hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホスフォイノシチド代謝の分子・細胞生物学的研究

阪上は3-phosphoinositide-dependent protein kinaseの脳内遺伝子発現局在を発表し、分担者のJ.A.Glomsetを訪ねてホスフォイノシチドシグナル全般について討議して、さらなる研究進展のために11月から2ヵ月滞在して共同研究した。斎藤はPI4-kinaseのトランスジェニックマウスを作製し、その機能についての共同解析打ち合わせに近藤が10月に分担者のM.Rothを訪ねた。それをもとに2月末の1週間に斎藤が脳サンプルを持って彼の研究室に共同研究に出張する。脂肪酸結合蛋白質(FABP)については大和田と近藤が皮膚型FABPの遺伝子欠損マウスの作製を完了し、脳型FABPのを目下作製中である。そして前者の表現型の解析を進める一方で、近藤が分担者F.Spenerを訪ねて、FABPの分子標的の可能性のあるperoxisome proliferator-activated receptor(PPAR)についての彼の分子生物学的研究との接点を求めて共同研究戦略を打ち合わせた。ラットのSHIP2(SH2 domain含有5-ホスファターゼ)のcDNA塩基配列を初めて明らかにし、それを基に脳内での遺伝子発現解析をしたところ、胎生期脳の脳室胚芽層に明瞭に検出されたが、生後発達が進むにつれてこの発現は白質に明瞭となり、灰白質には有意の発現を示さなかった。発現パターンからオリゴデンドロサイトがその責任細胞であると示唆された。phospholipase D (PLD)の脳内遺伝子発現局在の精査では、PLD1とPLD2いずれも胎生期脳室胚芽層に有意の発現を示すが、脳灰白質には生後早期に一過性にPLD2だけが弱く発現するだけで、主要発現部位は白質であり、PLD1についてはオリゴデンドロサイトが、PLD2ではアストロサイトが発現責任細胞であると示唆された。斎野斎藤のPI4Kトランスジェニックマウスの副腎髄質細胞の膜輸送機構変調有無の解析と、加納によるホスファチジン酸ホスファターゼの遺伝子ノックアウトマウスの作製は最善を尽くしたが年度内完成には至らなかった。PLA1のcDNA解析をJ.A.Glomsetが完了してその遺伝子のサル脳内発現局在の解析を近藤と後藤が現地に滞住して指導・実施した。PIPキナーゼIとIIのcDNAsの強制発現系でR.F.Irvineがそれらの細胞内局在と活性化機構を近藤のPI4KcDNAsを用いて相互に各研究室を訪問滞在して共同で明らかにした。F.Spenerの研究室に近藤と大和田が訪問・滞在して、自ら作製した脂肪酸結合タンパク質遺伝子ノックアウトマウスを持ち込みホスフォイノシチドとの機能相関解析のプロジェクト案を作成した。近藤と後藤はリスボン大学、オスロのノルウエイラジウム病院、オランダ・ガン研等を訪問して自らのDGキナーゼのリピド性シグナルへの関与機構について所見を基に有意義な討論を実施した。M.G.Roth,I.Merida.G.Perrozziとは昨年度に行った共同研究の伸展・成果について主としてE-Mailを通して討論した。
歯科用接着性材料の耐久性に関する研究

歯科用接着性材料の耐久性に関しては,接着力の耐久性に留まらず,辺縁封鎖性や耐破折性,耐摩耗性など多岐にわたる観点から検討することが必要である.1.歯科用接着性材料として最も代表的なコンポジットレジンについては,その耐摩耗性が臨床的に大きな問題となっている.この現象についてはマトリックスレジンの摩耗とレジンとフィラ-間の接着界面の劣化によるフィラ-の脱落が主体であり,マトリックスレジン自体の耐摩耗性は材質がレジンであることから改良に限界があることから,今後はレジンとフィラ-間の界面の改良が問題になるものと思われる.そこで本研究では口腔内での劣化に近い状態でのコンポジットレジンの耐久性を調べるために,コンポジットレジン試料と鋼製円柱の間にラバ-粉末などを含む柔らかい材料を介在させた摩耗試験機を製作した.そしていくつかの歯科用修復材料について摩耗試験を行ったところ,臨床的に知られている口腔内での摩耗と類似した摩耗が実現できた.2.口腔内でのコンポジットレジンの界面劣化現象をシミュレ-トするために,マイクロフィラ-タイプおよび最近話題となっているレジンインレ-用コンポジットレジンを試料として採用し,試料に繰返し圧縮荷重および繰返し引張り荷重を負荷した後に摩耗試験を行ない,摩耗量を測定するとともに摩耗面を走査電顕により観察した.その結果,圧縮耐力の1/3という大荷重を1,000,000回にわたって繰返し負荷しても,摩耗量の増大は生ぜず摩耗面の変化も観察できなかった.口腔内のように水分の常在する環境下での劣化では環境応力効果により劣化が促進されるが,空気中での繰返し荷重では機械的応力のみが負荷されることから劣化がきわめて少ない.最近になって市販された製品では改良が進み,フィラ-とレジンの界面の結合やレジン自体の強度も相当程度のところまで来ていることが確認された.3.補綴物を固定するために用いられるレジンセメントなどの歯科用接着材に関しては,やはり接着力の耐久性が最大の問題である.そこで水中にて一定荷重を負荷することのできる治具を製作し,コンポジットレジン型レジンセメントを用いた金属接着試験片を対象として,機械的応力と水分環境が接着力の劣化に及ぼす影響について実験した.その結果,接着力の劣化においては機械的応力と水分環境の同時作用が重大な影響を持ち,空気中での応力負荷,あるいは水中であっても無荷重状態では強度劣化が極めて遅いことが分かった.また機械的応力の形態に関しては,せん断応力よりも引張応力の方が劣化をはるかに促進する効果の大きいことが分かった.4.レジンセメントなどの歯科用接着材については,二次う喰を防止するために,さらに辺縁封鎖性も重要な問題になる.そこで上記の水中にて一定荷重を負荷することのできる治具に接着破壊にともなうき裂の進展を推定できる接着試験片を装着し,コンポジットレジン型レジンセメントとフィラ-を含まないレジンセメントについて,レジンの物性が破壊特性に及ぼす影響について実験した.その結果,レジンの剛性が柔らかい場合には接着の破壊にともないき裂はゆっくりと進行していくが,フィラ-を含有しレジンの剛性が高い場合には,接着の破壊はき裂が発生するまで全く生じないが,一旦き裂が発生すると一瞬でき裂が進展し最終破壊に至ることが分かった.タイの地熱は、ヒマラヤ造山帯の後背地の安定地塊上に発達するもので、火山活動を伴っていない。しかし、高い地殻熱流量で特徴づけられ、沸騰泉を含む多数の温泉が認められる。そのような非火山性の地熱活動の熱源・湧出機構等を解明し、火山性地熱で発達した探査法の有効性を検証するため、以下のような項目の調査・研究を行い次のような成果を得た。1.温泉・土壌ガスの分析ー地熱貯留層に関連するとみられる断裂付近では、CO_2ガス中の^<13>C同位体およびラドンガスの濃集が認められた。地下の高温を示すH_2ガスは一部の地域の温泉に伴ってみられたが、全体としては少なく、火山性地熱とは異なっている。He同位体からは、マントル物質の寄与の可能性が指摘された。2.新期火山岩の解析ー第四紀後期の玄武岩溶岩、スコリヤ分布域の地質図を作成し、火成活動が深部断裂と関連している可能性があることを指摘した。また、火山岩の化学分析から、各々の火山はマントルから独立に上昇してきているものと推定された。3.岩石中の放射性元素の分析ー花崗岩を中心に約100個の試料を採取し、放射性元素(U、Th、K)の分析を行った。その結果、非常に高い含有量が記録され、その値から計算された発熱量として8ー18HGUが得られた。この値は、地下3ー5kmで300°Cという高温を可能にするものである。4.変質岩及び火山岩の年代測定ー変質岩は石英脈、方解石脈を主体に年代測定を行い、現在の地熱徴侯地以外では数10ー100万年を超える古い年代が得られ、非火山性地熱が長期間継続することが確かめられた。また、火山岩については、玄武岩を主体に約10個の年代測定を実施中であるが、地質調査の結果からは、70万年よりは新しい年代が期待されている。5.変質岩及び温泉水の化学分析ー変質岩約50個温泉水約20個の試料を採取するとともに、地表の変質帯分布図を作成した。

