hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腎虚血再灌流障害におけるギャップ結合を介した細胞間コミュニケーションの役割

生後1012週齢のCx43野生型とヘテロマウスから右腎摘出後、左腎を45分間クリップして虚血とした。再潅流後24時間の時点で血液クレアチニン値及び腎臓組織P38のリン酸化レベルを測定したところ、Cx43ヘテロマウス群では野生型群と比べて有意に減少していた。再潅流後1週間内の生存率の比較では、Cx43野生型群に比し、ヘテロで生存率が高くより生き延びた。また培養尿細管細胞モデルにおいて、機能的なキャップ結合が存在することをdye transfer assayを用いて示した。さらに、ギャップ結合蛋白であるCx43が存在することを特異的な抗体を用いた蛍光抗体法及びウエスタンブロッテイグ法を用いて明らかにした。以上の結果から、ギャップ結合は腎虚血再灌流による急性尿細管懐死発症に深く関わることが示唆された。研究は計画通り進んでいる。今回の研究結果から、虚血刺激によって、腎尿細管細胞のCx hemichannelが活性化され、細胞内ATPが細胞外へ流失し、結果として細胞障害を促進することが明らかになった。従って、hemichannelを阻害する治療戦略は、虚血性細胞障害を防ぐことが示唆される。今の結果から、ギャップ結合は腎虚血再灌流による急性尿細管懐死発症に深く関わることが強く示唆されている。今後以下の方向で研究して行きたい。1、腎尿細管細胞死及び炎症反応におけるhemichanne由来の細胞外ATPの役割及び作用機構の解明;2、Hemichannelを標的とした治療薬の探索。後の研究の推進方策: 1)腎尿細管細胞死及び炎症反応におけるギャップ結合を介した細胞間コミュニケーションの役割;2)腎虚血再灌流障害におけるギャップ結合を介した細胞間情報伝達系の解析;3)ギャップ結合を標的とした治療薬の開発。研究費は主に以下の面で使用する予定です。1、研究の面では、炎症指標の確立、ATPの作用機構の解析及びhemichannelを標的とした虚血性尿細管障害の治療方法の探索を中心的に行う予定です。2、研究成果の発表:国際学会等において研究成果発表を行うための旅費及び学会参加費、国際誌への論文投稿料及び印刷料。薬品(抗体、siRNA; RT-PCR kit,化学薬品など) 450,000円;実験用動物200,000円;培養用品200,000円;グラス器具及び動物手術用品150,000円;学会参加費: 100,000円;その他(論文印刷費、掲載費)100,000円;累計: 1,200,000円
光学活性ポリアミドの合成と光学分割用充填剤への応用

光学活性ポリアミドの構成成分となるanti頭-頭クマリン二量体の光学分割法をはじめて確立するとともに、1,2-ジフェニルエチレンジアミンの効率的光学分割法を新規に開発した。光学活性anti頭-頭クマリン二量体は、各種ジアミンと容易に反応し、開環重付加によって光学活性ポリアミドを与えた。これらポリアミドは、CDスペクトルの検討より、ジアミン成分の剛直性、共役性に依存して溶液中で高次構造を取り得る場合があることが分かった。例えば、ジアミン成分が柔軟なヘキサメチレンジアミンの場合には、溶液中でランダムな構造であるのに対し、剛直な1,4-フェニレンジアミンの場合には、塩基性溶液中高次構造を形成する。これらポリアミドをジフェニルシラン処理したシリカゲルに担持し光学分割用カラムを作成したところ、ヘキサメチレンジアミンおよび1,4-フェニレンジアミンをジアミン成分とするポリアミドは、高い分割能を有することが分かった。フィルム状態でのCDスペクトル等の検討結果から、それぞれ多重相互作用とフィルム状態での高次構造が重要な因子であることが明らかとなった。一方、光学活性1,2-ジフェニルエチレンジアミンとジカルボン酸クロリドとの低温溶液重合によっても、光学活性ポリアミドを得ることができた。これらポリアミドでは、ジカルボン酸成分として芳香族ジカルボン酸を用いた場合には、脂肪族ジカルボン酸を用いた場合よりも高い分割能が発現した。これは、芳香族ジカルボン酸を用いると、低分子量固定相として良く知られているPirkle型の構造が、ポリマーの繰返し単位中に生成するためと考えられる。さらに、ポリマー自身の高次構造もその分割能に寄与していることも分った。ここで得られた結果は、高性能、汎用性光学分割カラム用充填剤の開発に重要な知見を与えたものと思われる。
最小跡に関連する諸問題とJacobiの最終定理の一般化

