hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポリアミノ酸誘導体を用いた不斉反応場の構築と不斉光増感反応への応用

増感システムの構造については、NMR、UV、CDなどの各種スペクトルを用いて検討した結果、α-へリックス構造を有し、さらに溶媒極性に応じてヘリックス含量が変化することも確認した。・バンドル構造を有する光学活性増感システムを用いた不斉光増感反応の検討バンドル構造を有する増感システムを用いて、254nm光照射による(Z)-シクロオクテンのエナンチオ区別異性化反応について検討した結果、良好な収率で異性化反応が進行することが確認できた。また、溶媒極性を外部因子として用いることにより生成物のエナンチオマー過剰率の制御が可能となることを見いだし、これがエントロピー制御に基づくことを明らかとした。さらに、増感システム構造を最適化した系においては、生成物キラリティーさえも外部因子によりコントロール可能であることを見いだした。
保育者の力量形成におけるマイクロティーチングの研究

「保育者」とは幼稚園教諭や保育士などの総称であり、マイクロティーチング(MT)とは研修者が少人数を短時間保育し、研修監督者(監督者)とVTRで確認して修正点を明確にした後、同じ内容の保育を繰り返すという訓練方法である。保育科学生に対するMTの有効性は、申請者による30年以上の研究成果により明らかにされているが、現職者についてはモデルの提案に止まっている。これまでに培われたMTの実践方法や効果測定尺度を、研修に適用して力量形成を可視化し理論化する。さらに保育者自らがMTを実践して力量を向上することで、ストレスを低減して保育者効力感を高められるように、MTを用いた力量形成の画期的な方法を提示する。
HIV-1ウイルスRNA安定化宿主システムの解明

細胞に感染し宿主ゲノムに組み込まれたHIVの遺伝子はLTRプ白モーターによって発現を調節されている。宿主に組み込まれたHIV遺伝子は潜伏期にはLTRプロモーターがメチル化により発現が抑制され、顕在期には脱メチル化により活性化されることが明らかにされている。転写されたウイルスmRNAの5'端に存在するTARは高次構造を有し、TAR結合因子が転写調節に関与している。我々はCBPにPol IIをリクルートしCREB依存的な転写を活性化することが知られているRHAがTARに結合し、HIVの遺伝子発現に非常に重要な役割を果たしていることを報告した。我々はCREBを介した転写系においてHDACを含む転写抑制複合体の構成因子であるメチル化DNA結合因子MBD2がRHAと結合して転写を活性化し、メチル化されたCREは転写を抑制することから、MBD2がRHAまたはHDACというように結合因子によってプロモーターの転写の活性化と抑制を制御しうるのではないかという仮説を提唱した。そこでRHA/MBD2複合体がCREだけでなくHIVのLTRプロモーターにおいてもDNAメチル化依存的な転写制御に関与していると考え検討を行った。その結果CREと同様にMBD2はRHAと協調的に脱メチル化されたLTRプロモーターの転写を活性化し、メチル化されたLTRプロモーターの転写を抑制した。このことからHIV遺伝子のRHA/MBD2複合体を介したエピジェネティックな転写制御の可能性が示唆された。
高齢者のアクティブ・ライフの保持・増進と支援の方策に関する縦断的研究

平成4年に調査に参加した65歳以上のS市住民1,405人を観察コーホートに設定し、平成13年末までの転帰を調査した。性、年齢、支障、健康管理の状況、社会活動、生きがい、人とのつき合いはいずれも生命予後と密接な関連を示し、死因別には脳卒中、心疾患との関連が強かった。しかし、観察期間が長くなるにともない健康管理の状況、社会的、精神的要因との関連は弱くなる傾向をみとめた。社会的、精神的要因の変化と生命予後との関連を明らかにするため、平成4年、同10年の調査に参加し、6年間における社会的、精神的要因の変化が把握できたた741人を観察コーホートに設定して、社会的、精神的要因の変化とその後の3年間における生命予後との関連について検討した。社会活動に継続して参加していた者を1.0とする性、年齢、支障の変化、健康管理の状況、および他の社会的、精神的要因の変化を調整した死亡の相対危険度は、社会活動への参加を始めた者、参加を中止した者、全く参加しなかった者でそれぞれ1.4[95%信頼区間(CI)=0.5-4.4]、4.0(95%CI=2.1-7.7)、2.3(95%CI=1.3-4.2)であった。また人とのつき合いを困難と感じなかった者を1.0とする死亡の調整相対危険度は、困難と感じなくなった者、困難と感じ始めた者、継続して困難と感じていた者でそれぞれ0.9(95%CI=0.3-3.1)、1.7(95%CI=1.0-2.9)、6.6(95%CI=2.4-18.0)であった。生きがいをみると、生きがいを継続して持っていた者を1.0とする死亡の調整相対危険度は、生きがいを見つけた者、生きがいを喪失した者、継続して生きがいを喪失していた者でそれぞれ0.7(95%CI=0.3-1.9)、2.2((95%CI=1.4-3.4)、1.5(95%CI=0.7-3.3)であった。以上の成績は、支障、健康管理の状況とともに社会活動、生きがい、人とのつき合いなどの社会的、精神的要因は高齢者の生命予後の重要な予知因子であること、また社会的、精神的要因の変化、とくに低下は高齢者の生命予後に対して独立した危険因子となることを示唆するものである。平成4年度に調査し、有効回答のあった65歳以上のS市在住の一般高齢者1,405人(抽出率:21.0%)と市が民生委員を通じて把握しているひとり暮らし老人535人(93.9%)を観察コーホートに設定し、平成10年3月末までの動態を住民票の照会により調査を行った。