温泉水については、酸素および水素の同位体分析を行い、岩石ー水反応の解明を試みたが、地下に供給される天水に大きな季節変化があり、一回の分析結果のみからは議論を行うことはできなかった。6.流体包有物の測定ー年代測定を行ったのと同じ石英脈、方解石脈試料について測定を行い、ボーリング・コアでは現在の地下温度とほぼ同じ値が得られた。7.貯留層モデルの作成ー標高、坑井位置などのデータをもとに貯留層のコンピュータモデリングを行い、510、3510、8610年後の貯留層の状態を推定した。以上の結果を総括すれば、タイの地熱は主として放射性元素の崩壊熱による高温部を通過した水が熱の供給を受け、高温になったものと思われるが、He同位体や、若い玄武岩の存在から火成起源の熱の寄与もあるものと思われる。探査法については、非火山性地熱でも火山性地熱とほぼ同じ手法が利用できることが明らかとなった。残された問題として、異常に高いHe濃度の原因、流体包有物から予想される地下温度が地化学温度計で求められた温度より低いことなどがあり、さらに検討を進める必要がある。歯科用接着性材料の耐久性に関しては,接着力の耐久性に留まらず,辺縁封鎖性や耐破折性,耐摩耗性など多岐にわたる観点から検討することが必要である.1.歯科用接着性材料として最も代表的なコンポジットレジンについては,その耐摩耗性が臨床的に大きな問題となっている.この現象についてはマトリックスレジンの摩耗とレジンとフィラ-間の接着界面の劣化によるフィラ-の脱落が主体であり,マトリックスレジン自体の耐摩耗性は材質がレジンであることから改良に限界があることから,今後はレジンとフィラ-間の界面の改良が問題になるものと思われる.そこで本研究では口腔内での劣化に近い状態でのコンポジットレジンの耐久性を調べるために,コンポジットレジン試料と鋼製円柱の間にラバ-粉末などを含む柔らかい材料を介在させた摩耗試験機を製作した.そしていくつかの歯科用修復材料について摩耗試験を行ったところ,臨床的に知られている口腔内での摩耗と類似した摩耗が実現できた.2.口腔内でのコンポジットレジンの界面劣化現象をシミュレ-トするために,マイクロフィラ-タイプおよび最近話題となっているレジンインレ-用コンポジットレジンを試料として採用し,試料に繰返し圧縮荷重および繰返し引張り荷重を負荷した後に摩耗試験を行ない,摩耗量を測定するとともに摩耗面を走査電顕により観察した.その結果,圧縮耐力の1/3という大荷重を1,000,000回にわたって繰返し負荷しても,摩耗量の増大は生ぜず摩耗面の変化も観察できなかった.口腔内のように水分の常在する環境下での劣化では環境応力効果により劣化が促進されるが,空気中での繰返し荷重では機械的応力のみが負荷されることから劣化がきわめて少ない.最近になって市販された製品では改良が進み,フィラ-とレジンの界面の結合やレジン自体の強度も相当程度のところまで来ていることが確認された.3.補綴物を固定するために用いられるレジンセメントなどの歯科用接着材に関しては,やはり接着力の耐久性が最大の問題である.そこで水中にて一定荷重を負荷することのできる治具を製作し,コンポジットレジン型レジンセメントを用いた金属接着試験片を対象として,機械的応力と水分環境が接着力の劣化に及ぼす影響について実験した.その結果,接着力の劣化においては機械的応力と水分環境の同時作用が重大な影響を持ち,空気中での応力負荷,あるいは水中であっても無荷重状態では強度劣化が極めて遅いことが分かった.また機械的応力の形態に関しては,せん断応力よりも引張応力の方が劣化をはるかに促進する効果の大きいことが分かった.
III-V族化合物半導体ベーススピントランジスタの開発