楕円面の最小跡は楕円座標上の弧であり,また共役跡は丁度4つの尖点を持つというのがJacobiの最終定理として知られている.この研究では,一般次元の楕円面上の一般の点の最小跡の構造を決定するとともに,共役跡の構造とその特異点集合の様子について解明した.また,ある種のLiouville多様体の最小関や,更に,一般の曲面の最小跡の構造とグラフとの関連等を調べた.楕円面の最小跡は楕円座標上の弧であり,また共役跡は丁度4つの尖点を持つというのがJacobiの最終定理として知られている.この研究では,一般次元の楕円面上の一般の点の最小跡の構造を決定するとともに,共役跡の構造とその特異点集合の様子について解明した.また,ある種のLiouville多様体の最小関や,更に,一般の曲面の最小跡の構造とグラフとの関連等を調べた.Jacobiの最終定理(楕円面の第1共役跡は丁度4つのcuspを持つ)の一般次元への拡張と一般の2次曲面の「糸による構成て(thread construction)」に関してに関して概ね議論が終了し,学会発表を行った.最初のものは,第1共役跡の特異点をどのように記述するかに関しては論文にまとめる際に今後も検討を要する.後のものは,2次曲面内の楕円座標一定の集合についても,楕円放物面に関しても,高次元に関しても成立し,双曲面に関しては糸を2本使うことが構成を説明しやすいことが分かり,論文にまとめると同時に分かりやすい解説を書くことが望まれる.以前に得られた結果,一般次元の楕円面(軸の長さが全て異なる)を含むある種のコンパクトη次元Liouville多様体の最小跡は,ひとつの(楕円的)座標が一定であるη-1次元diskに同相な領域になることを,論文にまとめ投稿した.(以上は全て清原氏との共同研究)任意の平坦トーラスが16個の鋭角三角形で三角形分分割されることを示した論文を公表した.その証明に最小跡の構造を用い,その有用性を示した.凸曲面でいくらでも長い単純擬測地線が存在するなら等積四面体であること等に関して,執筆中に生じた問題について適宜議論を重ねた.(Vilcu氏との共同研究)単純閉擬測地線を用いた多面体の展開に関して論文を作成し投稿した.更に,単純閉擬測地線の最小跡を用いての多面体の展開及び面の最小跡を用いての多面体の展開についても議論し,国際会議で共同研究者が発表した.(O'Rourke氏,Vilcu氏との共同研究)一般次元の楕円面(軸の長さが全て異なる)を含むある種のコンパクトη次元Liouville多様体の最小跡は,ひとつの(楕円的)座標が一定であるη-1次元diskに同相な領域になることを示した論文が修正の結果,受理された.以前に得られた結果,全ての2次曲面を含むある種のLiouville曲面では,その最小跡とと第1共役跡は楕円面の場合によくにていることを論文をまとめて投稿した.Jacobiの最終定理(楕円面の第1共役跡は丁度4つのcuspを持っ)の一般次元への拡張と一般の2次曲面の「糸による構成(thread constructioln)」に関しては,論文および解説の執筆中である.(以上は全て清原氏との共同研究)曲面の最小跡はグラフの構造を持うているが,任意の距離グラフに対して,最小跡を与えられたグラフとなるような曲面とそのリーマン計量があることを示し,さらに種数が低い曲面に対して最小跡都その近傍の構造を分類を概ね行った.(Vilcu氏との共同研究)新たに始まった共同研究として,凸体に対して1以下のmoderation数を定義し,平面の上の円の場合が1となり,円からの遠さを議論した(Zamfirescu氏),フィンスラー計量にN-extremal曲線を定義してある種のGauss-Bonnetの定理を示した(島田氏,Sabau氏),正12面体上の閉測地線の分類(田上氏),多面体の場合のKelvin問題(奈良氏)などに多くの進展が得られた.一般次元の楕円面(軸の長さが全て異なる)を含むある種のコンパクトn次元Liouville多様体の最小跡は,ひとつの(楕円的)座標が一定であるn-1次元diskに同相な領域になることを示した論文を出版公表した.以前に得られた結果,全ての2次曲面を含むある種のLiouville曲面では,その最少跡とと第1共役跡は楕円面の場合によくにていることを論文を修主して受理された.Jacobiの最終定理(楕円面の第1共役跡は丁度4つのcuspを持つ)の一般次元への拡張と一般の2次曲面の「糸による構成(thread construction)」に関しては,論文および解説の執筆中である.(以上は全て清原氏との共同研究)曲面の最小跡はグラフの構造を持っているが,任意の距離グラフに対して,最小跡を与えられたグラフとなるような曲面とそのリーマン計量があることを示し,さらに種数が底い曲面に対して最小跡とその近傍の構造を分類を行い,一部は受理されて,他は投稿中であり,また非コンパクト曲面の場合も考察し始めた.(Vilcu氏との共同研究)新たに始まった共同研究として,グラフの最小跡について定義しその性質を議論し始めた(Zamfirescu氏),正12面体の3番目のfixihg circle発見(田上氏),Parallelohedraのアフィン同値クラスの分類と正多面体の折りたたみ(奈良氏)等に多くの進展が得られた
疾患早期発見を目指す金ナノ粒子－表面増強ラマン散乱法による細胞内炎症反応の検出

疾患の初期段階の炎症反応を迅速に検出するために、金ナノ粒子による表面増強ラマン散乱(SERS)効果を用いた。ラマンプローブである4-メルカプト安息香酸を結合させた金ナノロッド(GNR)に、細胞間接着分子-1抗体(抗ICAM-1抗体)を結合させた。このナノ粒子により、リポ多糖を1時間処理したマクロファージにおいてICAM-1を検出することができ、ELISAや蛍光検出法と比べて短い処理時間での検出が可能であった。本研究計画の目的は、金ナノ粒子による表面増強ラマン散乱(Surface Enhanced Raman Scattering : SERS)効果を用いることで炎症反応の高速モニタリングを実現することである。過度の炎症は多くの病気の原因となるため、病気の早期発見による予防が有効であり重要である。近年、病気の診断にはバイオマーカーが極めて有効であることがわかってきた。炎症を起こした細胞内での炎症バイオマーカーも重要なファクターであり、病気の早期発見のためにバイオマーカーの検出は効果的である。金ナノ粒子は、生体応用を含む多くの分野で応用が進められている。例えば、金ナノ粒子は抗体などをリガンドとして表面修飾することが可能であり、リガンドの反応特異性により、標的分子に特異的に金ナノ粒子を結合することができる。さらに、金ナノ粒子を用いることで、in vitroでの癌の検出や薬剤とタンパク質の相互作用の検出に用いられるラマンシグナルを増幅することが可能となる。そのため、SERS-金ナノ粒子は、標的分子を検出・計測することができる特徴がある。本研究では抗体修飾した金ナノ粒子を用いて、モデル細胞内に誘起された炎症によるバイオマーカーの生成を、金ナノ粒子によるSERS効果を利用することによって高感度で検出を行う。これにより免疫反応の初期段階を検出する手法を確立する。この研究の成果は、病気の予防・早期発見のために非常に有効な手法として期待される。本年度(2012年度)においては、in vitroで炎症反応を検知するために、特定の標的分子を修飾した金ナノ粒子を作製した。そして、ラマン分光測定によってその評価を行った。さらに、炎症反応効率を比較するために、ロッド状の金ナノ粒子(金ナノロッド)を作製した。金ナノロッドを用いた炎症反応に対する効果の研究報告は多くないことから、表面修飾後の金ナノロッドの炎症反応に対する効果について計測・解析を行った。In vitroで行った本研究は、SERS-金ナノロッドを用いてin vivoにおける炎症反応を計測・解析する際に有効となるであろう。この研究についてはすでにISI論文誌に投稿し受理されている。本研究によって、金ナノロッドは球状の金ナノ粒子よりも良好なラマンシグナルが得られることが分かった。しかし、炎症反応を早期発見するためにはさらに効果的にラマンシグナルを検出することが必要である。したがって、ラマンレポーターと組み合わせることによって、金ナノロッドによるラマン分光測定効率がさらに向上し、高感度な測定が可能となる。平成25年度およびそれ以降の年度において、in vitroでの炎症反応検知効率を向上させるために、新規粒子(金ナノロッド/化学レポーター/抗体の複合体)を開発する。さらにこの粒子をラマン分光によるSERS測定のためのモデル細胞に適用する。本研究計画の第2年目は、1,810,945円を必要とする。消耗品:ガラス器具およびプラスチック器具のために360,945円消耗品:化学薬品、培地、生物学的試薬のために600,000円旅費:国際学会参加のために450,000円国内学会(東京)参加のために100,000円
ナノバブルを応用した新しい根管洗浄システムの開発とその臨床応用

