hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体性幹細胞の同種他家移植による新たな骨軟骨再生治療法の開発

ミニブタの脂肪組織由来間葉系幹細胞(AT-MSC)の凝集塊をバイオプリンターを用いて積層し、人工足場のない三次元構造体を作成した。これを大腿骨内側顆の骨軟骨欠損孔に自家移植または他家移植し、術後の画像診断と病理学的検査を行った。構造体を移植しない欠損孔を対照とした。術後のCT画像から求めた欠損孔のX線透過容積は、他家移植に比べて自家移植において有意に縮小しており、他家移植の欠損孔では軟骨下骨の再生遅延が示唆された。MR画像及び病理組織標本のトータルスコアにおいても、他家移植よりも自家移植の方が有意に高値を示した。AT-MSCの三次元構造体の他家移植は、骨軟骨再生を遅延させる可能性が示唆された。実験1.バイオ3Dプリンターを用いて作製したブタ脂肪組織由来間葉系幹細胞の三次元構造体による骨軟骨再生(非荷重面における骨軟骨欠損部への幹細胞構造体移植実験)【目的】脂肪組織由来間葉系幹細胞(AT-MSCs)の凝集塊(スフェロイド)を、バイオ3Dプリンターを用いて立体配置することで三次元構造体(プラグ)を作製し、膝関節の非荷重面の骨軟骨欠損孔に自家移植して、関節軟骨及び軟骨下骨の再生を評価する。【方法】NIBS系ミニブタ(n=3)の頸部皮下から脂肪組織を採取した。酵素処理後に得られたAT-MSCsを培養し、スフェロイドを形成させた。バイオ3Dプリンターを用いて、スフェロイドを1つずつ立体配置させて、円柱状のプラグをスキャフォールドフリーで作製した。両側の大腿骨膝蓋骨間関節を関節切開し、大腿骨滑車溝にプラグと同形の骨軟骨欠損孔(内径5mm×深さ5mm)を作出した。右側の欠損孔にはプラグを移植(移植肢)し、左側は無移植(対照肢)とした。術後0, 3及び6ヵ月にCT検査にて欠損孔を画像評価し、欠損孔の縮小率を算出した。術後6ヵ月で病理解剖を行った。【結果と考察】術後3及び6ヵ月におけるCT検査では、骨欠損の容積(X線透過容積)が、対照肢に比べて移植肢で低い傾向を示した。術後0ヵ月におけるX線透過容積を100%としたときの、術後3及び6ヵ月の容積値の総体比率は、対照肢で73.3±5.9及び48.9±6.8%、移植肢で55.9±4.6及び36.7±9.6%となり、3ヵ月後において両肢間で有意差(p=0.03)が認められた。病理組織学的検査では移植肢において肉眼的に滑らかな関節表面が確認され、関節軟骨の再生を認めた。バイオ3Dプリンターを用いて作製したAT-MSCsの三次元構造体を、骨軟骨欠損孔に自家移植することで、関節軟骨と軟骨下骨の再生が同時に促進された。【実験1】バイオ3Dプリンターを用いて作製したブタ脂肪組織由来間葉系幹細胞(AT-MSC)の三次元構造体移植による関節非荷重面(大腿骨滑車溝)の骨軟骨再生の評価。NIBS系ミニブタ3頭のデータを用いて実験の中間まとめを行い、第15回日本再生医療学会において発表を行った。平成27年2月には、追加試験としてNIBS系ミニブタ2頭の移植手術を終えており、術後3及び6ヵ月におけるCT画像評価を継続し、平成28年8月に病理組織学的検査を行い、実験1を終える予定である。【実験2】AT-MSCの三次元構造体移植による関節荷重面(大腿骨脛骨間関節の大腿骨内側顆)の骨軟骨再生の評価。平成27年度内に、クラウン系ミニブタ3頭を用いて移植を済ませ、術後3及び6ヵ月におけるCT/MRI画像診断を実施し、平成28年4月に病理組織学的検査を行う予定である。AT-MSCの移植側において対照側よりも骨軟骨欠損の縮小が観察されている。追加試験のための3頭については、AT-MSCの分離・培養を終え、平成28年4月に移植の予定である。このように本研究課題は、設定した研究期間の初年度のうちに予定された関節非荷重面、及び関節荷重面へのAT-MSC構造体の自家移植試験を順調に進めている。すでに一部は学会発表に至っており、また自家移植後の評価は平成28年10月までに完了の予定であることから、当初の計画以上に進展していると考えられる。【実験1】バイオ3Dプリンタで作成したブタ脂肪組織由来間葉系幹細胞(AT-MSCs)の三次元構造体を関節非荷重面の骨軟骨欠損に移植した。ミニブタ2頭を用い、頸部皮下脂肪組織由来のAT-MSCsをスフェロイド化し、バイオ3Dプリンタを用いて1つずつ立体配置し、高弾性の円筒状プラグを作成した。両側の大腿骨滑車溝に骨軟骨欠損を作成し、右側の欠損に円筒状プラグを移植し、左側は対照とした。術後3,6ヵ月にCTとMR検査、術後6ヵ月後に病理検査を行った。CT検査では、移植部におけるX線透過容積が対照よりも有意に減少した。MR検査では、移植部において表層の滑らかな軟骨信号が確認された。病理検査では、移植肢において、肉眼的に滑らかな関節表面が、組織学的には関節軟骨の再生が確認された。バイオ3Dプリンタを用いて作製したAT-MSCs三次元構造体を骨軟骨欠損孔に自家移植することで、関節軟骨と軟骨下骨の同時再生が促進されることが示された。【実験2】