生存者は一般高齢者1,009人(71.8%)、ひとり暮らし老人393人(73.5%)であり、一般高齢者の中から50%を無作為抽出し、またひとり暮らし老人は全員を対象として、健康状態、障害度、社会・生活形態、家族・友人との交流、住居の状況、保健・医療・福祉サービスの利用状況などの変化について調査を行った。有効回答は一般高齢者、ひとり暮らし老人のそれぞれ403人(80.6%)、312人(79.4%)から得られた。Coxの比例ハザード・モデルを用いて生命予後と関連する要因を検討すると、一般高齢者、ひとり暮らし老人のいずれにおいても、コーホート設定時の年齢、健康状態、障害度は生命予後と正の関連を示し、一方、健康診査の受診や健康づくりの実践、社会活動への参加、生きがい感の保有は生命予後と負の関連を示した。また、ロジスティックモデルを用いて観察期間における健康状態、社会的活動の変化と関連する要因を検討すると、障害度の悪化、心疾患、あるいは関節炎などの関節障害の発症は健康状態の悪化と正の関連を示し、障害度の悪化、生きがい感の喪失、将来に対する不安の保有は社会活動の喪失と正の関連を示した。以上の成績は、身体的機能の低下とともに、精神的な要因の変化が高齢者のアクティブ・ライフの喪失と密接な関連を有することを示唆するものである。平成13年度、同14年度には上記の観察コーホートを対象として、高齢者の転帰、および身体機能、社会的状況などの推移を調査し、アクティブ・ライフの保持、および喪失と関連する要因について分析を行う。社会・生活形態、精神的要因の変化が高齢者の生命予後に及ぼす影響を明らかにするため、平成4年、同10年の調査に参加した65歳以上の741人を観察コーホートに設定して、平成13年末までの動態を住民票の紹介により調査を行った。そして、6年間における社会・生活形態、精神的要因の変化とその後の3年間における生命予後との関連について検討した。Coxの比例ハザードモデルを用いて、社会活動への参加の変化と生命予後との関連をみると、社会活動に継続して参加していた者を1.00とする年齢、性、身体機能の変化を調整した死亡の相対危険度は、社会活動への参加を始めた者、参加を中止した者、全く参加しなかった者でそれぞれ1.44[95%信頼区間(CI)=0.47-4.40]、4.03(95%CI=2.11-7.67)、2.31(95%CI=1.28-4.17)であった。また人との付き合いを困難と感じなかった者を1.00とする死亡の調整相対危険度は、困難と感じなくなった者、困難と感じ始めた者、継続して困難と感じていた者でそれぞれ0.88(95%CI=0.26-3.05)、1.73(95%CI=1.03-2.88)、6.62(95%CI=2.43-18.03)であった。生きがいの保有をみると、生きがいを継続して保有していた者を1.00とする死亡の調整相対危険度は、生きがいを持った者、生きがいを喪失した者、継続して生きがいを喪失していた者でそれぞれ0.72(95%CI=0.28-1.87)、2.22((95%CI=1.44-3.42)、1.46(95%CI=0.65-3.31)であった。以上の成績は、社会的、精神的要因の変化、とくに低下は高齢者の生命予後に対して独立した危険因子となることを示唆するものである。平成14年度には上記の観察コーホートとともに、平成4年度に設定した観察コーホートを対象として、高齢者の転帰、および身体機能、精神的、社会的状況などの推移を調査し、アクティブ・ライフの保持、および喪失と関連する要因について分析を行う。平成4年に請査に参加した65歳以上のS市住民1,405人を観察コーホートに設定し、平成13年末までの転帰を調査した。性、年齢、支障、健康管理の状況、社会活動、生きがい、人とのつき合いはいずれも生命予後と密接な関連を示し、死因別には脳卒中、心疾患との関連が強かった。しかし、観察期間が長くなるにともない健康管理の状況、社会的、精神的要因との関連は弱くなる傾向をみとめた。社会的、精神的要因の変化と生命予後との関連を明らかにするため、平成4年、同10年の調査に参加し、6年間における社会的、精神的要因の変化が把握できた741人を観察コーホートに設定して、社会的・精神的要因の変化とその後の3年間における生命予後との関連について検討した。
ユビキチン化酵素Fbxw7が癌ニッチで果たす転移抑制メカニズムの解明

癌転移のメカニズムは癌細胞自身の特性として研究されてきたが、近年、癌細胞を取り巻くニッチが癌転移に大きな影響を与えることが明らかになってきた。著名な癌抑制遺伝子Fbxw7もまた長らくの間、腫瘍細胞内での癌抑制因子としての観点から解析されてきた。しかし、Fbxw7は癌細胞だけでなくニッチを構成する骨髄由来細胞においても、癌転移を抑制する重要な因子であることが判明した。また、B型肝炎治療薬であるプロパゲルマニウムを様々ながん転移マウスモデルに投与し、薬が効く例と効かない例が存在することを発見した。末梢血循環腫瘍細胞量(Circulating tumor cells, CTCs)の測定:蛍光ラベルをしたE0771乳がん細胞を乳腺周囲脂肪に移植し、マウスの血液を採取して、蛍光を指標にCTCs量を測定する予定であったが、末梢血中にはほとんどCTCsの蛍光を検出することができなかった。・原発巣のニッチ及び転移巣の前転移ニッチの形成の確認:GFPラベルした骨髄を移植したマウスにE0771乳がん細胞を移植した。移植4日後から、肺にはGFP陽性の骨髄由来細胞が集積していた。また、野生型骨髄移植マウスと比較して、Fbxw7欠損骨髄を移植したマウスでは、肺へのGFP陽性骨髄由来細胞の集積が顕著だった。・他のがん細胞移植系におけるFbxw7骨髄欠損マウスの影響について:黒色細胞腫(B16F10)の経脾移植、および膵癌細胞(Pan02)の経脾移植、同所性移植、尾静脈移植をおこなったが、いずれもFbxw7骨髄欠損マウスにおける乳がん細胞移植のようながん転移の促進効果は見られなかった。末梢血循環腫瘍細胞量(Circulating tumor cells, CTCs)の測定において、蛍光ラベルをしたE0771乳がん細胞を乳腺周囲脂肪に移植し、マウスの血液を採取して、蛍光を指標にCTCs量を測定する予定であったが、末梢血中にはほとんどCTCsの蛍光を検出することができなかった。今後はマウスの全採血や蛍光タンパク質のqPCRによりCTCsを検出する予定である。われわれはこれまで、肺に集積したがん転移ニッチ細胞におけるFbxw7の低下がCCL2の上昇を介して転移を亢進することを見出した。この肺転移亢進は、CCR2のアンタゴニストであるプロパゲルマニウムによって抑制された。本年度は、Fbxw7低下およびプロパゲルマニウムが他の臓器への転移にも影響を及ぼすかを検証した。膵臓がんは特に予後不良の難治がんの1つであり、浸潤・転移能が非常に高い。われわれはB6由来の膵がん細胞であるPan02細胞の同所性移植実験および経脾移植実験をおこない、肝転移に対する影響を検証した。その結果、いずれの系においても骨髄由来がんニッチ細胞におけるFbxw7の欠損がPan02細胞の転移を亢進させることはなかった。B16F10メラノーマ細胞の経脾移植実験においても、Fbxw7の欠損が転移を亢進させることはなかった。尾静脈移植によるB16F10細胞の肺転移実験においてはFbxw7の欠損が転移を亢進させるため、肺転移ニッチと肝転移ニッチはニッチ細胞の変化の影響が異なることが推測された。次に肝転移系においてプロパゲルマニウムが肝転移を抑制するかの検証をおこなった。その結果、Pan02細胞に転移抑制効果は見られなかった。一方で、B16F10細胞やB16F1細胞においては肝転移抑制効果が見られた。この結果から、プロパゲルマニウムの転移抑制効果にはがん細胞により異なることがわかった。1生着促進因子or生着抑制因子(以下、分子a)の同定:ニッチ細胞をソート、培養し、培地中の分泌因子をサイトカインアレイにより解析する。すでに取得している末梢血の液性因子変動データと合わせ、生着促進因子or生着抑制因子の候補因子(分子a)を決定する。2分子a分泌細胞の同定:がんニッチには多種多様な骨髄由来細胞が含まれ、がん転移を促進もしくは抑制している。ニッチ細胞を表面マーカーで分画し、分子aを発現する細胞を特定する。特定した細胞特異的なFbxw7欠損マウスを作製し、腫瘍細胞の転移巣での生着の亢進がみられるか確認する。3生着亢進メカニズムの同定:分子aが転移先での生着を亢進させる分子メカニズムを検証する。この場合、がん細胞に直接作用する場合と、他のがんニッチ細胞に働きかけ、腫瘍が浸潤・生着する環境を整える場合が考えられる。分子aの既知の知見に基づき、考えるメカニズムを検証する。4分子メカニズムの決定:分子aがFbxw7低下により発現が変動する分子メカニズムを検証する。ユビキチンリガーゼFbxw7の欠損により基質のいずれかが分解できない結果、転移の亢進につながるものと推測される。