低濃度次亜塩素酸ナトリウム溶液にナノバブルを併用した新しい根管洗浄システムを開発する目的で、まず殺菌効果確認法の確立および組織傷害を惹起しない次亜塩素酸ナトリウム溶液の濃度の決定を行った。その結果、細菌のATP活性をルシフェラーゼ活性に置き換えることで簡便に細菌数を測定できること、0.5%の次亜塩素酸ナトリウム溶液であればラット口角においてほとんど組織傷害を惹起しないことが明らかになった。次に200ulピペットチップを根管に模した実験系にて殺菌効果の検討を行い、0.5%次亜塩素酸ナトリウム溶液においてもある程度の殺菌能を示すが、そこにナノバブルと超音波を併用することにより、有意な細菌数の減少を認めた。このナノバブルと超音波による殺菌効果の増強のメカニズムについて明らかにする目的で、透過型電子顕微鏡(TEM)により検討した。慢性根尖性歯周炎の遷延化の要因の一つとされるEnterococcusfaecalisに対して、ナノバブルおよび超音波を作用させることにより、細菌表面が破壊されたような像が多数観察された。細菌表面の破壊が殺菌剤の効率的な導入を促進し、その結果殺菌効果が増強されたと推察された。本研究の目的は、歯内療法における根管洗浄において、ナノバブルと超音波を低濃度次亜塩素酸ナトリウム溶液に併用することで、安全で最大の殺菌効果のある洗浄法を開発することである。次亜塩素酸ナトリウム溶液は非特異的な殺菌効果を有するが、現在使用されている6%の次亜塩素酸ナトリウム溶液は、根管外にリークした場合に重篤な組織損傷を惹起しうる。そのため、組織損傷を起こさない濃度で十分な殺菌効果を得るための手法の確立が求められている。平成23年度において、マウスの口腔粘膜にて組織損傷をほとんど起こさない次亜塩素酸ナトリウム溶液の濃度の検討を行い、0.5%溶液であれば問題ないことを確認した。次に0.5%次亜塩素酸ナトリウム溶液の殺菌効果について検討を行い、0.5%次亜塩素酸ナトリウム溶液単独でもある程度の殺菌効果を有するが、そこにナノバブルに超音波を併用することで、有意に殺菌効果が増強されることを明らかにした。本年度において、その殺菌効果のメカニズムの詳細を明らかにする目的で、細菌表面の性状を透過型電子顕微鏡にて観察した。細菌には根尖病変の遷延化と関連すると報告されているEnterococcus Faecalis (E.feacalis)を用いた。その結果、ナノバブルに超音波を作用させたE.feacalisにおいては、その表面の一部が破壊されている像が多数観察された。超音波処理だけではこのような像はほとんど観察されなかった。すなわち、ナノバブルが超音波により破裂した際におきる衝撃波が細菌表面の破壊に関与している可能性があり、そのために殺菌効果が増強されたと推察される。根管治療の目的は根管内の無菌化とその永続化であり、根管内の無菌化において主要な役割を担うのは次亜塩素酸溶液による根管洗浄である。次亜塩素酸は強力な殺菌効果を有するが、根管内の無菌化が達成できず、病変が再発することもしばしばである。また、根管外に漏出すると軟組織の傷害を惹起してしまう。本研究の目的は、根管洗浄液を安全な濃度で確実に作用させるための手法の開発である。ナノレベルのバブルリポゾームは、近年細胞内へのドラッグデリバリーにおける画期的な方法として注目を集めている。ナノサイズのリポゾームを超音波により破砕すると細胞表面に微細な穴があき、そこから試薬が取り込まれる。このシステムは大変効率が良く、安全性も高いと報告されている。今回の研究の目的は、ナノバブルを根管洗浄に応用し、低濃度の次亜塩素酸あるいはその他の殺菌剤にて根管を十分に洗浄・無菌化できる条件を検討することである。実験系として、大腸菌培養液に滅菌水あるいは希釈次亜塩素酸ナトリウム溶液を加え、さらにナノバブルを添加し超音波処理を2分間行った。その結果、終濃度0.1%の次亜塩素酸ナトリウム溶液においてもある程度の殺菌力は認められたが、さらにナノバブルを加え超音波処理を行うことで、次亜塩素酸ナトリウム溶液の殺菌力が有意に増強されることが明らかになった。終濃度0.1%の次亜塩素酸ナトリウム溶液では組織の損傷は軽微である(マウス口唇にて検討済み)が、その殺菌力は臨床で使用するには不十分である。

今回の報告は、生体への傷害性の低い濃度での次亜塩素酸ナトリウム溶液にて根管内を効率的に殺菌することができる可能性を示したもので臨床的意義が大きい。今後殺菌メカニズムの検討を行ったうえで、本システムの臨床化に向けてさらに研究を進める。ナノバブルおよび超音波による殺菌効果の増強を始めて確認したことは評価できる。しかし、臨床化へ向けてより一層のスピードアップが必要と考えている。低濃度次亜塩素酸ナトリウム溶液にナノバブルを加え超音波処理を行うことで、殺菌効果が亢進したが、そのメカニズムについて検討する。また、難治性根尖性歯周炎において分離される頻度が高い、Enterococcus Faecalisを用いて同様の実験を検討する。さらに、ヒト抜去歯を用いてより臨床に近い実験を行う。ナノバブルおよび超音波の効果について走査型電子顕微鏡を用いた観察を行うことで、その効果メカニズムの一端が明らかになるものと期待される。大腸菌のみならず、Enterococcus Faecalisを用いた実験においても効果の再現性を確認する。さらに抜去歯を用いた実験において、臨床化への準備を検討する。
血小板膜の構造と機能

血栓性素因における血小板の役割、意義を血小板膜とくに受容体の構造と機能に焦点をあわせ研究を行なっている。GPIbはトロンビン、von Willebrand因子(vWF)の結合部位であるが、山崎はGPIbアミノ酸配列をもとに10種以上のペプチドを合成し、血小板トロンビン凝集、vWFによる凝集に対する抑制効果、GPIbに対するモノクロ-ナル抗体結合の抑制効果より、機能ドメインの場所を想定した。またGPIIb/IIIaに対するモノクロ-ナル抗体を作成し、凝集におけるGPIIIaの意義を明らかにした。GPIIb/IIIaは血小板無力症で欠けていることが知られているが、加藤らは本症例の遺伝子解析を行ない、患者の異常遺伝子は点突然変異あるいは小さな欠失ないしは挿入により異常を来していることを明らかにした。かかるGPの血小板での発現を諸井は培養巨核球様細胞を用いて解析し、GPIIbは前駆体の形で存在するが、GPIIIaは成熟形GPIIaと同期して発現し、前駆体は見出されなかった。GPIbの発現量はGPIIbに比し少なく、養巨核球様細胞ではIbの糖付加反応などの細胞内プロセッシングが完全には行なわれていないことが示唆された。コラゲン受容体については議論が多い。斉藤は血小板抽出物の中にコラゲンに結合する蛋白を精製し、N末端より約20残基のアミノ酸配列を決定すると、vWFのポリペプチドとよばれる部分の一部と完全に一致した。本蛋白はコラゲンによる凝集を濃度依存的に抑制し、コラゲンによる血小板活性化時、血小板自身が本蛋白を放出して凝集を抑制する機構があることを推定した。またコラゲン凝集を欠く患者血小板に諸井はGPVIの欠損をみており、コラゲン受容体の本体はなお複雑である。大熊は血小板トロンボキサンA_2受容体を精製し、このmRNAを発現している細胞株を同定し受容体の部分アミノ酸配列を決定した。本受容体異常症例も見出している。木幡はヒト白血球接着分子の全糖鎖構造を決定し、その構造の特性を明らかにした。血小板活性化の引き金をひく血小板膜受容体に焦点をあわせた。受容体存在部位として血小板膜糖蛋白(GP)が知られているが、山崎はGPIbのアミノ酸配列をもとに、アミノ酸約30個からなるいくつかのペプチドを合成し、トロンビン凝集へのこれらの抑制効果から、GPIb上のトロンビン結合部位を決定した。GPIIbとIIIaは複合体を作りここに存在するフィブリノゲン結合部位が刺激により露出し、そこへフィブリノゲンが結合することにより凝集が生じるとされているが、山崎はGPIIIaにエピトープを持つモノクローナル抗体を作り、その抑制効果からフィブリノゲン結合にGPIIIaが重要であることを示した。GPIIb/IIIaの異常は血小板無力症の原因となるが、加藤は同患者の白血球よりDNAを抽出し、この遺伝子の制限酵素地図およびプローブの作成を試みた。諸井は異常GPIIbを有する血小板無力症の1症例にて、このGPIIbが一本鎖のGPIIb生合成中間体に担当することを明らかにした。また他に同様の異常GPIIbを有する無力症患者を見出し、計3家系を記載した。またコラゲン凝集のみを欠損する患者血小板でGPVIがないことを知り、GPVIの意義を推定した。