ミニブタ3頭を用いて、AT-MSCsの三次元構造体を作成し、関節荷重面である大腿骨内側顆の右側骨軟骨欠損に自家移植した。左側欠損は無処置対照とした。術後3ヵ月のCT検査では、移植部のX線透過容積が、対照に比べて減少する傾向を示した。MR及び病理検査では、移植部において骨軟骨再生の進行が早く、非荷重面移植の成績と一致する傾向であった。【実験3】白血球抗原型(SLA)が明らかなミニブタ5頭(雄1頭、雌4頭)を用い、ドナーブタ(雄)のAT-MSCsを使って移植用三次元構造体を作成した。実験2と同様、レシピエントブタ(雌)の両側大腿骨内側顆に骨軟骨欠損を作成し、右側の欠損にドナー由来の構造体を他家移植した。術後3ヵ月のCT及びMR検査では、SLA一致個体間移植及びSLA不一致個体間移植のいずれにおいても、骨軟骨再生促進を示唆する明らかな所見を得ていない。【実験1】バイオ3Dプリンタで作成したブタ脂肪組織由来間葉系幹細胞(AT-MSCs)の三次元構造体の関節非荷重面の骨軟骨欠損部への自家移植実験では、初年度のデータと追加データを合わせて、成績の再評価を行ない、2つの国内学会において口頭発表を行なった。過去に報告したモールド(鋳型)内で幹細胞を積層するハンドメイドと異なり、バイオ3Dプリンタでは高弾性の移植構造体を作成することが可能となっており、モールド法で作成した構造体の課題とされた手術中の構造体の取扱い難さ、移植後の欠損孔からの脱落等を解消できる見通しが立った。このデータはすでに論文作成の作業に入っており、最終年度中における論文公表を目指している。【実験2】バイオ3Dプリンタで作成したAT-MSCsの三次元構造体を、関節荷重面である大腿骨内側顆の骨軟骨欠損孔に自家移植し、無処置対照と比較を行っている。実際の骨軟骨欠損症例は関節荷重面に発生することから、実験1の非荷重面移植の結果を荷重面移植で再現できるか確認する実験である。すでに自家移植3頭の結果を得ており、実験1の結果を支持する傾向がでている。【実験3】自家移植による骨軟骨再生の実績は認められつつあるが、実症例への自家移植治療には、移植構造体の準備にコストと時間を要する。そのために実験3では、他家移植による治療法を検討している。白血球抗原型(SLA)が明らかなミニブタを用意し、ドナー雄のSLAと一致するレシピエント雌への三次元構造体の移植、及びSLAの一致しないレシピエント雌への移植手術を終えており、最終年度の前半には、病理解剖までの成績が出揃う予定である。この実験では、ドナー由来の細胞の生着についても遺伝子レベルで検出・評価できるシステムとなっている。最終年度は、学会及び論文発表に向けて、荷重面の自家及び他家移植について、追加実験を行う予定である。【実験1】ブタ脂肪組織由来間葉系幹細胞(AT-MSCs)からなる三次元構造体を関節非荷重面の骨軟骨欠損に移植した。ミニブタ1頭から、頸部皮下脂肪組織由来のAT-MSCsをスフェロイド化し、バイオ3Dプリンタを用いて立体配置し、高弾性の円筒状プラグを作成した。両側の大腿骨滑車溝に骨軟骨欠損を作成し、右側の欠損に円筒状プラグを移植し、左側は対照とした。術後3及び6ヵ月目にCTとMR検査、術後6ヵ月目に病理検査を行った。CT検査では、移植部におけるX線透過容積が対照よりも有意に減少した。MR検査及び病理検査では、移植部において表層の滑らかな軟骨信号が確認された。
木質系芳香族バイオマスから微生物発酵で生産される選択的セシウムキレート剤の研究

福島第一原子力発電所の事故により、現在多量の放射能汚染水が生産され続けている。本研究により、我々が独自に開発した組換え微生物発酵によって生産される2-ピロン4,6-ジカルボン酸は、同じアルカリ金属の中でも特にCsと選択的に錯体を形成して沈殿を生じることが明らかとなった。またその錯体構造をX線結晶回折により決定し、その結果Naとの錯体と比較して水分子が配意せずより巨大な分子となることでより沈殿が生じやすくなることを明らかにした。また、PDCをアンモニア処理してバレロラクトンに変換するとゲル担体へ化学的に結合できることがわかり、高効率放射性Csを除去するゲル担体の合成経路を設計することができた。PDCは木質系芳香族バイオマスから組換え微生物発酵により生産されるプラットフォームケミカルスであるが、I族のアルカリ金属キレーターというユニークな特徴も持ち合わせている。また、同じI族のアルカリ金属の中でも特にCsと優先的に相互作用し錯体沈殿を生じることから、現在深刻な問題となっている放射性セシウムの選択的な沈殿除去に使用できると考えられている。昨年度までにPDC-Cs錯体は2つのCs原子を12のPDC分子が取り囲むように相互作用し、巨大かつ複雑な錯体を形成していることが明らかとなっている。そこで今年度は、PDCがどの程度低濃度のCsを除去できるのかを評価した。PDCによるCs除去試験を行うために、まずは実験に使用するPDCを組換え微生物発酵により作成した。PDC高生産組換えバクテリアPseudomonasputida PpY1100/pDVZ21をジャーファーメンターで高密度培養し、そこにバニリン酸を滴下することによりPDCを発酵生産した。得られた発酵液から連続溶媒抽出および再結晶による精製を経て高純度PDCを約100g得た。得られたPDCを用いてPDC水溶液によるCs捕捉試験を行ったところ、500mMのPDC水溶液では100ppm程度のCsまでは捕捉することが出来るがそれ以上低濃度になると、錯体を形成できなくなり、除去できないことが示唆された。この結果からより低濃度のCsを捕捉する条件を検討するためには滴定試験による錯体安定度定数を決定し、様々な条件下での錯体形成条件を理解する必要があることがわかった。また、同じI族のアルカリ金属の中でも特にCsと優先的に相互作用し錯体沈殿を生じることから、現在深刻な問題となっている放射性セシウムの沈殿除去に使用できると考えられた。そこでPDCによるPDC-Cs錯体系性能を検討するために、まずは実験に使用するPDCを組換え微生物発酵により作成した。得られた発酵液から連続溶媒抽出および再結晶による精製を経て高純度PDCを約100g得ることができた。得られたPDCを用いてPDC-Cs錯体結晶を作成し、X線結晶回折により構造を特定した。その結果、PDC-Cs錯体は2つのCs原子を12のPDC分子が取り囲むように相互作用し、巨大かつ複雑な錯体を形成していることが明らかとなった。福島第1原発事故による放射性セシウム汚染は現在深刻な問題となっている。特に毎日膨大な量発生する炉心の冷却水から放射性セシウムを除去する技術開発は急務である。本研究はゼオライト等による非特異的吸着やフェロシアン化鉄などのような環境負荷のかかる吸着剤とは異なり、Cs特異的グリーンケミカルスによる錯体沈殿除去という全く新しいCs除去法を提案できる可能性があり社会的に大きく貢献できると考えている。2-ピロン-4,6-ジカルボン酸(PDC)は木質系芳香族バイオマスから組換え微生物発酵により生産されるプラットフォームケミカルスであるが、I族のアルカリ金属キレーターというユニークな特徴も持ち合わせている。そこでPDCによるPDC-Cs錯体形成能を検討するために、まずは実験に使用するPDCを組換え微生物発酵により作成した。PDC高生産組換えバクテリアPseudomonasputida PpY1100/pDVZ21を高密度培養し、そこにバニリン酸を滴下することによりPDCを発酵生産した。