ニッチ細胞において機能する基質のスクリーニングをおこなう。28年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍生物学28年度が最終年度であるため、記入しない。
植物免疫機構の転用によるウイルス誘導性免疫不全

植物は,病原体の侵入を認識し,一連の防御反応を引き起こす免疫機構をもっている.活性酸素種産生酵素RBOHタンパク質は植物免疫における鍵因子の一つである.本研究では,植物ウイルスが自身の増殖のためにRBOHタンパク質をハイジャックすることを見出し,その分子機構の解析を行った.さらに,植物ウイルス感染が宿主免疫システムに干渉することを明らかとした.本申請研究では,植物免疫における鍵因子RBOHタンパク質がウイルスによって転用される機構を明らかとすることで,ウイルス誘導性免疫不全の実態に迫ることを目的としている.本目的の達成にあたり,red clover necrotic mosaic virus (以下,RCNMV)をモデルウイルスとして計画を進めた.平成27年度に行った解析から,RCNMV誘導性RBOH依存的ROSバーストにおいて,ウイルス複製酵素タンパク質p27に加えて,宿主植物由来の因子であるカルシウム依存性タンパク質キナーゼ(以下,CDPK)が必要であることを明らかとした.さらに,CDPKは(1)p27,RBOHの両者とin vivoにおいて相互作用し,3者複合体を形成する,(2)RBOHタンパク質をリン酸化し活性化する性質を持つ,(3)RCNMVの増殖に必要である,ことを示すデータを得た.つまり,RCNMVはCDPKを介してRBOHタンパク質を活性化し,ウイルス増殖のために転用していると考えられた.また,相互作用に関わるドメイン解析から,RBOH, CDPKそれぞれについて,p27との相互作用に必要な領域を絞り込んだ.興味深いことに, p27はフラジェリンエピトープ(flg22)誘導性のROSバーストを抑制する一方で,flg22誘導性のMAPK活性化には影響を及ぼさなかった.従って,p27による植物免疫抑制において特異的に標的となるシグナル経路の存在が示唆された.p27誘導性のROS産生に必須の新規宿主因子であるCDPKの同定に成功した.CDPKの細胞内局在および生化学的解析から,RCNMVはp27を介してRBOH・CDPKを協働し,宿主植物のROS産生機構を転用することが明らかとなった.また,当初予定していたp27側に存在するRBOHとの相互作用に必須のアミノ酸残基の同定には至っていないものの,RBOH,CDPKのそれぞれについて,p27との相互作用に必要な領域の絞り込みは順調に進んでいる.さらに,flg22誘導性免疫アウトプットのうち,p27による影響を受けるものと受けないものをそれぞれ同定することに成功し,ウイルス誘導性植物免疫不全の全体像の把握に向けて,順調に進展していると考える.本申請研究では,植物免疫における鍵因子がウイルスによって転用される機構を明らかにすることで,ウイルス誘導性免疫不全の実態に迫ることを目的としている.本目的の達成のために,red clover necrotic mosaic virus (以下,RCNMV)をモデルウイルスとして計画を進めた.平成28年度に行った解析から,RCNMV感染はフラジェリンエピトープ(flg22)誘導性MAPキナーゼ活性化を抑制する一方で,キチン誘導性MAPキナーゼ活性化を促進することが明らかとなった.また,平成27年度より着目しているカルシウム依存性タンパク質キナーゼ(以下,CDPKiso2)は,RBOHBおよびRCNMV複製酵素タンパク質p27と三者複合体を形成し,p27誘導性ROSバーストにおいて必須の宿主因子であることが明らかとなった.興味深いことに,CDPKiso2はflg22誘導性MAPキナーゼ活性化に対して負に,キチン誘導性MAPキナーゼ活性化に対して正に作用することが明らかとなった.以上の結果は,CDPKiso2がRCNMV感染時に見られる免疫撹乱のハブ因子として機能することを示唆する.さらに,p27誘導性ROSバーストに関わる宿主因子のさらなる探索を行い,3量体Gタンパク質βサブユニット(以下,Gβ)を同定した.GβのRCNMV複製における機能解析から,GβはCDPKiso2と同様に,RBOHB・p27と相互作用し,RCNMV増殖に重要な役割を持つ宿主因子であることがわかった.また,Gβはp27によってウイルス複製の場である核近傍の小胞体膜由来アグリゲート構造へリクルートされることが共焦点顕微鏡を用いた観察から明らかとなった.以上の結果から,CDPKiso2に加えて,GβもRCNMV感染時に見られる免疫撹乱において何らかの役割を担っている可能性が浮上した.植物は,病原体の侵入を認識し,一連の防御反応を引き起こす免疫機構をもっている.活性酸素種産生酵素RBOHタンパク質は植物免疫における鍵因子の一つである.本研究では,植物ウイルスが自身の増殖のためにRBOHタンパク質をハイジャックすることを見出し,その分子機構の解析を行った.さらに,植物ウイルス感染が宿主免疫システムに干渉することを明らかとした.p27とRBOH間の相互作用に関わるドメイン解析を継続する.また,平成27年度に同定したCDPKを新たに加え,3者間相互作用に必要なドメインの同定を目指す.相互作用に影響のある変異体の免疫応答アウトプット解析を行う.p27によるflg22誘導性植物免疫抑制の全体像を明らかとするために,p27存在時におけるflg22誘導性のカロース蓄積およびMAPK下流に位置する防御応答遺伝子発現を解析する.28年度が最終年度であるため、記入しない。植物病理学28年度が最終年度であるため、記入しない。
浚渫粘土埋立地盤に対する鉛直排水工と地下水位低下を併用した圧密促進工法の研究