斉藤はコラゲンに強い親和性を持つ糖蛋白を見出し、単離精製し、これまでの報告と異なる物質であると推定した。さらに血小板の凝固XIII因子がコラゲンの受容体として働き得るとの仮説について、XIII因子が血小板膜表面にも存在することを証明した。またコラゲンと抗XIII因子抗体が血小板上の結合部位を共有していることを見た。大熊は血小板膜よりトロンボキサンA_2受容体を精製し、シアル酸を含む糖蛋白であり、分子量150-200KDでanioicな性格を持つとした。木幡は血小板よりトロンボスポンジンを精製し、構造解析を行ない、12本のAsn結合型糖鎖を持ち、90%はシアル酸を含む酸性糖鎖であり、この糖鎖は生物活性を保つのに重要であるとした。
肝細胞癌TACEにおける多孔性ガラス膜新規乳化デバイスの製品化に向けた開発

新規乳化方法を用いて調整された粒子径が均一な100%W/Oエマルションは、従来法と比較して副作用が低く、高い抗腫瘍効果が期待できる。本研究は、100%W/Oエマルションの薬剤溶出性を明らかにし、肝細胞癌の動物モデルで長期的な抗腫瘍効果を評価することで、本新規乳化デバイスを臨床使用しTACE治療成績を向上させTACE治療の標準化を目指す。
複合系の反応設計

桑嶋は、前年度に引き続いて、新規中員環骨格構築法に基づいて、タクスシン、タキシニン、及びタキソ-ルの全合成について検討を加えた。また、硫黄及びケイ素原子の特徴を活用して、2ー(アルキルチオ)アリルシリルエ-テルを用い、広範囲に適用可能なエン反応を開発し、この反応の各種の選択性を明らかにした。中井は、不斉配位子をもつ複合系ルイス酸触媒を用いてエン反応を系統的に検討し,ビナフト-ルを配位子とするチタン系触媒がエン反応の不斉誘起に有効であることを明らかにし、この手法を活用して、例えば植物の成育促進に重要な役割を果たすブラシノリド等、ステロイドの側鎖の立体選択的合成を行なった。藤本は、各班員の実験結果あるいは実験計画を理論的にサポ-トする役割を果たしている。本年度は化学反応における選択性等の発現において重要な試薬と基質の相互作用を分子軌道のレベルで表現し,有機化学反応の選択性を理解し,あるいは予測する上で重要である事を示した。村井は、活性なヒドロキシメチル化剤を発生する手法について検討を加え、Co触媒の存在下で一酸化炭素とヒドロシランから調整した試剤はエステル等のヒドロキシメチル化剤として有効であることを示し、反応の位置及び官能基選択性について明らかにすると共にし、この方法に基づいて各種の糖及びその誘導体の選択的合成を行なった。山本は、ルイス酸の存在下での鉛及びスズを含むーアルコキシ有機金属試剤の反応について検討し、用いるルイス酸により1,2ージオ-ルのsynーあるいはantiー体が選択的に合成できることを明らかにした。更に、この手法を活用して、海洋天然物ブレベトキシンの部分構造の合成について検討を加えた。
光による皮膚概日リズム形成の意義を探る

本研究においてはヒト由来の細胞(線維芽細胞、ケラチノサイト、メラノサイト)を用いて実験を行う。生体時計の振幅は時計遺伝子の一つであるBmal1を用いたリアルタイムルシフェラーゼアッセイにより行うことと設定した。まず、ヒトBmal1プロモーターを組み込んだルシフェラーゼ発現ベクターを入手した。本コンストラクトには全長のhuman Bmal1 promoterが組み込まれている。大腸菌内で本プラスミドを増幅・回収し、エンドトキシンを除去後、トランスフェクション試薬に混じたのち、これを培養線維芽細胞に導入した。導入効率の決定にはルミノメーターを用いたエンドポイントアッセイを利用した。これにより最適なプラスミド:試薬比を求めた。プラスミドベクターが効率よく導入されていることを確認後、リアルタイムルシフェラーゼアッセイを行うこととした。本アッセイでは細胞を培養下で発光量を定量化することでルシフェラーゼの発現量を定量化する。35mm径のガラスボトムディッシュに線維芽細胞を播種し、およそ70%のコンフルエントまで培養したのち、プラスミドベクターを導入した。2日培養を行なったのち、培地を交換し、さらに5日の培養をおこなったのちに1)何も刺激を加えない(対照試験)2)デキサメタゾンを添加3) 480nm光を照射の3群の試験を行なった。その結果、1)においても約1週間経過後もリズムを認めた。なお、2) 3)のいずれもリズム形成を認めた。これらが刻むリズムはおよそ22時間の振幅であった。ルシフェラーゼアッセイ(ライブアッセイ・エンドポイントアッセイ)のいずれの実験系もおよそ確立することができたため、概ね当初の計画通りと考える。昨年度の研究により、ヒト皮膚線維芽細胞においてルシフェラーゼを用いたサーカディアンリズムの形成が確認された。一方で、ネガティブコントロール実験においても1週間を経てもリズムが形成されていることが確認された。当初、過去の報告では5日程度でリズムが消失するとの知見から、5日後に再度刺激を加えることでリズムの再形成を促す予定であったが、実際にリズムが消失しないのであればフェーズシフトを利用する必要がある。このため、リズム形成のタイミングを非刺激実験をさらに重ねて検討する必要があり、その結果を持って実際にリズムが形成されないのであればBmal1の発現量がピークを超えたのち下降曲線を形成している途中で再度刺激を加えてphaseが変化するのか否かを検討する必要が出てきた。本年度はこれらの検証を行うべく、線維芽細胞を中心にネガティブコントロールを重ね、リズム変動の変化およびフェーズの解析を中心に行う予定である。
面状軌跡を用いた超音波接合法の接合機構の解明