得られた発酵液から連続溶媒抽出および再結晶による精製を経て高純度PDCを得た。このPDCを用いてPDC-Cs錯体結晶を作成し、X線結晶回折により構造を特定した。その結果、PDC-Cs錯体は2つのCs原子を12のPDC分子が取り囲むように相互作用し、巨大かつ複雑な錯体を形成していることが明らかとなった。さらにPDC水溶液によるCs捕捉能試験を行ったところ、PDCは100ppm程度のCsまでは水溶液中で捕捉することが出来るがそれ以上低濃度になると、錯体を形成できなくなり、除去できないことが示唆された。この問題を解決するためには、PDC固定カラムの作成が必要であると考えられたが、PDC-Cs錯体形成にはPDCの全ての官能基が関わることが構造解析により明らかとなっていることから、化学的に新たな足掛かりが必要であった。試行錯誤の結果、PDCからδ-バレロラクトンに変換することで、PDCを固定したカラムの合成経路を設計することができた。これらの結果をChileで開催されたLignobiotech IIIで発表し、ポスターアワードを獲得した。代謝工学、微生物学、木材化学今年度も研究遂行に必要な2-ピロン4,6-ジカルボン酸(PDC)を十分量かつ高純度に微生物発酵により作成することが出来た。また、このPDCを使って水溶液中でのセシウム捕捉能を評価することが出来、新たな課題を見いだすことが出来た。PDC高生産組換えバクテリアを用いたジャーファーメンターによる発酵により2-ピロン-4,6-ジカルボン酸(PDC)をファインケミカルスとして100g生産することができ、当年度の目標を達成した。また、得られたPDCを用いてPDC-Cs錯体結晶を作成し、X線結晶回折により錯体構造を決定したことにより、PDC-Cs錯体は分子量2000以上の高分子となっていることが分かった。このことから分子量分画により放射性セシウムを除去できる技術開発の可能性が示され、次年度以降の技術開発の方針を決めることができた。2ーピロン4,6-ジカルボン酸(PDC)のセシウム捕捉能を最適化するために、錯体安定度定数を明らかにする必要がある。また、PDC-Cs錯体の形状から新たな捕捉システムのデザインも試みる。PDC-Cs錯体が分子量2000以上の高分子構造をとっていることが分かったため、次年度以降はこの高分子錯体を水溶液中で捕捉し除去する技術開発を行う。具体的には分子量分画による除去が可能であるか検討する。当初の予定よりも簡便な方法でPDCのCs捕捉能を評価できたために、微量分析用の消耗品を購入する必要がなくなったため。PDCによるCsの捕捉能を強化するために、新たな試験をデザインする必要が生じた。今年度生じた差額は、新たにデザインする追加試験に使用する予定である。次年度の実験に使用するPDCを作成するための各種試薬類。組換え微生物を維持するための遺伝子工学試薬。培養するための培養試薬。発酵生産するための試薬。発酵液からPDCを抽出するための各種有機溶媒及び酸。抽出したPDCを精製するためのクロマトグラフィー用担体。分析するための各種カラム。セシウム塩。PDC-Cs錯体を分子量分画するための限外濾過膜及びゲル濾過担体。
都市居住に関する日本と中国の場所論的比較考察

本研究は、中国の伝統都市を対象に、その構築環境を住居史学および環境心理学的視点から検討し、日本の伝統都市と比較することによって、都市居住に関する比較文化論的考察を行うものである。寧波・紹興・広州の3都市の歴史的街区を対象として実地調査を行い、その空間構成と居住特性を把握した。それを博多・柳川・高田と比較し、アーバン・ユニットとしての町家、水辺の生活空間、都市の中間領域などについて考察した。本研究は,江南地方の住居や都市空間を対象に,構築環境のあり方やその意味を住居史学・環境心理学的視点から検討し,日本における場合と比較することによって,その比較文化論的考察を行うものである。今年度は日本に関して,2005年9月に伝統的都市における空間の共同性のモデルとして,高田雁木町家(新潟県上越市)の現地調査を行なった。現在,そのデータを分析中だが,その際,単に文化財的な視点からではなく,私領域に属する雁木空間がどのように都市の構成要素として公共性を獲得しているかという点に着目して考察を進めている。中国に関しては,2006年1月に現地に赴き,まず同済大学の阮儀三教授(都市史),李斌教授(環境心理学),張松教授(都市計画)らと研究打ち合わせを行なった。さらに,次年度以降の調査に向けて候補地の現地視察を行なった。具体的には,紹興近郊の「安昌」,寧波の旧城内の「月湖西側地区」および「南郊路」,寧波近郊の小都市「慈城鎮」および農村集落「走馬塘」などである。これらはいずれも革命以前の空間構造を残す地区であるが,それぞれの構成には属性の違いによる固有の特徴が見られた。帰国後,予備調査の結果をもとに,今後の進め方についてのミーティングを行なった。そして,本調査の候補地として寧波の「月湖西側地区」を第一候補とするが,中国側研究者の意見を聞き,調査の可能性を検討しながら選択していくことになった。また,調査方法については,居住史学と環境心理学が対象を共有しながらそれぞれの方法論で調査を行い,それを素材に新たな比較文化論の提示に向けて議論をしていくことになった。さらに,寧波において急速な都市改変が起こっていること,しかもその手法が短期間のうちに様々に変更していることから,そのような都市改変の動向についても現在進行形の歴史としてテーマに加え,考察していくことになった。本研究は,中国江南地方の住居や都市空間を対象に,構築環境のあり方やその意味を住居史学・環境心理学的視点から検討し,日本における場合と比較することによって,その比較文化論的考察を行うものである。今年度は,中国に関して,寧波の旧城内月湖西側に残る伝統的居住地区を共通のフィールドとして,現地調査を行った。住居史学的視点からは,地区内に残存する明代以降の各時代に建設された伝統的住居を対象に実測調査を行い,空間的・様式的特徴を解明するとともに,観察調査により居住者の生活領域形成を把握した。また,環境心理学的視点からは,居住者・通行人が行き交う中庭・路地などの外部空間においてビデオを用いた行動観察調査を実施した。現在,これらの調査によって得られた資料の分析を進めている。また,中国の各都市で急速に進行している再開発等の都市改変が,これら伝統的居住地区に対しても大きな影響を与えていることが明らかになった。そこで,現在進行形の都市改変のなかでの伝統的居住地区の空間的・社会的再構成プロセスについて,今後考察を深めることになった。また,次年度には,博多を対象に都市化プロセスの中での伝統的居住地区の再編成を調べ,比較考察を行うことにした。一方,伝統的都市における空間の共同性のモデルとして,高田雁木町家(新潟県上越市)の現地調査を昨年に引き続き実施した。ここでは,私領域に属する雁木空間がどのように都市の構成要素として公共性を獲得しているかという点に着目して考察を進めている。また,その比較対象として中国からは広州の連担型アーケード空間である騎楼を選定した。2007年1月に予備調査を実施し,次年度の本調査に向けて調査候補地の検討を行った。本研究は,中国の住居や都市空間を対象に,構築環境のあり方やその意味を住居史学・環境心理学的視点から検討し,日本における場合と比較することによって,その比較文化論的考察を行うものである。前年度の寧波市での実地調査に引き続き,今年度は広州市において広州大学湯国華研究室との共同調査を行った。広州には,20世紀初頭に形成された「騎楼」とよばれるピロティ空間の連担によるアーケード街が現在も数多く存続している。調査においては,旧城西側に近代期に開発された恩寧路,第十甫路,上九路地区を対象に,騎楼建築街とその後背地に形成された低層住居密集地区に関して実測調査を行い,その形成過程と建築的特徴を把握するとともに,ヒアリング・観察調査等によりそれぞれの領域での居住実態を記録した。