航路や河川の整備・維持のために生じる浚渫粘土は,臨海部の人工島を処分場として埋め立てられる場合が多い。この浚渫粘土の圧密促進のために鉛直排水工としてプラスチックボードドレーン(PBD)がよく用いられているが,通常の沖積粘土とは異なり,浚渫粘土の圧密は粘土の自重が主体となって生じる。しかし,このような自重圧密場におけるPBDによる圧密促進効果は不明であり,またドレーン打設地盤の圧密過程を解釈するのに通常用いられるBarron解の適用性も不明である。本研究では,まずPBDを打設した浚渫粘土地盤の自重圧密過程における圧密促進効果を遠心模型実験で調べ,PBDの換算ドレーン直径の算定方法,ドレーン幅とピッチの効果,層厚の影響を検討し,これらを既存の圧密理論解を用いて解釈した。次に,粘土層下面の地下水位を低下させる工法を併用して,浚渫粘土地盤をさらに圧密促進する工法の効果とそのメカニズムを検討した。本研究で得られた結論は,1)初期含水比が高い粘土地盤ほど,一次元の自重圧密進行が主体となるため,ドレーンによる圧密促進効果は現れにくい,2)PBDの換算ドレーン直径は,ドレーン周長を直径に換算する式が妥当である,3)PBDのようにドレーンが粘土の沈下に追随して変形する場合は,変形しない場合よりもやや圧密速度が速くなる,4)自重圧密場では,Barron解は実験値に全く合わず,ドレーンピッチの効果を過大評価し,ピッチが大きいほど圧密速度を過小評価する。5)Barron解と一次元自重圧密解を合成する解は,実験値に比較的よく合い,現状では実用的な解と考えられる。一方,地下水位低下を併用した場合には,より大きな圧密促進効果が得られた。しかし,ドレーン内の間隙水圧が小さくなるため,粘土に側方変形が生じて側面の剥離や中央部の陥没現象が生じ,一次元の圧密変形とはならず,今回の実験では,地下水位低下分が有効応力として増加する現象を確認することはできなかった。臨海部の埋立地は,航路や河川の整備・維持のために生じる浚渫粘土で埋め立てられる場合が多い。この浚渫粘土の圧密促進のために,プラスチックボードドレーン(PBD)による鉛直排水工と地下水位低下を併用した新しい圧密促進工法が開発され,試験工事でその有用性が確認できた。しかし,浚渫粘土ような自重圧密が卓越する場におけるドレーン効果の不明確さ,地下水位低下によって浚渫粘土内に発生する負圧の不明確さ,鉛直排水工の効果が及ばない表層部の処理などの問題を残している。そこで本研究は,この工法による浚渫粘土地盤の圧密のメカニズムおよび表層部の圧密促進も含めたより効率のよい工法に発展させる手法を遠心模型実験によって開発することを目的としている。本年度では「浚渫粘土の自重圧密場における鉛直排水工による圧密促進効果」を調べる研究を行った。粘土の含水比150300%,層厚1020cm(100gの遠心場で1020mに相当)を対象とし,まず,基本条件としてサンドドレーンのような円筒ドレーンの直径とピッチを変えた実験を,次に,PBDのような帯状ドレーンの幅とピッチを変えた実験を行い,その圧密促進効果を調べた。

これらは粘土地盤内にドレーンを固定した条件で行ったが,さらに,実地盤と同様に粘土の沈下変形に追随する条件で帯状ドレーンのピッチを変えた実験を行った。これらの結果から,ドレーン直径や幅の効果,帯状ドレーンを円筒ドレーンに換算する手法,ドレーンの固定条件と追随条件の違いが見いだされた。また,これらの結果を既存の圧密理論と比較し,自重圧密場には一般に使われるBarron解は不適切であること,自重圧密を考慮した一次元圧密解と合成した解であれば,かなり実験結果を説明できることなどが見いだされた。航路や河川の整備・維持のために生じる浚渫粘土は,臨海部の人工島を処分場として埋め立てられる場合が多い。この浚渫粘土の圧密促進のために鉛直排水工としてプラスチックボードドレーン(PBD)がよく用いられているが,通常の沖積粘土とは異なり,浚渫粘土の圧密は粘土の自重が主体となって生じる。しかし,このような自重圧密場におけるPBDによる圧密促進効果は不明であり,またドレーン打設地盤の圧密過程を解釈するのに通常用いられるBarron解の適用性も不明である。本研究では,まずPBDを打設した浚渫粘土地盤の自重圧密過程における圧密促進効果を遠心模型実験で調べ,PBDの換算ドレーン直径の算定方法,ドレーン幅とピッチの効果,層厚の影響を検討し,これらを既存の圧密理論解を用いて解釈した。次に,粘土層下面の地下水位を低下させる工法を併用して,浚渫粘土地盤をさらに圧密促進する工法の効果とそのメカニズムを検討した。本研究で得られた結論は,1)初期含水比が高い粘土地盤ほど,一次元の自重圧密進行が主体となるため,ドレーンによる圧密促進効果は現れにくい,2)PBDの換算ドレーン直径は,ドレーン周長を直径に換算する式が妥当である,3)PBDのようにドレーンが粘土の沈下に追随して変形する場合は,変形しない場合よりもやや圧密速度が速くなる,4)自重圧密場では,Barron解は実験値に全く合わず,ドレーンピッチの効果を過大評価し,ピッチが大きいほど圧密速度を過小評価する。5)Barron解と一次元自重圧密解を合成する解は,実験値に比較的よく合い,現状では実用的な解と考えられる。一方,地下水位低下を併用した場合には,より大きな圧密促進効果が得られた。しかし,ドレーン内の間隙水圧が小さくなるため,粘土に側方変形が生じて側面の剥離や中央部の陥没現象が生じ,一次元の圧密変形とはならず,今回の実験では,地下水位低下分が有効応力として増加する現象を確認することはできなかった。
口腔内神経堤幹細胞の採取部位別生物学的共通点と相違点を解明する次世代再生医学研究