超音波接合法は,リチウムイオン電池,ICチップ等の製造で利用されている技術である。しかし,現在の超音波接合法は,使用する振動に方向性があるため,接合対象が共振状態となり接合できない場合がある。そこで,申請者は,振動の方向性が低くなる複数の方向を組み合わせた振動による超音波接合法を提案している。申請者は,提案方法を用いることで,現在利用されている方法では接合できない条件で,接合できることを明らかにしている。しかし,その理由は詳細に検討されておらず,実用化の妨げになっている。そこで,本研究は,複数の方向を組み合わせた振動を用いた超音波接合法の接合機構の解明を目的としている。
鉄筋腐食およびアルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物の震災対策

本研究は、コンクリートの中性化あるいは塩化物イオンによる鉄筋腐食、またはコンクリートのアルカリ骨材反応による膨張によって、種々のレベルの損傷を受けたコンクリート構造物の耐荷性能について、阪神・淡路大震災における被害例および実験と解析から検討し、各種工法によるコンクリート構造物の耐震補強あるいはグレードアップの効果を明らかにすることを目的としている。本年度に得られた結果を以下に示す。(1)デサリネーションをPCはり部材に適用しても、水素脆化に起因するPC鋼材の破断などの脆性的な破壊は観察されず、無処理の供試体と同等な耐荷力や変形性能が得られた。しかし、通電処理による水素脆化を受けなくても、腐食環境にあるPC鋼材は遅れ破壊の危険性があることが確認された。(2)アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート部材は、一方向単調曲げ載荷では、膨張による強度低下より膨張拘束によるケミカルプレストレスの影響が支配的であり、せん断耐力は健全なはり部材より増加する。しかし、正負交番曲げ載荷では、繰返し変位が小さい場合はケミカルプレストレスの効果により斜めひび割れの進展が抑制されるものの、変位が5δy以上になると斜めひび割れが急激に進展して、健全なはりより少ない変位でせん断破壊する。このように、アルカリ骨材反応によりひび割れを有するコンクリート構造物が地震のような正負交番繰返し載荷を受ける場合には、大変形時でのコンクリートの負担せん断耐力が低下するので注意が必要である。(3)アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート部材の疲労破壊は、主鉄筋の破断型からコンクリート圧潰型や定着破壊型などの疲労破壊へ移行する。アルカリ骨材反応による損傷が進行すると、コンクリート部材の疲労強度は低下する可能性がある。(4)鋼板巻き立て工法により耐震補強した鉄筋コンクリート橋脚の力学的挙動を、鋼板付着要素を使用した2次元有限要素法を用いて表現することができた。本解析方法は、補強材やその付着特注を個別にモデル化しているために、各部の補強効果を個別に検討することができ、複合構造や鋼板補強などの解析に有効な手法となる。本研究では、鉄筋腐食およびアルカリ骨材反応により劣化したコンクリート構造物の震災対策を検討するにあたり、それらの原因により劣化したコンクリート部材の耐震性を検討するとともに、各種工法による補修・補強効果を明らかにすることを目的としている。これは、(1)鉄筋腐食やアルカリ骨材反応によりコンクリート部材を促進劣化させること、(2)その促進劣化段階におけるコンクリート部材の劣化程度を把握しておくこと、(3)劣化後のコンクリート部材の耐荷性状の変化を明らかにするための載荷試験を行うこと、および(4)劣化したコンクリート部材の補修・補強を行い、その有効性を確認すること、の各段階にわけることができる。本年度はこれらのうち主として(1)および(2)を行った。得られた結果を以下に示す。(1)自然電位法・分極抵抗法によるコンクリート部材中の鉄筋腐食のモニタリングを行った結果、健全な高流動コンクリートを用いれば、鉄筋腐食に対する抵抗性およびマクロセルの形成抑止に効果があることが予想された。(2)(1)の各モニタリング手法は、自然電位法は鉄筋を保護する不動態被膜の破壊が生ずる前後まで、分極抵抗法は自然電位法によりすでに腐食領域であると判定された以降に用いるのが効果的である。【アルカリ骨材反応について】(1)反応性骨材と使用した場合と非反応性骨材を仕様した場合では、鉄筋の自然電位に顕著な差が認められず、骨材の違いが腐食に与える影響はほとんどない。

(2)新設時から連続繊維シートを貼り付けた供試体では、シート間隔を設けていたが、そのために鉄筋の自然電位の値に変化が見られることは特になく、連続繊維シートの貼り付けが腐食に与える影響はほとんどない。本研究は、コンクリートの中性化あるいは塩化物イオンによる鉄筋腐食、またはコンクリートのアルカリ骨材反応による膨張によって、種々のレベルの損傷を受けたコンクリート構造物の耐震性能について、阪神・淡路大震災における被害例および実験と解析から検討し、各種工法によるコンクリート構造物の耐震補強あるいはグレードアップの効果を明らかにすることを目的としている。(1)鉄筋腐食やアルカリ骨材反応によりコンクリート部材を促進劣化させること。(2)促進劣化段階におけるコンクリート部材の劣化程度を把握すること。(3)劣化したコンクリート部材の耐荷性状の変化を明らかにすること。(4)劣化したコンクリート部材の補修・補強およびその有効性を確認することの各段階に分けることができる。本年度は、(1)と(2)の追加実験と(4)を主に行った。得られた結果を以下に示す。[1]通電による脱塩・再アルカリ化補修により、コンクリート中の塩化物イオン量を減少させることができ、自然電位が貴化する傾向が確認された。[2]デサリネーションをPC構造物に適用することにより、通電期間中および処理後の数週間、水素脆化に起因する遅れ破壊の可能性があるが、比較的短期間でこのような状況は改善され、塩害による劣化対策として有効である。[3]アルカリ骨材反応により劣化したコンクリートをモデル化するために、膨張材の使用により強度低下し劣化したRCはりを連続繊維シートでせん断補強する効果は、健全なRCはりを補強した時と同等の効果を得ることができる。本研究は、コンクリートの中性化あるいは塩化物イオンによる鉄筋腐食、またはコンクリートのアルカリ骨材反応による膨張によって、種々のレベルの損傷を受けたコンクリート構造物の耐荷性能について、阪神・淡路大震災における被害例および実験と解析から検討し、各種工法によるコンクリート構造物の耐震補強あるいはグレードアップの効果を明らかにすることを目的としている。本年度に得られた結果を以下に示す。(1)デサリネーションをPCはり部材に適用しても、水素脆化に起因するPC鋼材の破断などの脆性的な破壊は観察されず、無処理の供試体と同等な耐荷力や変形性能が得られた。しかし、通電処理による水素脆化を受けなくても、腐食環境にあるPC鋼材は遅れ破壊の危険性があることが確認された。(2)アルカリ骨材反応により劣化したコンクリート部材は、一方向単調曲げ載荷では、膨張による強度低下より膨張拘束によるケミカルプレストレスの影響が支配的であり、せん断耐力は健全なはり部材より増加する。しかし、正負交番曲げ載荷では、繰返し変位が小さい場合はケミカルプレストレスの効果により斜めひび割れの進展が抑制されるものの、変位が5δy以上になると斜めひび割れが急激に進展して、健全なはりより少ない変位でせん断破壊する。
遺伝子タギングによる植物の過敏感細胞死関連遺伝子の単離とその機能解析