本研究は、III-V族化合物半導体チャネルを持つスピン電界効果型トランジスタを実現することを最終目的として、自己整合技術に応用可能な強磁性体メタルソースドレイン電極のアニールによる作製とその物性評価をおこなった。InGaAs基板上にMnを堆積して作製した合金は、多相となり、強磁性相はなかった。MnP基板上にMnを堆積して作製した合金はエピタキシャル成長をした単相の強磁性体となり、非常に有望であることがわかった。ただし、断面観察と原子分布解析によって、平坦性が良好ではなく、また横方向の半導体との接合においてボイドが存在することがわかったため、これらの問題点を解決する課題は残った。本研究の最初の目標は、半導体基板上に堆積した金属と半導体とを熱処理により合金化することによって、スピン電界効果型トランジスタの強磁性メタルソースドレイン電極を作製する技術を開発することである。MOVPE法によってInP(001)基板上に作製したIn組成53%のInGaAs基板を用いた。超高真空チャンバー内でEB蒸着法とKセルを用いてMnNi薄膜を堆積して、一度大気に取り出した後に窒素雰囲気中のハロゲンランプによる急速加熱処理によって合金化を行った。表面に残留した未反応金属層は塩酸により除去を行った。結晶構造はX線回折(XRD)法によっておこない、磁化測定はSQUID磁力計によっておこなった。合金化の主な条件は熱処理温度である。Mnが100%の場合は、合金化後に表面の色が茶色や青色になった。これは、大気に取り出した際にMn薄膜が酸化したためと考えられる。XRDでは、様々なMn-As組成比を持つMnAs化合物(Mn2As、Mn5As4など)に類似した結晶構造が得られた。また、強磁性MnAsの結晶構造は得られなかった。次にMnの酸化を防ぐ目的でNi薄膜でキャップを行った後に大気に取り出した。合金化した後のXRDパターンはキャップをしていない場合とほぼ変わりがなかった。次に、MnとNiの同時蒸着によって、MnとNiの組成比を変えたMnNi薄膜を基板上に堆積を行い合金化を行った。Mnの組成比が50%以上では、Mn100%薄膜で作製した結晶構造に近い結果が得られた。Mnの組成比が30%以下では、単一の相ではないものの、強磁性MnAsと同じ結晶構造を持つ合金が得られた。この合金の磁化特性を評価したところ、磁化曲線ではヒステリシスが観測された。しかしながらMn、Ni原子一つ辺りのモーメントは0.1ボーア磁子程度と非常に低い値であった。本研究では、自己整合技術によってIII-V族化合物半導体ベースのスピン電界効果型トランジスタを作製することを目的としている。この時、1)III-V族化合物半導体基板と基板上に蒸着したメタルを熱処理により反応させて強磁性体化合物を作製すること、2)未反応のメタルを選択的エッチングによって取り除くことができること、3)強磁性体と半導体のショットキー障壁高さが、電子に対して低いこと、の3つが求められる条件である。本研究では、半導体基板としてInP(001)を用い、メタルとしてMnを用いた。半導体基板上へのMn薄膜の蒸着にはKセルを用いた。硫黄終端された表面をもつInP基板を超高真空蒸着器に搬送して、蒸着をおこなった。その後、熱反応には、蒸着機内で加熱する方法と大気に取り出した後にN2雰囲気中でランプをもちいて加熱する方法の二つを用いた。結晶の評価にはX線回折法と透過型電子顕微鏡を用い、電気特性はショットキーダイオードを作製して評価した。初めに、真空蒸着器内で200-500°C、30分-1時間の条件で熱処理したサンプルを塩酸エッチングの後に評価したところ、反強磁性のM2Pなどを含む沢山のMnxP相が見られた。N2雰囲気中で30分アニールしたサンプルを塩酸エッチング後に評価したところ、300°C、350°Cの条件ではMn2PとMnPの二つの相、400°C、450°Cでは強磁性MnPのみが作製されたことが明らかとなった。このMnPのみが作製される条件でダイオードを作製して評価したところ、正確なショットキー障壁高さは見積もっていないものの、電子に対して0.2-0.3eV程度の低い値であることが予想された。同条件で作成したダイオードの透過型電子顕微鏡像を観察したところ、MnP薄膜は数nm程度の膜厚で不連続であった。従って、この条件で電界効果型トランジスタを作製することは難しいことがわかった。

材料研究は実験をしてみないとわからない側面が強いが、Ni薄膜で容易に作製できるNiAs型の結晶構造が、Mn薄膜では作製することが困難であったため。スピントロニクスInGaAs基板ではなくInP基板を用いて、今年度と同様の実験をおこなう。強磁性MnAsと同じ結晶構造を持つ強磁性MnPが作製できれば、スピン電界効果型トランジスタのソースドレイン電極に利用することが可能である。
アポトーシス誘導による新しい食道癌治療法の開発

進行食堂癌に対する集学治療の一環として、教室では高温・化学・照射療法(Hyperthermo-Chemo-Radiotherapy:HCR)を行ってきた。詳細な検討によって、個々の癌におけるMalignant potential(又はBiological behavior)に関わるような特徴を示唆し得、かつNeoadjuvant therapyの効果を的確に予知しうる因子の探究こそが急務であると考えられた。そこでp53とKi67の発現を、治療前の生検標本を用いて免疫組織学的検索を行い、治療効果予知因子としての意義を検討した。(1)HCR、CR(化学・照射療法:(Hyperthermo-Chemotherapy)とも、p53(+)で有効例が多い傾向を示したが、単独で有意な予知因子にはなりえなかった。Ki67は、Labelling Index(LI)のCut off値300以上をhigh LI、300未満をlow LIとして分けると、前者で有意に有効例が多かった。(2)p53、Ki67の発現別に治療効果を比較すると、p53(+)かつKi67(high)の症例では、治療法を問わず高い奏効率が得られた。一方、p53(-)/Ki67(Low)症例では有効例が少なく、奏効率と発現様式は有意に相関していた。特にp53(-)でもKi67(high)の症例では、HCRに対する奏効率が有意に高く、この発現様式を示す症例では温熱療法の併用が高率に有効であるという予知が成り立つ可能性が示唆された。(3)合併療法施行中の中間期(総照射量30Gy中16Gy終了時)と治療終了時に食道透視によって腫瘍縮小率を、治療前を100%として比較すると、Grade 1では、その平均縮小率は16.3%に過ぎなかったが、Grade 2では43.9%、Grade 3では57.6%と、Gradeと腫瘍縮小率には有意な相関が認められた。すなわち、分子生物学的アプローチにより、予め個々の腫瘍の生物学的特性に基づいた治療法の選別を行うと共に、治療中間期に効果を評価することにより、早期に現行治療の適否を予測する指標とすれば、集学的治療における著効例の増加、ひいては治療成績の飛躍的な改善が期待しうると考えられた。われわれは従来、食道癌に対する集学治療の一環として、高温・化学・照射療法(Hyperthermo-chemo-radiotherapy : HCR)を提唱し、これまでに152例の手術症例に対してHCRを行い、125例の化学・照射療法(Chemo-radiotherapy ; CR)施行例を対照に、retrospective、prospectiveともにHCR群の有用性を報告してきた。これまでの検討により、特に腫瘤型、高分化型、深達度mpまでの症例では著効例が多いことがわかっている。また近年、癌とアポトーシスの関係が盛んに研究されるようになり、直腸癌症例を用いたわれわれの基礎検討では、治療前のアポトーシスの多寡によって、個々の症例の治療効果を予知する可能性を示唆する知見が得られている。そこで平成8年度は、食道癌においてもアポトーシスの発現を、これに密接に関与しているp53等の癌関連遺伝子の発現異常とともに解析し、集学治療の効果予知試験としての意義を検討したところ、HCR、CRどちらの治療群においても、p53蛋白の染色陽性の方が、有効例が多い傾向を示すことがわかった。