多くの顎口腔組織由来幹細胞は神経堤幹細胞の特徴を有している。これらは、一見同じ表現型を示しているがその違いは明らかになっていない。同一患者より歯乳頭、歯根膜および口腔粘膜を採取し、由来細胞を単離した。各組織幹細胞の幹細胞生物学的検討を行った。各組織において神経堤幹細胞マーカーおよび神経堤マーカーの発現を認めた。各組織由来細胞の表面マーカー解析では、ほぼ同様の表現型を示した。sphere形成を行い、幹細胞を純化し、その細胞集団は、nestin+/CD44+細胞集団であり、神経堤関連遺伝子(SNAI1、SNAI2、Msx1、Sox9およびHes1)の発現を認めた。マイクロアレイの結果、各組織間の神経堤関連遺伝子に差は認められなかったが、ある種の遺伝子にて歯乳頭、歯根膜および口腔粘膜由来のsphere形成細胞における遺伝子発現の異なる遺伝子を見出した。その結果、歯乳頭と歯根膜が非常によく似た遺伝子の発現パターンであることを見出した。現在、詳細な検討を行っている(投稿準備中)。各組織由来細胞から形成されたsphere形成細胞は、神経堤細胞系統である硬組織形成細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、平滑筋細胞および神経細胞系統へと分化誘導実験を行い、すべての細胞がこれらの神経堤細胞系統へと分化することに成功した。その中で、特に硬組織形成細胞ならびに脂肪細胞分化において顕著な分化の違いを見出した。歯乳頭および歯根膜細胞では硬組織形成細胞への分化は著名であるが、一方で脂肪細胞分化能が低く、口腔粘膜細胞では、硬組織形成細胞への分化能は非常に低いが、脂肪細胞分化能は高い事を見出した。歯の発生には神経堤由来の細胞が大きく関与している。現在までに報告されている神経堤幹細胞の分離方法は非常に複雑であり、非常に高額な機器を用いなければならないのが現状であった。以前の報告で神経幹細胞と同様に皮膚由来、骨髄由来の神経堤幹細胞でも無血清培地下にb-FGFとEGFを添加させ、浮遊培養することでNeurosphare形成を認め、幹細胞が濃縮されることが示唆されている。そこで、われわれは、neurosphere法を用いてヒト根未完成歯根尖部歯髄幹細胞およびヒト口腔粘膜幹細胞の簡便な分離方法に関して報告した(Stem Cell Res Therap, 2012, Stem Cells Transl Med, 2016)。一見、これらはそれぞれの細胞を見ただけでは神経堤由来の細胞であり、分化能も神経堤細胞系統への分化が認められることから、同じ神経堤幹細胞にカテゴライズされているが、実際にこれらの細胞生物学的に実験していると、その違いが多分に存在している。今までにこれらを同一条件で比較している報告はない。現在までに、われわれが凍結保存している細胞を用いて、幹細胞分離方法に関しては至適細胞数、培養日数を再評価し、分化誘導方法に関しては、数種類の誘導方法や商品化されている分化誘導培地などでの比較を行い改善を行っている。さらに、今後は根未完成歯根尖部歯髄、歯根膜および口腔粘膜由来の神経堤幹細胞の違いを評価する為、定量方法に関しても検討した。個人差のない分化誘導法の確立と定量方法を模索している。さらに、新たな研究計画の立案と倫理委員会等の申請に関して時間を要している。再生医療に用いる幹細胞は、簡単に大量の細胞を単離することが重要である。われわれはこのsphere分離法を用いてヒト歯髄および口腔粘膜から、神経堤幹細胞を単離することに成功した。本手法は、高額機器や煩雑な分離操作なくして簡便に幹細胞集団を単離できる非常に有用な手法である。歯髄および口腔粘膜由来sphere形成細胞は一見同じ表現型を示すが、分化能に違いがあることが明らかとなった。再生医療においては、同系統の組織幹細胞であっても、ターゲットとする組織に適切に分化しやすい細胞でなければならない。現在までに各口腔組織のsphere分離法で単離された細胞集団の共通点と相違点を詳細に解析した報告はない。そこで本研究では、同一患者の智歯抜歯時に採取される歯乳頭組織、歯根膜組織および口腔粘膜組織を用いて、幹細胞生物学的に検討を行い、sphere分離法によって単離される各種ヒト口腔組織幹細胞の違いを明らかにし、それぞれの最適な再生組織が何であるのかを明らかにすることを目的とする。ヒト抜去歯より採取した歯乳頭組織、歯根膜、口腔粘膜組織よりRNAを抽出してRT-PCRを行っところ、Nestin, CD44, Slug, Snail, Msx1の発現を認めた。また、組織学的評価では、NestinとCD44の共陽性領域を確認した。したがって、すべての組織には神経堤幹細胞用細胞が存在していることが示唆された。それらの組織から、初代培養を行い、すべてのサンプルから効率よく細胞を得ることに成功した。それらの増殖曲線ならびにコロニー形成能を検討し、それぞれの特徴を見出した。歯乳頭組織

由来、歯根膜由来および口腔粘膜由来細胞は、Nestin, CD44共陽性細胞の存在を確認し、これらは間葉系幹細胞マーカーであるCD29, CD73, CD90は陽性、造血細胞マーカーであるCD34, CD45は陰性であった。これらの細胞を、われわれが確立した顎口腔領域の神経堤幹細胞用細胞の分離方法である無血清培地下にb-FGFとEGFを添加させ、浮遊培養するNeurosphare法を用いてSphere形成細胞を得た。3種類の組織由来のSphere形成細胞は細胞形態、Sphere細胞塊は肉眼的には区別することはできなかった。マイクロアレイ解析の結果、それぞれに特徴的な遺伝子の発現を見出した。3種類のSphere形成細胞を神経堤細胞系統である骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、平滑筋細胞および神経細胞系統へと分化誘導し、すべての系統への分化能を確認した。3組織間で発現の異なる遺伝子はそれぞれの組織を決定できる鍵となる可能性があるため、今後これらの遺伝子の発現に関して詳細に検討する予定である。さらに、分化誘導の結果、それぞれの組織において分化しやすい系統があることが判明し、分化能に関しても定量解析を行っていく予定である。多くの顎口腔組織由来幹細胞は神経堤幹細胞の特徴を有している。これらは、一見同じ表現型を示しているがその違いは明らかになっていない。同一患者より歯乳頭、歯根膜および口腔粘膜を採取し、由来細胞を単離した。各組織幹細胞の幹細胞生物学的検討を行った。各組織において神経堤幹細胞マーカーおよび神経堤マーカーの発現を認めた。各組織由来細胞の表面マーカー解析では、ほぼ同様の表現型を示した。sphere形成を行い、幹細胞を純化し、その細胞集団は、nestin+/CD44+細胞集団であり、神経堤関連遺伝子(SNAI1、SNAI2、Msx1、Sox9およびHes1)の発現を認めた。マイクロアレイの結果、各組織間の神経堤関連遺伝子に差は認められなかったが、ある種の遺伝子にて歯乳頭、歯根膜および口腔粘膜由来のsphere形成細胞における遺伝子発現の異なる遺伝子を見出した。その結果、歯乳頭と歯根膜が非常によく似た遺伝子の発現パターンであることを見出した。現在、詳細な検討を行っている(投稿準備中)。各組織由来細胞から形成されたsphere形成細胞は、神経堤細胞系統である硬組織形成細胞、脂肪細胞、軟骨細胞、平滑筋細胞および神経細胞系統へと分化誘導実験を行い、すべての細胞がこれらの神経堤細胞系統へと分化することに成功した。その中で、特に硬組織形成細胞ならびに脂肪細胞分化において顕著な分化の違いを見出した。歯乳頭および歯根膜細胞では硬組織形成細胞への分化は著名であるが、一方で脂肪細胞分化能が低く、口腔粘膜細胞では、硬組織形成細胞への分化能は非常に低いが、脂肪細胞分化能は高い事を見出した。倫理委員会の承認の下、in vitro下での培養実験、根尖部歯髄組織由来、歯根膜由来および口腔粘膜由来のSphere形成細胞の網羅的遺伝子解析を行い、その違いを明らかにする。
有用単鎖抗体遺伝子の生体外大規模発現検索システムの構築