その結果,対象地区においては,騎楼街路と街区内部の居住地とが全く異なる構造で成り立っており,両者は空間的性格もかなり違っていること,当地区が計画性と自然発生的側面とを併せ持って形成されたこと,広州の騎楼建築においても寧波の伝統住宅に見られたような錯綜した多世帯居住がみられること等が明らかになった。この広州の騎楼に類似した日本の都市空間モデルとして,高田(新潟県上越市)の雁木通りに注目し,その現地調査を昨年に引き続き実施した。ここでは,私領域に属する雁木空間がどのように都市の構成要素として公共性を獲得しているかという点に着目して考察を進めている。一方で,博多の伝統性を残す通りとして普賢堂を対象にその空間構造と変遷を調査し,日本の伝統的な通りのもつ「界隈性」について検討し,それを昨年度の寧波調査で得られた知見と比較,考察した。また,昨年度の寧波に関する調査結果をまとめ,紀要「都市・建築学研究」に発表した。本研究は,中国の住居や都市空間を対象に,構築環境のあり方やその意味を居住史学・環境心理学的視点から検討し,日本と比較することによって比較文化論的考察を行うものである。今年度は,江南の水郷都市・紹興を対象に,水辺の居住環境に焦点をあてた現地調査を実施した(78月に予備調査, 89月に本調査。菊地,南,柴田が参加し,浙江大学王暉副教授の協力を得た)。対象とした八字橋周辺は歴史的保存地区に指定され,水辺環境も伝統的な姿をよく残している。伝統的構成を維持する水辺空間を実測し,水路・橋・オープンスペース・路地・建物・中庭を連続的に捉え,図面化した。水辺周辺の住居群の建物と生活の聞き取りからは,この地区の住居形態として中庭型と長屋型が抽出され,居住者はこれまでの調査地にくらベれば長期にわたって居住している場合が多く,コミュニティも比較的安定していることがわかった。ただし,それらは必ずしも伝統的なものではなく,むしろ近代以降に再編され,変化しながら今日に至っている。水際の生活景観の観察からは,都市化によって水路の役割が変化したが,その状況に合わせた水利用のシステムが構築されていることがわかった。現在も水路は極めて有効に活用されており,それはこの地区の生活サイクルを形づくる上での基盤となっている。環境心理学的視点からは,水辺空間を対象に長時間の定点観察を行い,その劇学的分析を試みた。そこでは水辺の生活場面が1日の流れとして記述されている。また, 10月に「中国伝統都市の空間と場所」と題するシンポジウムを開催し,寧波月湖西地区調査(平成18年度)の成果をもとに都市理解の視点を論じた。まず研究メンバー3名が調査にもとつく報告をし,建築学および人類学分野からコメンテーターを呼びディスカッションを行った。本研究は、中国の住居や都市空間を対象に,構築環境のあり方やその意味を居住史学・環境心理学的視点から検討し,日本と比較することによって比較文化論的考察を行うものである。本年度は終年度にあたることから,研究成果の報告会を複数開催した。12月に,中国での実地調査の共同研究者である湯国華教授(広州大学),王暉副教授(浙江大学)を招き,国際シンポジウム「伝統的都市空間の保全と活用-日中比較の視点から」を開催した。これは,中国と日本の具体的な事例を題材に,アジアにおける都市空間の理解と歴史保全のあり方を議論することを意図したものである。
西洋・日本・韓国文学における<新しい女性の形成と変遷>