次年度以降はさらに、治療効果と予知因子に関する基礎検討として、細胞株を用いて、温熱、抗癌剤、放射線それぞれの単独治療におけるアポトーシス発現様式の特性、誘導の程度、併用した場合の相加、相乗効果を検討する予定であり、技術的にも、設備的にも十分な検討が可能であろうと考えられる。そこで平成9年度は、p53蛋白と、増殖活性の指標としてKi67抗原の発現における、集学治療の効果予知試験としての意義を検討した。HCR、CRどちらの治療群においても、p53蛋白の染色陽性の方が、有効例が多い傾向を示した。また、Ki67抗原のLabelling Indexが300以上では有意に有効例が多かった。最終年度はさらに、治療効果と予知因子に関する基礎検討として、細胞株を用いて、温熱・抗癌剤・放射線単独治療におけるアポトーシス発現様式の特性、併用した場合の効果増強を検討する予定である。進行食道癌に対する集学治療の一環として、教室では高温・化学・照射療法(Hyperthermo-Chemo-Radiotherapy:HCR)を行ってきた。詳細な検討によって、個々の癌におけるMalignant potential(又はBiological behavior)に関わるような特徴を示唆し得、かつNeoadjuvant therapyの効果を的確に予知しうる因子の探究こそが急務であると考えられた。そこでp53とKi67の発現を、治療前の生検標本を用いて免疫組織学的検索を行い、治療効果予知因子としての意義を検討した。(1)HCR、CR(化学・照射療法:(Hyperthermo-Chemotherapy)とも、p53(+)で有効例が多い傾向を示したが、単独で有意な予知因子にはなりえなかった。Ki67は、Labelling Index(LI)のCut off値300以上をhigh LI、300未満をlow LIとして分けると、前者で有意に有効例が多かった。(2)p53、Ki67の発現別に治療効果を比較すると、p53(+)かつKi67(high)の症例では、治療法を問わず高い奏効率が得られた。一方、p53(-)/Ki67(Low)症例では有効例が少なく、奏効率と発現様式は有意に相関していた。特にp53(-)でもKi67(high)の症例では、HCRに対する奏効率が有意に高く、この発現様式を示す症例では温熱療法の併用が高率に有効であるという予知が成り立つ可能性が示唆された。(3)合併療法施行中の中間期(総照射量30Gy中16Gy終了時)と治療終了時に食道透視によって腫瘍縮小率を、治療前を100%として比較すると、Grade1では、その平均縮小率は16.3%に過ぎなかったが、Grade2では43.9%、Grade3では57.6%と、Gradeと腫瘍縮小率には有意な相関が認められた。すなわち、分子生物学的アプローチにより、予め個々の腫瘍の生物学的特性に基づいた治療法の選別を行うと共に、治療中間期に効果を評価することにより、早期に現行治療の適否を予測する指標とすれば、集学的治療における著効例の増加、ひいては治療成績の飛躍的な改善が期待しうると考えられた。
慢性歯周炎の歯槽骨吸収におけるIL-1βとCX3CR1/FKNの役割

患者サンプルを用いた検討では切片作製による免疫組織染色を行い、炎症部位でCX3CR1発現を認める傾向にあった。ヒト由来歯肉線維芽細胞を用いた研究では歯周病原菌LPSや炎症性サイトカイン刺激により歯肉線維芽細胞のCX3CR1発現やFKN産生性が変化する結果を得た。以上のように歯槽骨吸収に代表される慢性歯周炎の症状においてCX3CR1シグナリングとサイトカインカスケードが関与している可能性を示した。今後、CX3CR1の制御により、新しい治療戦略の開発を目的として、進捗状況により展開出来なかったin vivoでの検討を行う必要があると考えられた。慢性歯周炎は炎症性骨吸収を特徴とし、歯の脱落により患者のquality of lifeは著しく低下する。しかし、未だ歯周炎の完全なコントロールには至っていない。そのため、本病態の解明と新しい病態制御の確立が急務となっている。近年、破骨細胞に発現しているCX3CR1のシグナルは、骨吸収に重要な役割を果たしていると報告されているが、歯科領域における作用はほとんど分かっていない。そこで、CX3CR1シグナルが歯槽骨吸収にも重要な作用を有することが推察される。本研究は、歯槽骨吸収におけるCX3CR1の作用機序を解明し、CX3CR1の制御による慢性歯周炎に対する新しい治療戦略の開発を目的としている。平成27年度は交付申請書に記載したとおり、歯周組織でCX3CR1が発現していることを確認し、培養細胞を用いたin vitro実験を中心に検討を行った。平成27年度は歯周組織でCX3CR1が発現していることを確認し、in vitroでの検討を進めてきた。興味深いことにヒト由来歯肉線維芽細胞株を各種炎症性サイトカインおよびLPSで刺激を行うと培養上清中へCX3CL1(CX3CR1のリガンド)の産生性が亢進される結果を得た。とりわけ歯周炎の病態では炎症性サイトカインの働きが歯槽骨吸収へ関与していることが知られているので、炎症性サイトカインがCX3CR1シグナルを介して歯槽骨吸収を促進している可能性が推察される。本申請は、歯槽骨吸収におけるCX3CR1の機能的役割を解明し、CX3CR1の制御による歯槽骨吸収を伴う慢性歯周炎に対する新しい治療戦略の開発を目的としている。従来から知られているRANKL-RANKを介した破骨細胞活性経路に加えて慢性歯周炎の新たな治療標的経路CX3CR1/FKNによる歯槽骨吸収メカニズムが明らかになることが予想される。そのため、それらを標的とした歯周炎抑制および歯槽骨吸収抑制のための新規分子標的薬の開発に繋がることが出来ると予想される。また、受容体はしばしば複数のリガンドを結合するmulti受容体として働くが、CX3CR1はFKNの特異的受容体であるため、受容体拮抗薬開発の際、制御がしやすく幅広く使用されることが予想される。本研究は、慢性歯周炎のみならず、インプラント周囲炎を始めとする口腔内炎症性疾患の新たな治療戦略の礎となる研究と期待され、申請者の取り組みに対する社会的インパクトは、極めて大きく意義があると考えられる。倫理委員会の承認を受け、順調にサンプル採取を行えている。また、樹立した初代培養株を用いたin vitroにおける炎症抑制効果への検討を行っている。in vitroで興味深いデータを得ているため最終年度にin vivo実験に繋げる予定である。そこで、CX3CR1シグナルが歯周病増悪に重要な作用を有することが推察される。本申請は、CX3CR1の機能的役割を解明し、CX3CR1の制御による歯槽骨吸収を伴う慢性歯周炎に対する新しい治療戦略の開発を目的としている。平成29年度はin vitroでの検討を中心に行った。歯周組織におけるCX3CR1およびFKNの局在を確認:予備実験での慢性歯周炎患者サンプルのCX3CR1mRNA発現が高い傾向にあるという結果を基に検討を行った。傾向は確認出来たがサンプル数を増やし検討する必要性が明らかとなった。サンプルの切片作製を行い蛍光免疫染色を行い、炎症性サイトカイン刺激によるCX3CR1の局在変化や発現量の変化を検討した。イメージング時の定量化や条件などより詳細な検討が望まれるという結果を得た。歯周組織におけるin vitroでの炎症性サイトカインの影響:各種炎症性サイトカインで歯肉線維芽細胞を刺激すると、一定のサイトカインにより細胞の動態が変化することが明らかとなった。ヒト