まず、小麦胚芽抽出液を用いた無細胞蛋白質合成系における活性型anti-HSA scFvの発現の効率化について種々の検討を行った。この検討の中で、(1)合成系内では合成産物のC末端が非常に不安定であり、合成直後に分解されること、(2)分解には小麦胚芽中のcarboxypeptidaseが関与していること、(3)carboxipeptidaseの特性、を明らかにし、C末端の分解を防ぐことに成功した。この一連の成果は、原著論文としてJ. Biotechnol. Bioeng.誌に掲載された。次に系内で生産されたanti-HSA scFvの活性化条件について検討した。この結果、(1)scFvの70%以上は可溶性蛋白質として生産される、(2)抗原結合能の増大には、酸化的な条件となるよう翻訳反応終了液を希釈・酸化する必要がある、等の知見が得られた。活性化された単鎖抗体は効率よく抗原分子と結合し、簡便な検出系で検出可能であった。次にフォールディング能向上変異体の取得を目的とした検討を行った。scFv遺伝子全領域にわたってランダム変異を導入し、緑色蛍光蛋白質との融合蛋白質として大腸菌内で発現させ、より強い蛍光シグナルを与えるscFv変異体を取得した。現在、これらの変異体から高い抗原結合能を保持しているものを選び、これらを鋳型として再び変異導入を行い、無細胞蛋白質合成系を用いた迅速発現系により結合速度が増大したクローンを検索している(未発表)。単鎖抗体(single chain Fv、scFv)は、抗体分子の抗原認識部位であるV_IIとV_Iの2つの可変領域を柔軟なペプチドリンカーで連結した人工的な抗体分子である。scFvは、ハイブリドーマによって生産されている元の天然型抗体分子よりも遺伝子組換え菌を用いた生産が比較的容易であるなどの利点を有し、診断・治療への応用が非常に期待される分子である。しかしながら、scFv蛋白は組換え菌では多くの場合不活性な封入体の形で生産されるため、scFvライブラリの機能検索は容易ではない。本研究では、scFv遺伝子ライブラリの発現・機能探索システムを、小麦胚芽抽出液を用いた無細胞蛋白質合成系を利用して構築する事を試みた。モデルscFvとして、糖尿病の初期マーカー蛋白質であるヒト血清アルブミン(HSA)に対する特異抗体から得られたscFvを用いた。本年度の検討により、scFv蛋白そのものは合成系内で非常に安定であるが、C末端側に融合した検出用エピトープタグの安定性が非常に低いことがわかった。この融合蛋白質の安定化を試みたところ、cMycタグの採用、プロテアーゼ阻害剤の添加、C末端の配列最適化により、エピトープタグの安定性を飛躍的(数倍程度)に増大させる事ができた。この結果、抗原に結合したscFv分子の検出が容易になった。一方、さらに抗原結合能が向上したscFv分子を効率よく取得するため、蛍光蛋白質(GFP)との融合蛋白質として発現させ、scFv-GFPの発する蛍光により検出することを試みた。野生型GFPは不溶性となりやすく、蛍光中心の形成に非常に時間がかかるため、このシステムに用いるのは不適切である。このため、進化工学的手法を用いて37°C、高発現条件下でのフォールディング能、蛍光中心形成能が劇的に向上したGFP変異体を作製した。
問題解決型学習法を主体とした思春期健康支援プログラムの開発

思春期にある人たちが、自分の性行動をコントロールして健康に過ごしていくことができることを目標にした健康支援プログラムの開発を目的とした。A市との思春期保健事業と連携し高等学校において実施した。今回のプログラムとして、シナリオ(問題解決型学習)を用いたピア教育を計画し、講義のみ授業と比較をした。ピア教育に参加した対象の8割以上が問題解決思考ができたことが示唆された。しかし、安全に性行動をするための自信をあげる効果は、どちらのプログラムも確認されなかった。また、知識の定着は、ピア教育を取りいれた形式よりも講義形式のほうが効果がある可能性が示された。プログラム開発と平行して、健康支援プログラム実施するためのフィールドを決定するために、県を通じて研究協力依頼を市町村に行った。結果、茨城県内の一市町村と連携し思春期の健康支援プログラムを実施することとなった。連携する市町村では、すでに10年間、小学校から高校生を対象とする性教育を実施している。今回の研究では、既存のプログラムを修正していくのではなく、他に新たな健康支援プログラムを展開し評価することで了解が得られた。将来的には、これらを一体化していく計画である。最初に実施するプログラムは、研究者の研究および教育経験を生かして、高校生女子を対象として、月経および月経随伴症状から自分自身の健康を見直し、健康に過ごすための対処をそれぞれが考案して実行するものとした。教育方法としては、文献検討の結果から、大学生のピアリーダと協働しながら問題解決型学習方法(PBL)を基盤としてライフスキル教育の考え方も取り入れ進めていくことした。ライフスキル教育の考え方を組み入れることで、適切な自己認識に立った意思決定・問題解決が期待される。プログラムの評価は、Donabedian(1987)の質の評価方法を基に実施していく。ピアリーダーの養成については、学生で履修している科目も組み入れて実施しプログラムを構築した。このプログラムにおいてもライフスキル教育の考え方を取り入れた。現状の思春期健康教育の評価については、文献検討が終了した。これについては、学会発表していく予定である。なお、実際に思春期教育に携わっている人たちからのインタビューについては、継続し実施していく予定である。思春期健康支援プログラムの開発にあたり、現状のプログラムの評価を実施した。小学校10校(小学校3年生17クラスと保護者、小学校6年生6クラス)、中学校4校、高等学校2校(10クラス)で性に関する教育を実施した。小学校3年生では、「いのちの大切さ」をテーマとして担任とともに授業展開するとともに、授業後、保護者の方に性教育の意味、思春期における性教育や子どもとの接し方について話をし質問を受けた。小学校6年生では性における自己決定ということで喫煙を取り上げ、自分で決めることや誘われたときの断り方などについてグループワークを取り入れながら授業を行った。中学校では、恋愛とHIVをテーマに妊娠や性感染症に関する講演を従来から講演をしている講師の先生依頼し行った。高等学校では、妊娠と性感染症予防をテーマにクラスごとの授業を実施した。授業の評価については、今までは特段していない現状があった。小学校では感想文(保護者も含めて)、中学校では知識の確認および感想であった。学校側へも次年度以降は、研究的視点も入れて授業評価を実施していきたいことを伝え、可能な限り協力するという回答であった。感想文等については分析途中であるが、小学校3年生の保護者からは、人間関係という視点からの性教育についての新たな認識、子どもたちと接し方について再考することなど、前向きな意見が寄せられた。平成19年度評価を研究フィールドの市の健康増進課の担当者と実施し、次年度は授業評価に力をいれていくことと、市としても教育委員会との協力をより強くして事業展開していくこととなった。思春期の健康教育の評価については、第26回日本思春期学会学術集会にて発表をした。高等学校において、大学生をピアとする参加型i授業(A高等学校253名)を実施し、学年一斉に講義をする形式(B高等学校278名)との比較を行った。双方の形式の授業においても妊娠および性感染症予防についての知識を講義した。大学生ピアによる授業では、今後のライフスタイルを考え、現在、妊娠することを避ける必要があることについての認識を高めることを意図した。結果、妊娠および性感染症予防に関する知識は、双方の形式において有意に授業後高くなっており、特に、講義形式での授業においてより高い知識獲得が示された。また、妊娠しないことや性感染症を予防するための行動に対する泊信は、どちらの授業形式においても授業前後で有意差が認められなかった。これらの理由としては、妊娠や性感染症を完全に予防することは難しいという'ことが挙げた。授業によって、予防をすることの難しさは理解できても、実際に予防するための行動をする自信にまでつながっていないと考えられた。

