し、検討を加える。いずれにしてもドープ量の正確な定量とドーピング後の結晶格子構造を介した電子構造の把握が極めて重要であり、導電機構の解明には必須であると考える。また、高ドープ状態におけるPDA NF配向膜の線形・非線形光学特性の評価(光消失スペクトルやPump-probe法)を行う。ドープされたPDA NF配向膜は「広義のハイブリッドナノ材料」であり、共役系高分子と無機物質とのヘテロナノ界面における光・電子的相互作用の理解に重要な知見を与える。さらに、超伝導体「Littleの励起子機構モデル」を念頭においたCz基の選択光励起や電子線照射によるカスケード現象の確認などは、特にNIMSの連携研究者との綿密な共同研究として、NIMSの共用施設やファシリティーの活用も含めて進める。最終年度、以上の研究計画を推進することで、当初の研究目的・目標の達成を図る。研究計画の変更は伴っていない。すなわち、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。未使用額は平成26年度請求額とあわせ、NIMSとの共同研究がより重要となる平成26年度の研究遂行に重点的に使用する予定である。
マダニ体内におけるバベシア原虫発育の分子基盤の解明と伝播阻止ワクチンの開発

バベシア原虫はマダニによって媒介される原虫の代表格であり、牛、馬、羊、犬など種々の動物に重篤な貧血を引き起こし、家畜・ペット産業に重大な損害をもたらす。本研究では、実験室レベルで全ライフサイクルの解析が可能なイヌバベシア原虫(B. gibsoni)とフタトゲチマダニを研究材料とし、マダニ体内におけるバベシア原虫発育の分子基盤の解明とバベシア原虫伝播阻止ワクチンの開発を目指して企画した。具体的達成目標として、1)マダニ体内ステージの各発育期のバベシア原虫の分離、2)マダニ体内ステージのバベシア原虫特異的表面分子の特定、3)マダニ体内ステージのバベシア原虫発育・増殖を阻害する伝播阻止ワクチンの開発などを掲げる。当該年度に得られた研究成果は、以下の通りである。1)犬バベシア(B. gibsoni)の動物実験感染系を確立した。4)マダニ体内におけるB. gibsoniの発育と特定遺伝子の発現を確認した。当初の計画通りに進展し、所期した結果が得られたため。今後、マダニ体内ステージに特異的に発現する分子を特定し、伝播阻止ワクチンの開発を試みる。