lin1変異体は、短日条件下で葉および花茎に細胞死を発現し、長日条件下ではその発現は抑制されていた。lin2変異体は、短日・長日両条件下で葉に細胞死を発現したが、長日条件下でその発現がより顕著であり、莢においても細胞死を発現した。lin3変異体は、短日・長日両条件下で葉に細胞死を発現した。lin1とlin2変異体は劣性突然変異体で、lin3変異体は優性突然変異体であることから、野生株において、LIN1とLIN2は細胞死発現を抑制し、LIN3は促進していると考えられた。これら細胞死突然変異体では、細胞死の発現に伴い、葉の細胞においてカロースや自家蛍光物質の蓄積が見られるとともに、防御遺伝子(PR-1)の発現も誘導されていたことから、過敏感細胞死発現時と類似した現象が誘導されてることが明らかになった。これらの結果から、lin1、lin2およびlin3変異体における細胞死の発現は、植物の抵抗性反応で誘導される過敏感細胞死と同様な機能を有していると考えられた。つまり、これら細胞死突然変異体の解析を通して、植物の過敏感細胞死発現機構を明らかにすることができると期待された。
共役型高度不飽和脂肪酸の構造の違いが腫瘍成長抑制効果に影響を及ぼす因子の解明

現在、日本人の死因として最も多くの割合を占めているのは悪性新生物(癌)である。本研究では、癌予防が期待できる食品成分として、殺癌細胞効果を持つ共役脂肪酸に着目した。共役脂肪酸には共役二重結合の数や位置、さらには鎖長の違いなどから非常に多くの種類が存在しており、生理活性の強さもそれぞれ異なることが予想される。そこで、共役脂肪酸の構造の違いと殺癌細胞効果の強さの関係について詳細を明らかにするために、様々な天然物を対象に共役脂肪酸含有天然物のスクリーニングを行い、多様な構造の共役脂肪酸を入手することを試みた。平成29年度では、これまでに共役脂肪酸の含有が報告されていない約200種類の植物種子及び約20種類の海藻類を対象に脂質分析を行った。その結果、オミナエシ科に属するCentranthus ruberとValeriana officinalisの種子油中に共役リノレン酸(CLN)が含まれていることを発見し、また、これらのCLNの大部分が種子油のトリアシルグリセロール中に存在することを明らかとした。さらに、海藻類の一部に、共役脂肪酸としては非常に珍しい共役テトラエン構造を有する脂肪酸が存在することを発見した。しかし、海藻中の脂質含有量は極めて少なく、抽出した共役脂肪酸のみを用いて生理活性を検討することは困難であった。そこで、平成30年度では非共役型の不飽和脂肪酸を使用し、海藻中の酵素と反応させて共役脂肪酸を合成することを試みた。非共役型の不飽和脂肪酸としてエイコサペンタエン酸を使用し、海藻から得られた粗酵素液に加え反応させた結果、反応液中に共役テトラエン構造を持つ化合物が生成した。さらに、酵素反応を起こすための至適温度を明らかとし、共役テトラエン型脂肪酸を大量合成するための足掛かりを得た。本研究では、癌を食品成分により予防する試みとして、殺癌細胞効果を持つ共役脂肪酸に着目した。共役脂肪酸には共役二重結合の数や位置、さらには鎖長の違いなどから非常に多くの種類が存在しており、生理活性の強さもそれぞれ異なると予想される。そこで、共役脂肪酸の構造の違いと殺癌細胞効果の強さの関係について詳細を明らかにすることを目的とした。平成29年度は共役脂肪酸の殺癌細胞効果を比較する前段階として、様々な天然物を対象に共役脂肪酸含有天然物のスクリーニングを行い、多様な構造の共役脂肪酸を入手することを試みた。これまでに共役脂肪酸の含有が報告されていない約200種類の植物種子及び約20種類の海藻類を対象に脂質分析を行った結果、共役脂肪酸を含有する種子・海藻をそれぞれ数種類見つけ出すことに成功した。共役脂肪酸含有種子の一つは、β-エレオステアリン酸を全脂肪酸中の約20%含んでいた。また、海藻中に見出された共役脂肪酸は、いずれも共役脂肪酸としては非常に珍しい共役テトラエン構造を有していた。ただし、海藻中の脂質含有量は極めて少なく、抽出した共役脂肪酸のみを用いて生理活性を検討することは困難であるため、目的の共役脂肪酸を人工的に合成することを試みている。現在、対象の海藻中に共役テトラエン型脂肪酸を合成する酵素の存在を見出しており、効率よく目的の脂肪酸を合成するための反応条件を検討中である。研究開始年度に異動したことにより研究環境の構築に時間を要したため、研究開始に遅れが生じた。また、サンプルとしての共役脂肪酸の確保に多くの時間を要しており、計画の進行が当初の予定よりも遅くなっている。

一部の共役脂肪酸でサンプルの確保に時間がかかってはいるものの、共役脂肪酸を含有する天然物を数種類発見できたことは大きな成果である。既に十分量のサンプルを確保できた共役脂肪酸については当初の計画通り殺癌細胞効果を検証し、脂肪酸の構造との関係について詳細を明らかにしていく。海藻中に見出した共役脂肪酸については、当該海藻中に合成酵素の存在を見出しているため、酵素の至適温度、至適pH等を明らかにすることにより、目的の脂肪酸を効率よく合成し、十分量のサンプル量を確保する予定である。研究の進行に遅れが生じたことに伴い、物品費として未使用分が生じた。生じた次年度使用額は消耗品費として翌年度請求分と合わせて使用する。
東アジア比較研究II:北朝鮮, ベトナム