由来歯肉線維芽細胞を用いた研究では歯周病原菌LPSや炎症性サイトカイン刺激により歯肉線維芽細胞のCX3CR1発現やFKN産生性が変化する結果を得た。以上のように歯槽骨吸収に代表される慢性歯周炎の症状においてCX3CR1シグナリングとサイトカインカスケードが関与している可能性を示した。今後、CX3CR1の制御により、新しい治療戦略の開発を目的として、進捗状況により展開出来なかったin vivoでの検討を行う必要があると考えられた。平成27年度はin vitroでの検討を行った。平成28年度はin vitroに加え、予定通りin vivoの実験も進めていく予定である。今後、CX3CR1シグナルにおける各種サイトカインの詳細な働きやシグナル伝達経路を検証することに加えて、動物実験や臨床サンプル数を増やした検討を行うことによって歯槽骨吸収におけるCX3CR1の作用機序を解明していく予定である。歯学初年度に動物実験を同時に開始する予定であったが、研究の進捗状況により初年度はin vitro中心の実験計画となった。分子生物学的実験については、研究室の試薬等を使用することができたため推定使用額と比較し、実支出額は下回った。研究室の共同使用試薬および機器を用いたため。次年度以降は初年度に行わなかった動物実験や、新たな細胞株での実験を開始するため次年度使用額は計画的に無駄なく使用できる。最終年度であるため、余裕を持って追加実験等を行う
高い秩序度を有する金属ナノマテリアルの創製と展開

原子拡散と再配列の現象を論理的に取り扱い、これを制御する科学基盤を確立した。これに基づき、生成位置や直径、長さ、真直度等の幾何学的様態が制御された秩序度の高い各種金属ナノマテリアル(ナノワイヤ、ナノコイル、ナノチューブおよびナノボール)の創製を実現した。さらにその物理的(機械的、電気的、電磁気的)特性を正確に把握すると共に、当該金属ナノマテリアルの応用のために形態修正(溶接、切断、曲げ)手法や量産技術化基盤を開拓した。本研究は、原子拡散と再配列の現象を論理的に取り扱い、これを制御する科学基盤を確立し、これまでに実現されていない秩序度の高い金属ナノマテリアルの創製を実現すると共に、その物理的特性を正確に把握することで創製したナノマテリアルの展開・応用を図るものである。高密度電子流を駆動力として、原子を拡散させ、拡散した原子を意図した特定箇所に局所的に集約して高い圧縮応力を発生させ、圧縮応力を急激に解放することに伴って原子を排出して再配列させるという独自の発想に基づく原子制御の科学基盤を構築する。5年継続により、(1)原子拡散と再配列制御の理論的考察、(2)各種金属ナノマテリアルの創製、(3)機械的・電気的・磁気的特性評価、(4)ナノマテリアルの展開・応用、(5)ナノマテリアル創製指針の策定と量産技術化、なる5項目の研究を推進し、従来にない洗練された金属ナノマテリアル創製法の基盤確立とその展開・応用を目指す。平成18年度は申請時に計画した研究を遂行し,以下の研究実績を得た。1.原子拡散と再配列制御の理論的考察エレクトロマイグレーションによる原子流束発散に着目したナノワイヤ創製の数値シミュレーション手法を構築した。試験片の損傷,創製速度および創製量に及ぼす創製条件の影響を検討し,ナノワイヤ創製のための支配因子を明らかにした。2.ナノワイヤ創製の基盤構築アノード端にスリットを入れたSiO_2被覆型のAl薄膜配線を作製してAl原子を局所的に集約することに成功した。また実験より,項目1で構築したシミュレーションの妥当性を検証した。3.ナノコイル/ナノリング創製の実現直径数10nmのCuナノワイヤにPt膜を不均一に蒸着して熱応力誘起の曲げモーメントを発生させ,外径約400nmの金属ナノコイル(一巻分)を実現した。4.ナノワイヤの機械的特性評価数値解析によりナノワイヤを降伏させるための最適な負荷形態を見出した。得られた知見を踏まえ,ナノワイヤの弾性定数および降伏強さ等の機械的特性値を評価するナノマテリアル試験機の試作に着手した。5.4探針型原子間力顕微鏡プローブによる電気的特性評価当該プローブの電極寸法および形状の最適化を行い,幅400nmなる微細配線の局所領域における電流-電圧関係を計測し,導電率を定量評価することに成功した。6.超音波励振磁性振子による電気的特性評価Cu, Au, Ptナノ薄膜内に高密度な渦電流場を形成し,導電率を定性的に評価することに成功した。さらに,カンチレバー先端に付着させたナノワイヤに局所的な渦電流場を形成して同ワイヤを評価する手法について検討した。7.ジュール発熱を利用したナノワイヤの接合Ptナノワイヤ同士を対向させた接触部に直流電流を付与して生じる発熱を利用して同ワイヤ同士を接合することに成功した。また異種金属同士のナノ接合や,ナノワイヤの切断にも成功した。平成19年度は申請時に計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。1.ナノワイヤの機械的特性評価ナノワイヤの機械的特性を評価するナノマテリアル試験機を開発した。近接させた2本の荷重プローブによりPtワイヤの局所的な領域に高い応力を生じさせて収録した荷重一変位曲線を、数値解析により再現することで、同ワイヤの弾塑性特性を評価することに成功した。2.ナノチューブ創製の実現アノード端に微小孔を有する保護膜被覆型Al配線において、肉厚数10nmのAlナノチューブの形成を確認した。また、Alナノワイヤが連続的に成長することを世界で初めてその場観察することに成功した。さらに、アノード端の温度を変化させて微小孔よりAl原子を制御して排出することで、ナノワイヤ、マイクロボールを選択的に作製することを可能にした。3.ナノコイルのばね特性評価残留ひずみの導入によりCuナノワイヤをらせん状に曲げて、ナノコイルを作製する手法を提案し、世界最小となる金属被覆ナノコイル(素線径:70nm、コイル径:300nm)を実現した。原子間力顕微鏡プローブを用いてCuナノワイヤに座屈曲げ変形を誘起して計測した弾性率と、ナノコイルの幾何学的形状より、同ナノコイルのばね特性を評価した。4.マイクロコイルの磁気特性評価金属ナノコンタクト部での溶融現象を支配する因子を見出し、高確度化したナノワイヤの接合、切断手法を用いて、電極チップ上に自立した金属マイクロコイル(素線径:800nm、コイル径:10μm、巻数:1)を作製した。