今回は夏目漱石「三四郎」(『東京朝日新聞』『大阪朝日新聞』1908・9・1-12・29)と韓国最初の近代小説(恋愛小説)李光洙の「無情」(18921950)(『毎日申報』1917・1・1-6・14)を比較し、日韓1910年代前後の典型的な<新しい女性>の意味合いの相違を考察した。日本留学中に西洋文学(日本語訳を通じて)や日本の新文学に接した李光洙の文学は、日本文学からの影響を無視できない。李光洙の最初の「愛か」(『白金学報』1909・12)は日本語で書かれており、また彼の「無情」の一部分も日本滞在中に書かれている。李光洙の日記には「虞美人草」(『東京朝日新聞』『大阪朝日新聞』1907・6・23-10・29、ただし、『大阪朝日』は10・28まで)、「三四郎」(『東京朝日新聞』『大阪朝日新聞』1908・9・1-12・29)を読んだという言及があり、漱石から李光洙への影響の可能性を想定することができる。「無情」では、植民地時代の動乱の中で、新青年の李享植、新女性を代表する善馨、旧道徳を守る英採をめぐる三角関係を通して、旧結婚制度を打倒し、自由な恋愛結婚を理想化する若者たちが描かれている。「無情」に登場する女性たちは高等教育を受けたエリートであり、彼女たちの時代に伝統を打破しようとする知的なモダンガールという言葉が生まれた。しかし「無情」では、自由恋愛観を提示しようとする作家の努力はうかがえるが、恋愛観の展開は不十分であり、新しい教育を受け(留学)、国を救おうとする民族主義的な<新しい女>の誕生の描写に重心を置いている点が「三四郎」と相違する。そこに当時の国情の違いの反映を見ることもできよう。両作品における共通点は、<新しい女性>を描写するには、新教育を受けた女性の登場が不可欠な要素であったことである。「三四郎」は日露戦争の後を、「無情」は植民地時代という特殊な社会を描く作品として、近代的な<新しい女性>を描こうとするが、いずれも当時の社会の壁を乗り越えることができなかった。そういう意味では美禰子と善馨の近代性は表面的なものにすぎなかったといえる。研究計画の一端として、現時点で作成した論文は「漱石の「三四郎」と李光洙の「無情」における結婚観研究-登場人物の恋愛間を通して-」である。本論文では、日本留学中に西欧文学(邦訳)や日本の新文学に接した李光洙(18921950)の「無情」(『毎日申報』1917・1・1-6・14)と、夏目漱石の「三四郎」(『東京朝日新聞』『大阪朝日新聞』1908・9・1-12・29)を比較し、韓国と日本の1910年代前後の典型的な<新しい女性>の表現のされ方の相違を考察した。最近の関連研究には、鈴木すずえ「「三四郎」論-美禰子の本郷情話-」(湘南短期大学紀要、2003)や、ソ・ボマン「「無情」における愛情観研究」(木浦大学教育大学院、2004)などがあるが、両作品をこの視点から比較した研究はまだほとんど行なわれていない。「三四郎」では日露戦争後の、「無情」では植民地時代の、それぞれの現実世界に動揺する女性の心理、あるいは自我意識の強い<新しい女性>が自由恋愛観を通して描かれている点が類似点である。日本において近代的な恋愛観の芽生えは明治20年前後であり、明治30年代半ば以降は、教育の浸透が加速され、個人的自覚が高まる。明治44年には、イプセンの『人形の家』が帝国劇場で上演されるなどして、「家」の制度に順応する女性たちに影響を与えた。漱石はこうした女性の意識の変化を美禰子に投影して、一つの新しい女性像を作り上げた。一方、「無情」では、植民地時代の動乱の中で、新青年の李享植、新女性を代表する善英、旧道徳を遵守する英採をめぐる三角関係を通して、旧結婚制度を打倒し、自由な恋愛結婚を理想化する若者たちを描かれている。「無情」に登場する女性たちは高等教育を受けたエリートであり、彼女たちの時代に伝統を打破する知的なモダンガールという言葉が誕生した。しかし「無情」では、自由恋愛観を提示しようとする作家の努力はうかがえるが、恋愛観の展開は不十分であり、新しい教育(留学)を受け、国を救おうとする民族主義的な<新しい女性>の誕生の描写に重心を置いている点が「三四郎」との相違点である。李光洙の最初の「愛か」

(『白金学報』1909・12)は日本語で書かれており、また彼の「無情」の一部分も日本滞在中に書かれている。李光洙の日記には「虞美人草」(『東京朝日新聞』『大阪朝日新聞』1907・6・23-10・29、ただし、『大阪朝日』は10・28まで)、「三四郎」(『東京朝日新聞』『大阪朝日新聞』1908・9・1-12・29)を読んだという言及があり、漱石から李光洙への影響の可能性を想定することができる。「無情」では、植民地時代の動乱の中で、新青年の李享植、新女性を代表する善馨、旧道徳を守る英採をめぐる三角関係を通して、旧結婚制度を打倒し、自由な恋愛結婚を理想化する若者たちが描かれている。「無情」に登場する女性たちは高等教育を受けたエリートであり、彼女たちの時代に伝統を打破しようとする知的なモダンガールという言葉が生まれた。しかし「無情」では、自由恋愛観を提示しようとする作家の努力はうかがえるが、恋愛観の展開は不十分であり、新しい教育を受け(留学)、国を救おうとする民族主義的な<新しい女>の誕生の描写に重心を置いている点が「三四郎」と相違する。そこに当時の国情の違いの反映を見ることもできよう。両作品における共通点は、<新しい女性>を描写するには、新教育を受けた女性の登場が不可欠な要素であったことである。「三四郎」は日露戦争の後を、「無情」は植民地時代という特殊な社会を描く作品として、近代的な<新しい女性>を描こうとするが、いずれも当時の社会の壁を乗り越えることができなかった。そういう意味では美禰子と善馨の近代性は表面的なものにすぎなかったといえる。
下部尿路閉塞における膀胱微小循環の変化と交感神経α1遮断薬の効果