昭和62年の最初の会合として, 6月13日に全員が慶応義塾大学地域研究センターに集まり, 1年の計画についての調整を行った.この会合で研究予算の配分等を検討し,さらに本年度中に4回をめどに研究会をもち,外部から招請した講師による講演も含めて毎回北朝鮮とベトナム各々の研究発表を行うことを決めた.7月11, 12両日の東アジア研究全体会議の際に,当班も第2回目の研究会をもった.北朝鮮関係では関東学院大学の大内憲明助教授を招いて,「朝鮮社会主義法の形成・発展と現状」というテーマで講演を依頼した.講演は現代朝鮮法の形成過程,ソ連法や中国法の影響,チュチェ思想との関連など,北朝鮮の法律研究に基本的な要素が盛り込まれていた.ベトナム関係では慶応義塾大学の川本邦衛教授が近・現代のブトナムを考察する上での視点について講演を行った.第3回目の研究会は11月27, 28両日に全員が岡山に集まった.北朝鮮関係では慶応大学研究生の鐶木昌之氏が金正日体制の形成について発表し,現代北朝鮮の党・法制度・イデオロギー等に関する分析を報告した.ベトナム関係では岡山大学の鮎京正訓助教授が講演し,現代のベトナムの法体系について研究成果を報告した.第4回目の研究会は,昭和63年3月8日に東京の都ホテルで行なった.ここでは北朝鮮については日本貿易振興会(JETRO)の上原隆氏を招いて,「近朝鮮経済の近況」というテーマで講演を依頼し,日朝関係の実務的側面に関する報告を得た.またブトナム関係では東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所の栗原浩英氏に依頼し,「ベトナム共産党の文化政策(195658年)」というテーマで報告を受け,討議の後,最後に本年度の研究活動の総括と今後のうち合わせを行った.昭和62年の最初の会合として, 6月13日に全員が慶応義塾大学地域研究センターに集まり, 1年の計画についての調整を行った.この会合で研究予算の配分等を検討し,さらに本年度中に4回をめどに研究会をもち,外部から招請した講師による講演も含めて毎回北朝鮮とベトナム各々の研究発表を行うことを決めた.7月11, 12両日の東アジア研究全体会議の際に,当班も第2回目の研究会をもった.北朝鮮関係では関東学院大学の大内憲明助教授を招いて,「朝鮮社会主義法の形成・発展と現状」というテーマで講演を依頼した.講演は現代朝鮮法の形成過程,ソ連法や中国法の影響,チュチェ思想との関連など,北朝鮮の法律研究に基本的な要素が盛り込まれていた.ベトナム関係では慶応義塾大学の川本邦衛教授が近・現代のブトナムを考察する上での視点について講演を行った.第3回目の研究会は11月27, 28両日に全員が岡山に集まった.北朝鮮関係では慶応大学研究生の鐶木昌之氏が金正日体制の形成について発表し,現代北朝鮮の党・法制度・イデオロギー等に関する分析を報告した.ベトナム関係では岡山大学の鮎京正訓助教授が講演し,現代のベトナムの法体系について研究成果を報告した.第4回目の研究会は,昭和63年3月8日に東京の都ホテルで行なった.ここでは北朝鮮については日本貿易振興会(JETRO)の上原隆氏を招いて,「近朝鮮経済の近況」というテーマで講演を依頼し,日朝関係の実務的側面に関する報告を得た.またブトナム関係では東京外国語大学アジア・アフリカ言語文化研究所の栗原浩英氏に依頼し,「ベトナム共産党の文化政策(195658年)」というテーマで報告を受け,討議の後,最後に本年度の研究活動の総括と今後のうち合わせを行った.
福島県の吃音問題の解決に向けたアクションリサーチ

福島県の吃音問題の解決に向け、アクションリサーチを行うことを目的とする。吃音を持つ者の悩みは、自殺を考えるほど深刻であるが理解されにくい。吃音は従来の福祉の枠組みでは捉えきれておらず、一貫した支援システムから取りこぼされている。セルフヘルプグループがなく、吃音の支援機関も少ない福島県において、吃音当事者、支援機関双方のニーズを聞き取り、問題の把握、解決のための方策を関係者と共に考え、実行する。地域の課題を明らかにし、実情に即した実践研究を行う中で、社会の理解と支援の促進、当事者のエンパワメントを目指す。
飼養管理が牛の繁殖性と卵巣機能に与える影響：牛卵子内の脂質組成と発生能の関係

乳牛は分娩後の乳生産開始に伴って消費エネルギー量が急増加し、摂餌によって供給されるエネルギー量を上回るため、負のエネルギーバランス(NEB)になる。NEBにある乳牛は体脂肪を動員して、不足したエネルギーを補おうとするが、血中FFAの急激な増加は、牛の代謝能力を上回り、脂肪肝の原因となる。このような状態は牛の繁殖性低下に関係していると考えられているが、牛卵子中には多くの脂肪滴が存在し、胚発生に重要なエネルギー源として使用されている。本研究では、牛の栄養状態と卵子発生能の直接的な関係性を牛自身の検査と卵子培養技術の融合によって解析する。
液体金属-セレン合金系の電気的性質の研究

液体金属-セレン合金系の中から液体Ag-Se,In-Se,Pb-Se合金系を選び、帯磁率、電気伝導度及び熱電能を系統的に測定し、液体半導体のモデルを用いて電子的性質の検討を行っている。液体Ag-Se系におけるAg_2Se組成での鋭い伝導度の極大と液体In-Se系のIn_2Se_3組成での伝導度の極大は、単純な液体半導体のモデルからは説明できない。これらの液体合金系の帯磁率の濃度依存性は、それぞれの化学量論的組成Ag_2SeとIn_2Se_3で鋭い極小を示した。この極小は、伝導電子の状態密度の極小とイオン反磁性の極小を示唆している。伝導度と同時に測定した熱電能は、これらの組成近くで比較的大きな負の値を示している。これらの測定結果から、この化学量論的組成では電子密度が比較的小さいが、移動度の大きい伝導電子がキャリアであることが明らかになりつつある。また、液体Sn-Se系と液体Pb-Se系の伝導度と熱電能の測定は、本研究において主要な設備備品である加圧装置を導入し、10気圧のArガスで加圧した状態で,安定したデータを広い温度と組成範囲にわたって得ることに成功した。その結果によれば、これらの液体合金の伝導度は、金属側からセレン濃度の増加とともに単調に減少し、SnSe組成とPb_<0.45>Se_<0.55>組成で極小を示し、それぞれ70at%Se組成近傍で小さなピークを生じる。このとき、熱電能は対称性の良いp-n転移を起こすことが明らかになってきた。そして、これらの系は液体半導体のモデルによって比較的良く説明できる。そこで今後、液体Ag-Se、In-Se系に関してもこの加圧装置を用いて広い温度と組成範囲にわたって測定を試み、精度の高いデータを得て特徴ある伝導度の極大の問題をさらに詳しく検討するつもりである。
2液分相現象を用いた酸化鉄チタニア固溶体-シリカ系光触媒の作製