また、生徒はピアとの授業の有効性を評価していたが、これらの授業が認識の変容へとつがっていることは確認できなかった。生徒がどのように問題を捕え、思考し認識したかを検討しプログラムを修正していく必要性が示唆された。その他、思春期健康支援の視点から、小学校における親子性教室を評価した。結果、保護者が授業に参加することでの性教育のきっかけとしてのメリットが示された。また、保護者は盛況の必要性は理解しているが、具体的にどのように家庭で関わる必要があるかがわからず負担感が強くしており、思春期前の子どもを持つ保護者への支援の必要性も示唆された。
動物ゲノム複製開始点におけるRNAの新規機能の探求

遺伝子の本体であるDNAを複製するという生体反応は細胞増殖に必要な過程の中でも特に重要なものの1つである。本研究では、動物細胞におけるDNA複製の開始で働くORCというタンパク質複合体の機能解析を進めた。特に新規機能であるRNA結合活性に着目した解析を進めた結果、RNA結合活性がGU-rich RNAに特異的であること、その結合活性がORC複合体を構成するORC1サブユニットに存在することを明らかにした。さらに、ORC1の中のRNA結合ドメインの存在を初めて明らかにした。EBNA1のRNA結合活性がEBウイルスDNAの複製開始に重要であることが示唆されている。私らの最近の解析からヒトORCがin vitroでRNA結合活性を有するということが明らかとなり、共通RNAを介したORC-EBNA1複合体がoriP上で形成する可能性が考えられた。そして、このORCの有するRNA結合活性が、EBウイルス複製だけでなく細胞性DNA複製においても何らかの役割があることが推測された。そこで本研究では、細胞内ORCが結合しているRNAの同定を目指した。まず細胞内ORCを免疫沈降によって濃縮するために使用するORC抗体の検討を行った。その結果、市販の抗ORC3抗体および抗ORC1抗体を併用することによって、可溶化したORCのほとんどを免疫沈降させる条件を決定することができた。このようにして集めたORCからのRNAの精製、cDNAクローニングおよびシークエンス解析を進めたが、有意な結果は得られなかった。なお今回の免疫沈降で使用した抽出液は、細胞の全ORCの約半分しか含まれておらず、おそらく強固に核マトリクス/クロマチンに結合していると考えられるORCは解析の対象とはなっていない。今後は、このいわゆる不溶画分に含まれるORCを可溶化させる条件を検討して、RNAの同定を進める。また、これまでの解析からORC1サブユニットが直接RNAに結合する可能性が推測される。そこで今後は、ORC1サブユニットに着目して、ORC1のRNA結合ドメイン解析を進めていく。そのためのRNAプローブを用いたORC-RNA結合のゲルシフト法の条件検討を行う。その解析を進める中で、RNAに関する特異性、RNAとORCとの結合の特徴などを明らかにして、細胞内ORCの抽出条件に反映させていく。細胞内のORCが結合するRNAを探索する上で、ORCのRNA結合の性質を詳細に知ることは重要である。そこで私らは、組換え体ヒトORCを調製し、蛍光RNAをプローブとしたゲルシフト法によってORCのRNA結合活性を解析した。その結果、精製したORCが40-merのGU-richのRNAに結合することが明らかとなった。一方、同じ結合反応条件でのAC-richのRNAとの結合は認められなかった。ORCとGU-rich RNAとの複合体形成はATPによって促進され、また、ATPのアナログであるATPγSやAMP-PNPでも、程度は低いものの促進が見られた。したがって、ORCによるATPの加水分解がORCのRNA結合に関与すると考えられる。さらに塩基配列特異性を競合実験によって解析したところ、ORCの親和性の高いと報告されているAT-richの40-mer一本鎖あるいは2本鎖DNAよりも、40-mer GU-rich RNAの方により結合親和性があることが分かった。なお、この塩基配列特異性は、EBウイルスの複製開始点結合因子であるEBNA1のRNA結合の特異性とよく似ており、ORCのRNA結合の生理的な意義を考える上でも興味深い。ORCのDNA結合に対するRNAの影響について、プラスミドを固定したビーズを用いて解析したところ、あらかじめGU-rich RNAをDNAとプレインキュベートすると、ORCのプラスミドビーズへの結合が顕著に増加するという、予想外の興味深い結果が得られた。この結果は、何らかの特異的なRNAがDNAと直接相互作用し、ORCを引きつけるような高親和性のRNA-DNA構造体が形成される可能性を示唆する。そして、この現象は哺乳動物ゲノムにおける複製開始点の形成に関わる可能性もある。今後、このRNA-DNA複合体の実体を明らかにすることが必要と考えられる。これまでの解析から、ORCサブユニットのうちORC1がRNA結合活性を有することが分かった。そこで本年度は、ORC1の中のRNA結合ドメインの同定を目指した。そのために先ず、様々なORC1領域をGST融合タンパク質の形で大腸菌で発現させ、グルタチオンビーズを用いて精製した。このように調製した組換えタンパク質についてGU-rich RNAをプローブとしたゲルシフトアッセイを行いRNA結合活性を調べた。その結果、これまでに知られていたAAA+ドメインやBAHドメインとは異なる領域にRNA結合ドメインがあることが分かった。このドメインのもつRNA結合活性の特異性を検討した結果、ORCIサブユニット全長やORC複合体が示す特徴とほぼ同様な特徴を示したことから、この領域がORCのRNA結合に直接関与するドメインであると結論づけた。