膀胱虚血再灌流モデルラット、及び下部尿路閉塞モデルラットを用い、ペンシル型CCD生体顕微鏡により膀胱虚血再灌流における膀胱壁微小循環の変化を解析した。下部尿路閉塞における膀胱蓄尿障害は、膀胱過伸展による虚血再灌流障害による膀胱血流障害に起因することを示した。また、膀胱微小循環の障害が交感神経α1遮断薬の前投与によりα1A受容体を介して抑制されることを示した。これらの結果から、下部尿路閉塞に基づく蓄尿障害の新規治療として、膀胱微小循環、特に交感神経α1A受容体をターゲットとした薬剤開発が有用であることが示唆された。CCD生体顕微鏡によりラット膀胱粘膜毛細血管(膀胱微小循環)、膀胱筋層の動脈・静脈を区別して同定し、粘膜毛細血管内の赤血球速度を測定し、血流を数値化した。膀胱過伸展、空虚時の膀胱粘膜毛細血管血流測定で、過伸展により血流遮断され(虚血)、空虚化により血流再開(再灌流)したが、血流はベースラインまで回復せず、虚血再灌流障害発生が確認された。交感神経α1D>A遮断薬のナフトピジルを用いて、ラット下部尿路閉塞モデルで、ナフトピジルの膀胱微小循環障害に対する効果を検討した。雌SDラットに下部尿路閉塞を作り、ナフトピジル(30mg/kg)の皮下浸透圧ポンプによる投与、生理食塩水投与(コントロール)を行い、排尿状態、膀胱内圧測定、膀胱粘膜毛細管血流(微小循環)の変化、および組織学的変化についてsham手術群と比較検討した。さらに、酸化ストレスマーカー8-OHdGの組織中濃度を酵素免疫アッセイにて測定した。その結果、下部尿路閉塞群では排尿回数の増加、膀胱容量の低下がみられた。ナフトピジル投与群では、コントロール群に比べて有意に排尿回数が低下し、膀胱容量も増加した。毛細管血流は下部尿路閉塞により低下したが、ナフトピジル投与群では、コントロール群に比べて毛細管血流低下を抑制した。組織中8-OHdGは、下部尿路閉塞群>下部尿路閉塞+ナフトピジル投与群>sham群であり、ナフトピジルは下部尿路閉塞における酸化ストレスを改善した。組織学的検討では、ナフトピジル群では、下部尿路閉塞に伴って起こる膀胱壁の肥厚が抑制された。ナフトピジルは下部尿路閉塞による排尿筋過活動、膀胱微小循環障害の改善効果を有することが示唆された。今年度の検討により、α1遮断薬はα1Aおよびα1D受容体を介して、膀胱虚血再灌流障害による膀胱微小循環障害、酸化ストレスの抑制により、膀胱機能改善効果を示すことが示唆された。平成25・26年度に、CCD生体顕微鏡によりラット膀胱粘膜毛細血管・膀胱筋層の動脈・静脈を区別して同定し、粘膜毛細血管内の赤血球速度を測定して血流を数値化し、膀胱虚血再還流モデルラットにおける膀胱虚血再灌流障害の発生を確認した。また交感神経アルファ1D>A遮断薬ナフトピジル、α1A遮断薬シロドシンが下部尿路閉塞モデルラットに起こる膀胱血流障害を改善することを、微小循環の観点(血流改善)、機能的観点(膀胱容量減少・頻尿の抑制)、組織学的観点(酸化ストレスマーカーの抑制、炎症細胞浸潤の抑制)から明らかにした。また、虚血再灌流障害によって起こる膀胱毛細血管の機械的変化(毛細血管破綻)は、アルファ1A>D遮断薬タムスロシンが抑制することを確認した。以上より、下部尿路閉塞にみられる膀胱機能障害が、膀胱虚血再灌流障害(膀胱微小循環障害)に起因すること、アルファ1遮断薬により膀胱微小循環の改善を介して抑制されること、またアルファ1A受容体が重要な役割を果たすことをほぼ解明することができた。最終年度の平成27年度は仮説の実証に必要な実験を補追した。虚血再灌流障害モデルにおける膀胱微小循環がタムスロシン投与により改善することを確認した。また、下部尿路閉塞モデルラットで、タムスロシンの皮下浸透圧ポンプによる投与を行い、膀胱粘膜毛細管血流(微小循環)の変化をコントロール群、シャム手術群と比較したところ、下部尿路閉塞による膀胱微小循環障害をタムスロシンが改善することが示された。さらに、実臨床における前立腺肥大症患者では前立腺炎症が高頻度に合併しているため、尿逆流による前立腺炎モデルラットを作成しシロドシンの作用を検討したところ、炎症による前立腺血流の低下・組織中炎症関連蛋白の増加・膀胱内圧測定での膀胱刺激状態を改善した。泌尿器科学当初の研究計画では、ラットにおける膀胱虚血再潅流モデルの確立と、CCD生体顕微鏡による微小循環の数値化測定法の確立であったが、これらの目標は達成したうえで、平成26年度計画の一部であるα

1遮断薬を用いた下部尿路閉塞ラットにおける、膀胱内圧測定による膀胱機能評価、酸化ストレス評価、組織学的検討の一部まで実施し、知見を得ることができた。平成26年度の予定に沿って、膀胱虚血再還流モデルラットの膀胱の組織学的、免疫組織学的検討、炎症性サイトカインの測定、α1受容体サブタイプのmRNAおよびタンパクレベルでの定量化、さらに膀胱粘膜毛細血管の透過性に関する検討まで実施する。
天然物を基盤とした、薬剤耐性菌が生じない新規抗菌薬リードの創製

強力な抗菌活性を示し、かつ薬剤耐性が生じにくい性質を有するペプチド系天然物が、主に2つの部位からなり、それぞれの部分が独立した機能を発揮するという作用機序に着目し、これらの部分構造を独立に変換可能な新規合成経路を確立し、本合成経路を利用した誘導体合成と、薬剤耐性の生じにくさを指標とした、生物活性評価を実施することで、新規抗菌薬のリードの獲得を目指す強力な抗菌活性を示し、かつ薬剤耐性が生じにくい性質を有するペプチド系天然物が、主に2つの部位からなり、それぞれの部分が独立した機能を発揮するという作用機序に着目し、これらの部分構造を独立に変換可能な新規合成経路を確立し、本合成経路を利用した誘導体合成と、薬剤耐性の生じにくさを指標とした、生物活性評価を実施することで、新規抗菌薬のリードの獲得を目指す
調剤業務の効率化を目指した半固形製剤の混合均一性の予測モデルの構築

半固形剤の混合性に影響を及ぼす因子を明らかにすることを目的として、本年度は軟膏基剤(白色ワセリン、単軟膏、プラスチベース、マクロゴール軟膏)、クリーム基剤(親水クリーム、吸水クリーム)を用いて同一基剤間および異なる基剤間の混合性を検討した。混合後の均一性を可視化するために、基剤をSudan IIIあるいはMethylene blueを用いて着色した。着色により各基剤のレオロジー特性に変化が生じたため、軟膏壺に加える順序が混合に要する時間に影響する可能性が考えられた。そこで、着色した基剤と未着色の基剤を、順序を考慮して軟膏壺に加え、自転公転式ミキサーを用いて2000回転、30秒間の混合を均一な外観となるまで繰り返した。しかし結果として、軟膏壺に加える順序は所要時間にほとんど影響しなかった。同一基剤間の混合において、白色ワセリンは、硬さ、粘着性がプラスチベースに次いで低く、粘性は中程度、展延性が最もよいにもかかわらず均一な外観となるまでに比較的長い時間を要した。対照的にマクロゴール軟膏は、硬さ、粘着性が白色ワセリンより高く、すべての基剤中で最も高粘度であるにもかかわらず、短時間で均一な外観となった。レオロジー特性以外の要素が混合性に影響していることが考えられたため、ミキサーを用いた撹拌によって生じる熱に着目した。30秒間の撹拌後の各基剤の温度を測定したところ、温度上昇はマクロゴール軟膏が最も大きく、白色ワセリンは小さかった。DSC法により各基剤の比熱を測定したところ、マクロゴール軟膏の比熱は小さく、白色ワセリンは比較的大きかった。以上の検討結果から、撹拌による基剤の温度上昇が、混合性の改善に寄与している可能性が示唆された。さらに異なる基剤間での混合性を検討したところ、同一基剤間で混合されにくかった白色ワセリンや単軟膏と混合した場合、所要時間が長くなる傾向が認められた。着色による基剤のレオロジー特性の変化が予想より大きかったことから、軟膏壺に加える順序を考慮して均一性の評価を行った。また、混合を行う過程で、撹拌により発生する熱が混合性に影響する可能性があることが想定されたことから、当初の実施計画にはなかった混合後の基剤の温度の測定や比熱測定を行った。そのため、もう一つの混合性の評価手法として実施を予定していたラマン分光法による評価の開始に遅れが生じたが、現在は、白色ワセリンの測定を行い、今後の混合性の評価につなげるための検討を行っている。ラマン分光法を用いた各基剤間の混合性の評価を早期に行う。色素法による結果と比較し、評価法の妥当性を検証する。これにより、混合性の評価の精度を高める。基剤のレオロジー特性を大きく変化させる添加物を用いたモデル製剤を調製し、レオロジー特性と混合性との関係をより明確にする。また、同時に熱特性についても検討する。これらの検討により、混合性に影響する因子を明らかにしていくことで、実際の半固形製剤の混合性の予測につなげていく予定である。