磁場中で同コイルに通電したところ、コイルは垂直に揺動し、磁場発生源およびアクチュエータとしての機能を確認した。その他、Cuナノワイヤの破断強度がCuの理想強度(弾性率/10)に近いことを実証した。また、ナノ構造GaAsマイクロ波プローブを計画に先駆け実現している。平成21年度は申請時に計画した研究を遂行し、以下の研究実績を得た。1.2元素ナノワイヤ創製の実現ナノワイヤを心材として外表面に異種元素を堆積させることで2元素ナノワイヤを作製すると共に、当該構造体を高温放置し、中心ナノワイヤをクリープ流動させることで、螺旋構造体を創製することに成功した。また、2種類の元素の配線を直交させた試験片に対する数値解析手法の基礎を確立した。2.ナノボール創製の実現真空チャンバ内でのAlナノボール創製を試み、真円度の高いナノボールの創製には表面張力が機能する気圧が不可欠であることを明らかにした。また、エレクトロマイグレーションにより多量の原子を集約できる条件(電流、基板温度)を数値シミュレーションにより見出すことに成功し、これまでよりも効率的、かつ理論的にナノボールを創製することを可能にした。3.ナノボールの機械的特性評価ナノボール等、基板上に創製した金属ナノ材料をマニピュレータと接続した細線にジュール熱溶接し、対象物をピックアップする手法を確立した。これによりエレクトロマイグレーションを用いて作製した金属ナノ材料の弾塑性特性を開発した微小材料試験装置により評価することを可能にした。さらに、質量集中型原子間力顕微鏡法により、基板上に創製した金属ナノ材料の弾性特性評価を可能にした。4.ナノチューブ流体センサの実現流体の流動性を向上できるU型金属ナノチューブの開発に成功した。チューブの開口部に開発したマイクロ波原子間力顕微鏡プローブを配置することによって、チューブ内の液体の導電率、誘電率の変化から液体の種類や状態の検知が可能なシステムを考案した。また、直径800nmなる白金極細線を含む電気回路をジュール熱溶接により作製し、通電区間上の電位差を測定することで細線の電気抵抗率を算出することにも成功した。これらの成果はナノチューブ流体センサの基礎を築くものである。平成22年度(最終年度)は申請時に計画した研究を遂行し、原子拡散を利用する金属ナノマテリアルの創製指針を策定した。得られた研究実績を以下に示す。1.ナノマテリアル微小力センサの実現金属ナノワイヤ等のはり構造体と静電容量センサとを組み合わせることで、測定範囲が変更可能な荷重センサを考案した。さらにエレクトロマイグレーション(EM)により作製したAlナノワイヤの機械的特性を評価したところ、弾性率はバルク値と同程度であったが、降伏応力はバルク値の20倍も高いことが明らかとなった。これより当該Alナノワイヤの曲げ負荷に対する変形より、高感度に広範囲の荷重が計測できることを実証した。また回路抵抗変化を利用した微小力センシングの基礎として、一定直流電流の通電下にある金属極細線に電位差測定端子を配置し、測定区間内の幾何学的変化に対する回路抵抗変化を高精度に捉えることに成功した。さらに誘導子型微小力センサのために、コア・シェル型ナノワイヤの微小コイル形成・制御法を考案した。
アポトーシス細胞貧食のためのマクロファージ活性化の分子機構

本研究では、マクロファージによるアポトーシス細胞の食食に重要な役割を果たしているMFG-E8というタンパク質の発現誘導機構の解明を目的とした。MFG-E8はチオグリコレートによって誘導した腹腔滲出マクロファージや、脾臓の胚中心に存在する核片食食マクロファージ(tingible body macrophage ; TBM)など、限られたサブセットのマクロファージにのみ発現する事が分かっているが、そのタンパク質の発現誘導機構に関しては不明な点が多い。そこで、私はMFG-E8の発現を誘導する分子を同定する為に、マウス骨髄細胞を用いてMFG-E8の発現を誘導するサイトカインのスクリーニングを行った。その結果、骨髄細胞からGM-CSF存在下で分化誘導した未熟樹状細胞においてMFG-E8の強い発現が見られた。未熟樹状細胞は高い食食能を持ち、この食食はMFG-E8を欠損する未熟樹状細胞では抑制された。また、樹状細胞は成熟に伴い貧食能を失う事が知られているが、MFG-E8の発現量も成熟を誘導する刺激によって減少する事が明らかとなり、MFG-E8の発現量が樹状細胞の食食能の制御に重要な役割を果たしている事が示唆された。さらに、今回私はIL-18がMFG-E8の発現を誘導する事を見いだした。骨髄細胞をIL-18存在下で培養した所、マクロファージ様の接着性細胞が活発に増殖する共にMFG-E8の発現が強く誘導された。貧食実験より、IL-18誘導マクロファージはアポトーシス細胞を効率よく貧食した。本研究では、マクロファージによるアポトーシス細胞の貪食に重要な役割を果たしているMFG-E8というタンパク質の発現誘導機構の解明を目的とした。まずMFG-E8遺伝子を活性化する因子を調べるために、マウス骨髄細胞をこれまでに同定されている種々のサイトカインと共に培養し、MFG-E8の発現レベルの変化をリアルタイムPCR法により定量的に調べた。すると、M-CSF刺激ではMFG-E8遺伝子の活性化は起こらないが、GM-CSFで刺激すると、経時的にMFG-E8遺伝子が強く活性化されていた。この細胞はFACSによる表面抗原の解析から、未熟樹状細胞である事がわかった。未熟樹状細胞はアポトーシス細胞を効率良く貪食するが、成熟樹状細胞では貪食能が減少する事が知られている。そこで、GM-CSF刺激によって得られた未熟樹状細胞にLPSを加えて成熟させた後にMFG-E8の発現量を調べた。すると、成熟樹状細胞ではMFG-E8の発現量が減少しており、樹状細胞におけるMFG-E8の発現量とアポトーシス細胞の貪食能との間に強い相関ある事がわかった。さらに、MFG-E8ノックアウトマウスから調製した未熟樹状細胞では、野生型と比較して顕著に貪食能減少している事が確認され、樹状細胞によるアポトーシス細胞の効率のよい貪食にはMFG-E8が必須である事がわかった。最後に、MFG-E8に対するモノクローナル抗体を樹立し、免疫染色によりマウス生体内におけるMFG-E8の発現を検討した所、皮膚のランゲルハンス細胞において強い発現が見られ、生体内においてもMFG-E8が重要な役割を果たしている事が示唆された。本研究では、マクロファージによるアポトーシス細胞の貧食に重要な役割を果たしているMFG-E8というタンパク質の発現誘導機構の解明を目的とした。MFG-E8は、無刺激状態の腹腔在住マクロファージには発現していないが、チオグリコレート刺激によって腹腔に滲出してきた活性化マクロファージでは強い発現が見られる。全身性にGFPを発現するGreen mouseを用いた骨髄移植実験より、腹腔滲出マクロファージは腹腔在住マクロファージが増殖したものではなく、骨髄細胞から誘導されたナイーブなマクロファージ前駆細胞が分化したものであることが確認された。そこで、骨髄由来のマクロファージ前駆細胞を活性化し、MFG-E8の発現を誘導するような因子がチオグリコレート投与時に腹腔内に存在していると考え、その因子の同定を試みた。まずチオグリコレート投与後24時間目に腹腔から回収したperitoneal exudates cells(以下PECと記す)をin vitroで培養し、その培養上清を用いて骨髄細胞を刺激した。すると、骨髄細胞の一部はマクロファージに分化すると同時にMFG-E8の発現が上昇した。すなわちPECからMFG-E8の発現を誘導する因子が分泌されていると考えられた。この活性を担う因子は、PECの培養上清を熱処理したり、タンパク質分解酵素で処理する事によって減少することから、タンパク質である事が示唆された。この因子を同定するためにカラムクロマトグラフィーを用いた精製を試みたが、PEC上清中の目的因子の量が非常に微量であるためこの方法での精製は困難であった。そこで、PECからcDNAライブラリーを作製し、COS7細胞に発現させ、その培養上清中のMFG-E8誘導活性を調べる事で目的の因子を同定することにした。現在スクリーニングを開始した所である。