ORC1のRNA結合ドメイン内のアミノ酸の中で、RNAとの結合に直接関わると推測される塩基性アミノ酸残基に着目し、そのいくつかをアラニンに置換した変異タンパクの作製を進めた。その一部のタンパク質については大腸菌での発現および精製は完了したが、まだその活性の検討は行なっていない。ORC1全長あるいはRNA結合ドメインをヒト培養細胞で発現させて、内在性のORC結合性RNAの単離を目指した研究も進めた。しかし、まだ具体的なRNAの単離までには至っていない。一方、ORC結合性RNAの候補と推測されるY-RNAとの結合を調べる実験の準備を進め、様々なY-RNAのin vitroでの合成などを行った。このように、精製ORCとY-RNAとの結合をゲルシフトアッセイによって調べていく準備をほぼ完了した。
電子ビーム積層造形した医療用チタン合金の高強度化と骨伝導付与技術の構築

整形外科インプラントを必要とする患者の急速な増加に伴い,患者個々の骨格・症状等に合わせた高生体適合性インプラントが求められている.本研究では,骨形状の3D CADデータから薄層の断面形状を作製し,それを順次積層して三次元モデルを造形する技術の構築及びその高強度化プロセスを,チタン合金で行うことを目的とした.次に,チタン合金は生体機能性を備えていないので,骨を引き寄せ,協調し融合する骨伝導能の付与が不可欠である.そこで,チタン合金表面に最適なポーラス空間を設け,体内で自発的にアパタイト核が析出・形成する骨伝導能付与技術の構築を目的とした.本研究で使用する電子ビーム積層造型機(Sweden Arcam社製Arcam A2-EBM System)(既設)の原理は,他の積層造型機と同様,三次元形状を多数の積層面に薄層化し,一層毎に粉末材料を撒き,形状断面部に電子ビームを照射し,その熱で電子照射された部分を硬化させる.これを繰り返すことにより三次元形状を積層造形する.ここでは,Ti-6Al-4V合金の造形を内部は緻密構造,表面はジオメトリなポーラス構造にする必要なビーム出力,最大造形径等の細部の仕様条件を緻密化Ti-6Al-4V合金の例に習い創製を行い,微細構造と高力学化の観点から以下を遂行する.(1)構造:積層造形材の結晶構造の解析を,微小部X線回折装置(既設)を用いて行なった.また,ミクロな結晶方位分布をEBSD(既設)を用いて結晶方位解析を行う.そして,空間的・時間的高倍率な微細組織を,既設の走査型共焦点レーザ顕微鏡,FE-SEM(EDX)などの観察装置を用いて詳細に観察した.(2)力学:内部は緻密構造,表面はジオメトリなポーラス構造で積層造形した本材料は,通常の鍛造品に比較し力学特性が異なることが予想された.したがって,基本的な力学特性である強度,延性,疲労強度等について評価した.緻密材の疲労特性は,造形時に完全溶融されない粉末が起点となり低下することを既に把握している.そこで,短時間高周波熱処理にて硬さと強度が向上する高強度化プロセスの構築を確立させるための予備実験および解析を行った.すなわち,力学特性に及ぼす短時間高周波熱処理の影響を評価した.とくに,本申請で購入予定の平面曲げ疲労試験機を用いて,生体応用を視野に入れた条件下で疲労寿命評価を行った.整形外科インプラントを必要とする患者の急速な増加に伴い,患者個々の骨格・症状等に合わせた高生体適合性インプラント(以下,カスタムメイドと称する)が求められている.本研究では,骨形状の3D CADデータから薄層の断面形状を作製し,それを順次積層して三次元モデルを造形する技術の構築及びその高強度化プロセスを,チタン合金で行うことを目的とする.同積層造形した本材料は,通常の鍛造品に比較し力学特性が異なることを前年度に明らかにした.すなわち,基本的な力学特性である強度,延性,疲労強度等について評価した.本年度は,とくに緻密材の疲労特性に及ぼす表面改質処理を実施し,同材の疲労強度向上を目指した.なかでも,曲げ応力については疲労強度の向上が実現された.すなわち,短時間加熱処理で表面硬さの向上と組織の微細化が疲労特性の向上に寄与した.加えて,生体応用を視野に入れた擬似体液中で自発的にアパタイトが析出する骨伝導能の付与を,ジオメトリなポーラス形状による空間デザインについて検討した.整形外科インプラントを必要とする患者の急速な増加に伴い,患者個々の骨格・症状等に合わせた高生体適合性インプラント(以下,カスタムメイドと称する)が求められている.本研究では,骨形状の3D CADデータから薄層の断面形状を作製し,それを順次積層して三次元モデルを造形する技術の構築及びその高強度化プロセスを,チタン合金で行うことを目的とする.これまで,電子ビーム積層造形したチタン合金は,従来法で作製される鍛造材等に比べて,力学特性が異なることを報告してきた.すなわち,基本的な力学特性である強度,延性,疲労強度などについて評価してきた.特に緻密材の疲労特性は,造形時に完全溶融されない粉末が起点となり低下することを把握していることから,欠陥を考慮した疲労強度の評価および表面改質による疲労受寿命の向上を検討した.加えて,内部は緻密構造,表面はジオメトリなポーラス構造を有するチタン合金の創製を試みた.その際,粉末表面と溶融部表面との親和性,熱伝達による溶融・固化特性を結晶性及び組織学観点から系統的に解明し検討と考察を行った.疲労寿命の向上を期待するために,短時間熱処理で硬さと強度が向上する高強度化プロセスの構築の確立を推進した.そして,その表面で骨類似アパタイト層の形成,すなわち,骨伝導能の付与を検討した.ここでは,擬似体液中で自発的にアパタイトが析出する骨伝導能の付与を,電子ビーム積層造形材に対して実施した.すなわち,擬似体液下で析出するアパタイトの結晶成長速度及び組織学的評価を,従来材のアルカリ処理チタン合金と比較し,検討を行った.整形外科インプラントを必要とする患者の急速な増加に伴い,患者個々の骨格・症状等に合わせた高生体適合性インプラントが求められている.本研究では,骨形状の3D CADデータから薄層の断面形状を作製し,それを順次積層して三次元モデルを造形する技術の構築及びその高強度化プロセスを,チタン合金で行うことを目的とした.次に,チタン合金は生体機能性を備えていないので,骨を引き寄せ,協調し融合する骨伝導能の付与が不可欠である.