そのため、もう一つの混合性の評価手法として実施を予定していたラマン分光法による評価の開始に遅れが生じたが、現在は、白色ワセリンの測定を行い、今後の混合性の評価につなげるための検討を行っている。ラマン分光法を用いた各基剤間の混合性の評価を早期に行う。色素法による結果と比較し、評価法の妥当性を検証する。これにより、混合性の評価の精度を高める。基剤のレオロジー特性を大きく変化させる添加物を用いたモデル製剤を調製し、レオロジー特性と混合性との関係をより明確にする。また、同時に熱特性についても検討する。これらの検討により、混合性に影響する因子を明らかにしていくことで、実際の半固形製剤の混合性の予測につなげていく予定である。購入を予定していた物品を既存のもので代用することができたため、未使用額が生じた。また、ラマン分光法を用いた評価の実施開始が遅れたため、未使用額が生じた。未使用額は次年度にレーザーラマン顕微鏡の使用料、旅費および解析ソフトの購入費用に充てることとしたい。
計算科学の基盤となる超大規模線形方程式の高速解法の総合的研究と計算サーバの開発

超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は盛んに行われており,その一部の成果を活用したライブラリーも多数開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.本研究班は,超大規模線形方程式の数理的諸問題を研究し,そのための高速解法に対して総合的開発を行った.超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は,50年あまりの歴史があり,特に1980年代の後半から盛んに行われてきた.国内外では数多くの研究成果が発表され,その一部の成果を活用したライブラリーもたくさん開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.また,ライブラリーの殆どは中小規模の問題にその威力を発揮できるが,大・超大規模の問題になると利用困難になる.本研究班が目指しているのは(1)元となる問題への深い理解に基づく係数行列の分類(2)クリロフ部分空間法の研究開発及び問題毎の解法選択基準の確立(3)前処理手法の開発と適用(4)計算機アーキテクチャーへの配慮・実装(5)専門家にも普通の利用者にも使いやすい計算サーバの構築(6)クリロフ部分空間法の知識を必要としないインターフェスを有するウェブサーバの構築などの課題を総合的に研究することである.超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は盛んに行われており,その一部の成果を活用したライブラリーも多数開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.本研究班は,超大規模線形方程式の数理的諸問題を研究し,そのための高速解法に対して総合的開発を行った.超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は,50年あまりの歴史があり,特に1980年代の後半から盛んに行われてきた.国内外では数多くの研究成果が発表され,その一部の成果を活用したライブラリーもたくさん開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.また,ライブラリーの殆どは中小規模の問題にその威力を発揮できるが,大・超大規模の問題になると利用困難になる.H19年度において、本研究班が実施した研究内容は,1.線形方程式に帰着される計算科学の応用問題の現状についての調査、2.線形方程式の係数行列を規模と構造と代数性質の観点からの分類、4.前処理手法の研究、5.国内外から計算科学,計算機科学,クリロフ部分空間法,前処理手法,ライブラリー開発などに携わっている専門家より専門知識の提供、6.電子構造計算のための高速解法に対して研究・開発などが挙げられる。これらの成果を国内外の同分野の研究者に紹介し,学術交流を通してその位置づけ・意義を明確にするため,学術論文誌に投稿するとともに,国内学術会議(日本応用数理学会,情報処理学会)と国外学術会議にて出席し,発表を行った.超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は,50年あまりの歴史があり,特に1980年代の後半から盛んに行われてきた.国内外では数多くの研究成果が発表され,その一部の成果を活用したライブラリーもたくさん開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.また,ライブラリーの殆どは中小規模の問題にその威力を発揮できるが,大・超大規模の問題になると利用困難になる.H20年度において、本研究班が実施した研究内容は,1.線形方程式に帰着される計算科学の応用問題の現状についての調査、2.線形方程式の係数行列を規模と構造と代数性質の観点からの分類、3.前処理手法の研究、4.国内外から計算科学,計算機科学,クリロフ部分空間法,前処理手法,ライブラリー開発などに携わっている専門家より専門知識の提供、5.電子構造計算のための高速解法に対して研究・開発、などが挙げられる。これらの成果を国内外の同分野の研究者に紹介し,学術交流を通してその位置づけ・意義を明確にするため,学術論文誌に投稿するとともに,国内学術会議(日本応用数理学会,情報処理学会)と国外学術会議にて出席し,発表を行った.超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は,50年あまりの歴史があり,特に1980年代の後半から盛んに行われてきた.国内外では数多くの研究成果が発表され,その一部の成果を活用したライブラリーもたくさん開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.また,ライブラリーの殆どは中小規模の問題にその威力を発揮できるが,大・超大規模の問題になると利用困難になる.H21年度において、本研究班が実施した研究内容は,1.線形方程式に帰着される計算科学の応用問題の現状についての調査、2.線形方程式の係数行列を規模と構造と代数性質の観点からの分類、3.前処理手法の研究、4.国内外から計算科学,計算機科学,クリロフ部分空間法,前処理手法,ライブラリー開発などに携わっている専門家より専門知識の提供、5.電子構造計算のための高速解法に対して研究・開発などが拳ばられる。