MFG-E8はチオグリコレートによって誘導した腹腔滲出マクロファージや、脾臓の胚中心に存在する核片食食マクロファージ(tingible body macrophage ; TBM)など、限られたサブセットのマクロファージにのみ発現する事が分かっているが、そのタンパク質の発現誘導機構に関しては不明な点が多い。そこで、私はMFG-E8の発現を誘導する分子を同定する為に、マウス骨髄細胞を用いてMFG-E8の発現を誘導するサイトカインのスクリーニングを行った。その結果、骨髄細胞からGM-CSF存在下で分化誘導した未熟樹状細胞においてMFG-E8の強い発現が見られた。未熟樹状細胞は高い食食能を持ち、この食食はMFG-E8を欠損する未熟樹状細胞では抑制された。また、樹状細胞は成熟に伴い貧食能を失う事が知られているが、MFG-E8の発現量も成熟を誘導する刺激によって減少する事が明らかとなり、MFG-E8の発現量が樹状細胞の食食能の制御に重要な役割を果たしている事が示唆された。さらに、今回私はIL-18がMFG-E8の発現を誘導する事を見いだした。骨髄細胞をIL-18存在下で培養した所、マクロファージ様の接着性細胞が活発に増殖する共にMFG-E8の発現が強く誘導された。貧食実験より、IL-18誘導マクロファージはアポトーシス細胞を効率よく貧食した。
Chkチロシンキナーゼ過剩発現による血液細胞多核化現象の解析.

Src型チロシンキナーゼは、増殖因子などの刺激によって活性上昇を起こし、C-terminal Src kinase(Csk)により抑制的に調節される。我々は、Chk(Csk homologous kinase)とCskとのファミリー形成、血液細胞におけるCskとChkの共発現、トロンビン刺激血小板におけるChkによるSrc型キナーゼLyn選択的抑制機構を明らかにしてきた。また、Chkが、フィブロネクチン-VLA5インテグリン依存性血液細胞伸展に必要なLynの活性を選択的に制御することを示した。本研究では、Src型キナーゼおよびChk・Cskの細胞内存在位置が機能に重要な役割をもつことを考慮し、血液系細胞において、Src型キナーゼの細胞内局在を調べた。Src型キナーゼLynとChkが細胞膜の他に、核および染色体に存在しており、しかもchromosome scaffoldに存在して染色体と強く会合していた。また、分裂期紡錘糸にも分布していた。Chk過剰発現を企てたところ、増殖の遅延を伴う多核化を誘発した。Chk過剰発現により、染色体と紡錘糸に会合するチロシンリン酸化蛋白質の変動が観察された。一過性大量発現のできる腎上皮細胞株COS-1細胞にChkを発現させたところ、細胞質のみならず核にも一部存在することが分かった。ChkのSH2領域欠失(Chk△SH2)変異体を作製してCOS-1細胞に発現させて局在を調べたところ、大部分のChk△SH2は核に限局していた。Chk△SH2の核内での発現は、多形核分葉核化・多核化を高頻度に誘導し、細胞増殖を抑制した。したがって、この多核化は、Chk過剰発現した血液系細胞株で観察されたものと類似しているものと考えられ、Src型チロシンキナーゼLynの細胞核分裂と染色体の動態への役割が推察される。また、Chkが、フィブロネクチン-VLA5インテグリン依存性細胞伸展に必要なLynの活性を選択的に制御することを示した。本研究では、Src型キナーゼの細胞内存在位置が機能に重要な役割をもつことを考慮し、血液系以外の細胞において、Src型キナーゼの細胞内局在を調べたところ、線維芽細胞株C0S-1細胞は、Lynが細胞膜の他に核に発現していた。ChkをC0S-1細胞に発現させて、共焦点レーザー蛍光顕微鏡を用い局在を調べたところ、細胞質のみならず核にも一部存在することが分かった。Chkの3種類の欠失変異体、SH2欠失(ChkΔSH2)・SH3欠失(ChkΔSH3)・N末端領域欠失(ChkΔN)変異体を作製してC0S-1細胞に発現させて局在を調べたところ、大部分のChkΔSH2は核に局在し、ChkΔSH3・ChkΔNは主に細胞質に発現していた。ChkΔSH2の核内での発現は、多形核化・多核化を高頻度に誘導し、細胞増殖を抑制した。したがって、この多核化は、Chk過剰発現した血液系細胞株で観察されたものと類似しているものと考えられた。

我々は、Chk(Csk homologous kinase)とCskとのファミリー形成、血液細胞におけるCskとChkの共発現、トロンビン刺激血小板におけるChkによるSrc型キナーゼLyn選択的抑制機構を明らかにしてきた。また、Chkが、フィブロネクチン-VLA5インテグリン依存性血液細胞伸展に必要なLynの活性を選択的に制御することを示した。本研究では、Src型キナーゼおよびChk・Cskの細胞内存在位置が機能に重要な役割をもつことを考慮し、血液系細胞において、Src型キナーゼの細胞内局在を調べた。Src型キナーゼLynとChkが細胞膜の他に、核および染色体に存在しており、しかもchromosome scaffoldに存在して染色体と強く会合していた。また、分裂期紡錘糸にも分布していた。Chk過剰発現を企てたところ、増殖の遅延を伴う多核化を誘発した。Chk過剰発現により、染色体と紡錘糸に会合するチロシンリン酸化蛋白質の変動が観察された。一過性大量発現のできる腎上皮細胞株COS-1細胞にChkを発現させたところ、細胞質のみならず核にも一部存在することが分かった。ChkのSH2領域欠失(Chk△SH2)変異体を作製してCOS-1細胞に発現させて局在を調べたところ、大部分のChk△SH2は核に限局していた。Chk△SH2の核内での発現は、多形核分葉核化・多核化を高頻度に誘導し、細胞増殖を抑制した。したがって、この多核化は、Chk過剰発現した血液系細胞株で観察されたものと類似しているものと考えられ、Src型チロシンキナーゼLynの細胞核分裂と染色体の動態への役割が推察される。
原子衝突による高い振動励起分子の振動遷移、原子の組替えと解離過程の研究