これらの成果な国内外の同分野の研究者に紹介し,学術交流を通してその位置づけ・意義な明確にするため,学術論文誌に投稿するとともに,国内学術会議(日本応用数理学会,情報処理学会)と国外学術会議にて出席し,発表を行った.超大規模線形方程式のためのクリロフ部分空間法の研究は,50年あまりの歴史があり,特に1980年代の後半から盛んに行われてきた.国内外では数多くの研究成果が発表され,その一部の成果を活用したライブラリーもたくさん開発され実際問題に役立っている.しかし,研究成果の多くは特定な解法,限定されている問題に対して得られたもので,多方面からの総合的な研究は決して多いと言えない.また,ライブラリーの殆どは中小規模の問題にその威力を発揮できるが,大・超大規模の問題になると利用困難になる.H22年度において、本研究班が実施した研究内容は,1.スーパーコンピュータ及びワークステーション向きの前処理の並列技術,2.計算機アーキテクチャーへの配慮・実装,3.計算結果の検証,4.国内外から計算科学,計算機科学,クリロフ部分空間法,前処理手法,ライブラリー開発などに携わっている専門家による専門知識の提供,5.使いやすい計算サーバの構築,6.インターフェスを有するウェブサーバの構築,などが挙げられる.最終年度として,これらの成果を国内外の同分野の研究者に紹介し,学術交流を通してその位置づけ・意義を明確にするため,学術論文誌に投稿するとともに,国内学術会議(日本応用数理学会,計算工学会,情報処理学会,数値解析シンポジウム)と国外学術会議(米国数理学会,IEEE学会,HPC学会,東アジア数理学会)にて出席し,発表を行った.
マイクロ・ナノ加工による生体一分子計測システムの製作と評価

ピンセットに捕獲される束状のバイオ分子には、力を加えると共に、加えた力の応力を計測することができる。20年度は、バイオ分子の弾性変化を液中においてセンシングするために、新しいシリコンナノピンセットの設計と制作を行った。新たなタイプのピンセットは、(a)力を測るプローブ部分、(b)力のかかる方向に移動して、静電気力の変化により弾性変化を計測できるプローブ部分で構成された。プローブ部分を両側に動けるようにして、変異を2倍で増やし、差等静電容量センサの方法で測定した。カセンシングプローブの幅は、約2マイクロメートルで、AFMのビーム構造を有する。この変位はチップのパータンをフーリエ分析をして取得した。デバイス作製においては、静岡大学の橋口教授と共同で行った。また、本デバイスをマイクロ流路と組み合わせることによって、水溶液中のDNAフィラメントの機械的特性を分析した。マイクロスライドガラス間にDNA水溶液に入れておき、ここに、ナノピンセットの腕をゆっくりと入れ、力計測を行った。微小な変化を計測するため、除振台上に設置したデジタル顕微鏡(Keyence,model VHX-500)で画像を取得し、ファラデーケージにより外部の電気的なノイズを遮断するなどの注意深いセットアップを構築した。電気的な信号変化は、ロックイン増幅器(NF,model LI 5640)、LabVIEW interfaceで測定した。このシステムで、サブピセルの解像度(7/1000ピクセルより良い)を取られ、力の感度を25pNまで分析した。この数値はDNA一分子の力を分析できるほどの高い感度・精度である。DNA-分子の捕獲と操作と特性評価のために、以下の研究を行った。i)任意のDNA分子の検出と分離ii)捕獲したDNA分子を引っ張るなどの力操作と電気的・機械的特性の評価i)電気検出とマイクロ・ナノ粒子の分離DNAの分離・検出のために、ナノチャネルを有するマイクロ流体デバイスを作製した。ナノチャネルは、シリコンの鋳型から、シリコーン・ゴムにパターンを転写することにより作製した。ナノチャネル内にポリスチレンビーズ(直径500nm以下)を圧力駆動により送液し、チャネルを通過する際に生じる電気的抵抗を計測することに成功した。また、DNA分子の電気検出のために、ナノポアの作製プロセスを検討した。シリコンウエハに異方性エッチングすることでV字の溝を切り、これを裏表両面から行うことで、微小な貫通孔をあけることができる。この作製プロセスにより、数μmから数百nmのナノポアを作製することに成功した。さらに、このナノポアにポリスチレンビーズを通過させ、電気検出を行った。ii)シリコンナノピンセットを用いた機械・電気的実験藤田研究室において開発されたMEMSピンセットをさらに改良し、デバイス内に容量センサーを組み込んだ。これにより、ピンセットのプロープ先端を、数nmの精度で駆動できることが確認された。ロックイン増幅器を用いることで、さらに精度の向上が見込まれる。また、ナノピンセットに捕獲したDNA束の電流計測を行い、実験室内の相対湿度によって電流値がオーミックに変化することが明らかになった。(i)シリコン基板への異方性エッチングによって、直径20pmの細孔(ナノボア)を作製した。ここに、ポリスチレンビーズを通過させ、通過信号を得ることができた。直径200nmのナノボア作製にも成功したが、十分な感度が得られず、DNA一分子の検出には直径20nmの細孔が必要であることが分かった。また、平行して、電子線描画により幅数百ナノメートルのナノチャネルを作製し、通過するDNAの電気計測を試みたが、電気信号のノイズが大きく、DNA分子と断定できる信号は得られなかった。計測環境や周辺機器の改善によって、バックグラウンドノイズを落とすことが必要とわかった。(ii)シリコンナノピンセットを用いて、生体分子由来の微弱な信号を検出するために、増幅器など外部周辺機器を整え、LabViewにより簡便に制御するシステムを構築した。この結果を、Journal of Microelectromechanical Systems誌に発表した。ナノピンセットに捕獲したDNA東の電流値と湿度の関係についても、Biophysical Journal誌に掲載した。また、DNA以外の分子捕獲にも取り組み、微小管やアクチンフィラメントなどの長鎖の高分子も、DNAと同様に、交流電圧印可によって捕獲することができた。一方で、ピンセットでDNA一分子の力計測を達成するために、捕獲するアームを原子間力顕微鏡のカンチレバーのように、非常に薄く柔らかく設計した。作製したピンセットのアームの幅は、5μmであり、バネ定数はK=O.2N/mであった。この場合、10-20本程度のDNA分子の力計測にとどまるが、幅2μmのアームの場合、バネ定数は0.01N/mとなり、一分子の力計測が可能である。この結果については現在、論文執筆中である。

この変位はチップのパータンをフーリエ分析をして取得した。デバイス作製においては、静岡大学の橋口教授と共同で行った。また、本デバイスをマイクロ流路と組み合わせることによって、水溶液中のDNAフィラメントの機械的特性を分析した。マイクロスライドガラス間にDNA水溶液に入れておき、ここに、ナノピンセットの腕をゆっくりと入れ、力計測を行った。微小な変化を計測するため、除振台上に設置したデジタル顕微鏡(Keyence,model VHX-500)で画像を取得し、ファラデーケージにより外部の電気的なノイズを遮断するなどの注意深いセットアップを構築した。電気的な信号変化は、ロックイン増幅器(NF,model LI 5640)、LabVIEW interfaceで測定した。このシステムで、サブピセルの解像度(7/1000ピクセルより良い)を取られ、力の感度を25pNまで分析した。この数値はDNA一分子の力を分析できるほどの高い感度・精度である。