1.理論的手法と研究対象分子の解離が起こる全エネルギー領域で、共腺配置の原子と分子の衝突を記述するSchrodinger方程式を量子力学的に厳密に解くために、質量でスケールしたJacobi座標を超球座標に変換し、連続無限個ある分子の解離状態を離散状態として取り扱う。超球座標で表されたSchrodinger方程式は2変数(ρ,ω)の偏微分方程式であるが、Discrete Variable Representation(DVR)方と差分法を組み合わせてこの偏微分方程式を数値的に厳密に解く。本研究で対象に選んだ衝突系は相互作用ポテンシャルエネルギー曲面が十分な精度で解析式で表されているHe+H^+_2(υ*)とH+H_2(υ*)である。衝突配置は共線配置で、全エネルギー範囲は210eVである。振動の始状態としてH_2の全ての振動状態について、振動遷移、原子の組替えと解離過程がお互いに強く影響し合う衝突動力学を研究した。H+H_2衝突系で精度の高い相互作用ポテンシャルを採用し、H_2の解離エネルギーより高い全エネルギー領域で、量子力学的に信頼できる方法を適用して衝突動力学を研究したのは、世界的に見て、これが最初の研究である。2.研究成果以下の項目について研究し、新しい知見を得た。結果の一部は既に公表されているが、多くの結果は〓めを公表する準備を進めている。(1)He+H^+_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率の全エネルギー依存性(2)He+H^+_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率のH^+_2(υ*)の振動の始状態υ*依存性(3)He+H^+_2(υ*)衝突における同位体効果(4)H+H_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率の全エネルギー依存性(5)H+H_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率のH_2(υ*)の振動の始状態υ*依存性(6)H+H_2(υ*)衝突における同位体効果(7)原子と分子の衝突における2体と多体相互作用ポテンシャルエネルギーの役割1.理論的手法と研究対象分子の解離が起こる全エネルギー領域で、共腺配置の原子と分子の衝突を記述するSchrodinger方程式を量子力学的に厳密に解くために、質量でスケールしたJacobi座標を超球座標に変換し、連続無限個ある分子の解離状態を離散状態として取り扱う。(1)He+H^+_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率の全エネルギー依存性(2)He+H^+_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率のH^+_2(υ*)の振動の始状態υ*依存性(3)He+H^+_2(υ*)衝突における同位体効果(4)H+H_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率の全エネルギー依存性(5)H+H_2(υ*)衝突における振動遷移、原子の組替えと解離過程の確率のH_2(υ*)の振動の始状態υ*依存性(6)H+H_2(υ*)衝突における同位体効果(7)原子と分子の衝突における2体と多体相互作用ポテンシャルエネルギーの役割1.He+H^+_2衝突系での同位体効果原子と分子の衝突を記述するSchrodinger方程式を量子力学的に厳密に解くために,質量でスケールしたJacobi座標を超球座標に変換し,連続無限個ある分子の解離状態を離散状態として取り扱う.超球座標で表されたSchrodinger方程式は2変数の偏微分方程式であるが,Discrete Variable Represention(DVR)法と差分法を組み合わせて数値的に厳密に解く.この方法を共線配置のHe+H^+_2衝突系に適用し,H^+_2とその同位体HD^+,DH^+,HT^+,D^+_2について研究した.H^+_2(U_i)の振動の始状態がU_i【less thanor equal】

4では,衝突系の全エネルギーが10eV以下の領域で,H^+_2の解離や非弾性衝突は殆ど起こらず,HeH^+(U_f)が生成される.HD^+では全エネルギーが7eV程度まではHD^+(U_f)になる非弾性衝突が主要であるが,710eVでは解離が起こり易く,また,組替えも無視できない.DH^+では組替えが全エネルギーや振動の始状態にあまり依存せず約0.2の確率を持つ.全エネルギーが低い領域ではDH^+(U_f)が生成され易いが,高い領域では解離が優勢になる.HT^+ではH^+_2の場合の非弾性衝突と組替え衝突の役割が入れ替わったような全エネルギー依存性を示す.H^+_2(U_i)とHT_+(U_i)の振動の始状態U_iと組替えにより生成されたHeH^+(U_f)の振動の終状態U_fの間には|U_i-U_f|【less thanor equal】12の選択則が存在する.このように同じ電子的ポテンシャルエネルギー曲面上の衝突ではあるが,質量の違いにより動力学的にはかなり違った挙動を示す.2.He+H^+_2衝突系での2体と多体相互作用の役割He+H^+_2衝突系の研究で得られた結果を物理学的に解釈するために,HeとH^+_2間の相互作用を2体力と3体以上の多体力の部分に分け,振動の非弾性衝突,原子組替えと分子の解離過程への2体力と多体力の役割を明らかにする研究を進めた.更に,原子と分子間の相互作用ポテンシャルをモデル化することにより,衝突を記述するSchrodinger方程式の解析解が得られる.この解析解より得られる結果を利用し,数値的に得られた結果を物理学的に解釈する研究を進めている.H+H_2衝突系での振動遷移,原子の組替えと解離過程原子と分子の衝突を記述するSchrodinger方程式を量子力学的に厳密に解くために,質量でスケールしたJacobi座標を超球座標に変換し,連続無限個である分子の解離状態を離散状態として取り扱う.超球座標で表されたSchrodinger方程式は2変数の偏微分方程式であるが,Discrete Variable Representation(DVR)法と差分法を組み合わせて数値的に厳密に解く.相互作用ポテンシャルが十分な精度で解析式で表されているH+H_2衝突系で,共線配置の衝突にこの方法を適用し,全エネルギーが210eVの広い範囲で研究した.精度の高い相互作用ポテンシャルを採用し,H_2の振動遷移,組替えと解離過程がお互いに強く影響し合う衝突動力学を量子力学的に信頼できる方法による研究はH+H_2衝突系ではこれが最初の研究である.衝突系の全エネルギーがH_2の解離しきい値から10eVの領域で,原子の組替えはH_2(v_i)の振動の始状態に余り関係なく0.2以下の確率であり,振動遷移とH_2の解離が主要な過程である.振動の始状態がv_i【less thanor equal】4では,全エネルギーが10eVまではH_2(v_f)になる振動遷移が主要であり,解離確率は0.2以下である.V_i【greater than or equal】5では,振動状態が高くなるに従い,解離確率は大きくなり,解離が振動遷移や原子の組替えよりも圧倒的に優勢になる.全エネルギーが5eV程度では,振動の弾性衝突が非弾性衝突よりもはるかに優勢であるが,全エネルギーが57eV程度では,H_2(v_i)の振動の始状態v_iと終状態v_fの間には|v_i-v_f|【less than or equal】12の選択則が存在する.尤も,v_i【greater than or equal】10では,解離過程が主要である.