本研究では、分相-選択溶解プロセスを用い、Fe_2O_3-TiO_2,SiO_2系焼結体を高温で溶融・超急冷して、酸化鉄チタニア固溶体(Fe_<2-x>Ti_xO_3)連続相を有する複合材料を作製し、可視光応答性を持り光触媒材料を実現することを目的とした。最適な酸化鉄-チタニア固溶体組成を探索するために、FeO-Fe_2O_3-TiO_2系焼成体を固相反応法により作製し、生成結晶相と電気伝導性、電気化学特性の関係を調査した。その結果、焼成温度が低く、またTi含有量が増えるにつれて、生成結晶相はスピネル型固溶体からα相型、さらに擬ブルッカイト型固溶体へと変化したα相型とスピネル型固溶体が同時に生成している試料で光電流密度が高く、α祖型固溶体の割合の増加とともに光電流密度が増加したが、その割合が60%を越える付近から光電流密度は急激に減少した。これは焼成体の焼結性が低下し、結晶粒界や空隙が増え、光励起された電子-正孔の再結合が起こり易くなったためと考えられる。上記を基に、Fe_2O_3-TiO_2,SiO_2系分相ガラスから酸化鉄-チタニア固溶体含有光触媒材料を作製するために、3成分系焼成体を安定不混和領域内で溶融・急冷し、得られた結晶化ガラスの生成結晶相と電気伝導性の関係を調査した。得られた結晶化ガラスはSiO_2rich相とFe_2O_3-TiO_2rich相からなる分相組織を有していた。またSiO_2含有量一定下でFe成分が増えるにつれ、生成結晶相はα相型からα相+擬ブルッカイト型、さらにα相+スピネル型固溶体へと変化して電気伝導度が向上し、上記3成分系焼成体の結果と一致した。しかし、ガラスの均質度が低いため結晶相の制御が難しく、また各相の選択溶解性が低かった。今後は作製プロセスを最適化し、均質試料での結晶相と光電流密度の相関性を明らかにし、可視光応答性を持つ光触媒材料の実現を進める予定である。本研究では、数十μmの大粒径を維持しつつ、高光触媒活性なアナターゼ相チタニア多孔質粒子の作製にすでに成功している分相-選択溶解プロセスを用い、Fe_2O_3-TiO_2-SiO_2系焼結体を高温で溶融・超急冷して、酸化鉄-チタニア固溶体(Fe_<2-x>Ti_xO_3)連続相を有する複合材料を作製し、可視光応答性を持つ光触媒材料を実現することを目的とした。本年度は最適な酸化鉄-チタニア固溶体を探索するために、種々の組成のFeO-Fe_2O_3-TiO_23成分系焼成体を固相反応法により作製し、生成結晶相と電気伝導性、電気化学特性の関係を調査した。α-Fe_2O_3、TiO_2粉末を原料とし、所定の組成になるよう湿式混合後、ペレット状に成形し1200°C1350°C真空下で焼成した。

得られた試料について、X線回折測定により結晶相、固溶量等の解析を行い、固溶体の生成挙動を調査した。また直流2端子法により電気伝導度を、3電極法により可視光(>420nm)照射下での光電流密度を測定した。その結果、焼成温度が低く、またTi含有量が増えるにつれて、生成結晶相はスピネル型固溶体からα相(コランダム構造)型、さらに擬ブルッカイト型固溶体へと変化した。光電流密度と電気伝導度の相関性はあまり顕著でなかった。α相型とスピネル型固溶体が同時に生成している試料で光電流密度が高かった。それらの試料では、α相型固溶体の割合の増加とともに光電流密度が増加したが、その割合が60%を越える付近から光電流密度は急激に減少した。これは焼成体の焼結性低下し、結晶粒界や空隙が増え、光励起された電子-正孔の再結合が起こり易くなったためと考えられる。次年度は上記の知見を基に、Fe_2O_3-TiO_2-SiO_2系分相ガラスから光電気化学活性を示すα相型酸化鉄-チタニア固溶体を有する複合材料を作製し、可視光応答性を持つ光触媒材料の実現を進める予定である。本研究では、分相-選択溶解プロセスを用い、Fe_2O_3-TiO_2-SiO_2系焼結体を高温で溶融・超急冷して、酸化鉄-チタニア固溶体(Fe_<2-x>Ti_xO_3)連続相を有する複合材料を作製し、可視光応答性を持つ光触媒材料を実現することを目的とした。最適な酸化鉄-チタニア固溶体を探索するために、FeO-Fe_2O_3-TiO_2系焼成体を固相反応法により作製し、生成結晶相と電気伝導性、電気化学特性の関係を調査した。その結果、焼成温度が低く、またTi含有量が増えるにつれて、生成結晶相はスピネル型固溶体からα相型、さらに擬ブルッカイト型固溶体へと変化した。α相型とスピネル型固溶体が同時に生成している試料で光電流密度が高かく、α相型固溶体の割合の増加とともに光電流密度が増加したが、その割合が60%を越える付近から光電流密度は急激に減少した。これは焼成体の焼結性が低下し、結晶粒界や空隙が増え、光励起された電子-正孔の再結合が起こり易くなったためと考えられる。上記を基に、Fe_2O_3-TiO_2-SiO_2系分相ガラスから酸化鉄-チタニア固溶体含有光触媒材料を作製するために、3成分系焼成体を安定不混和領域内で溶融・急冷し、得られた結晶化ガラスの生成結晶相と電気伝導性の関係を調査した。得られた結晶化ガラスはSiO_2rich相とFe_2O_3-TiO_2rich相からなる分相組織を有していた。またSiO_2含有量一定下でFe成分が増えるにつれ、生成結晶相はα相型からα相+擬ブルッカイト型、さらにα相+スピネル型固溶体へと変化して電気伝導度が向上し、上記3成分系焼成体の結果と一致した。しかし、ガラスの均質度が低いため結晶相の制御が難しく、また各相の選択溶解性が低かった。今後は作製プロセスを最適化し、均質試料での結晶相と光電流密度の相関性を明らかにし、可視光応答性を持つ光触媒材料の実現を進める予定である。
泌尿器悪性腫瘍に対する腹腔鏡手術の開発とその安全性・有用性に関する研究

尿路性器悪性腫瘍に対する腹腔鏡手術術式として、腎癌に対する腹腔鏡下腎部分切除術の各種術式(マイクロターゼを用いた術式および腎動脈阻血腎実質縫合法)、腎盂尿管癌に対する腹腔鏡下腎尿管全摘除術、前立腺癌に対する腹腔鏡下前立腺全摘除術(経腹膜後腹膜合併法および後腹膜到達法)、膀胱腫瘍に対する腹腔鏡下膀胱全摘除術・回腸新膀胱造設術、腹腔鏡下膀胱部分切除術(尿道内視鏡操作併用)を開発し、その有用性を確立した。気腹操作を伴う腹腔鏡手術が術中に癌細胞を播種させる危険性については、ラットを用いた移行上皮癌株細胞の腹腔内播種実験で気腹群と開放手術群で腹腔内転移巣の数に差がないこと、および腎盂尿管癌と前立腺癌を対象とするRT-PCRを用いた術前術後の血中癌細胞の有無の検討で腹腔鏡手術で術前陰性術後陽性症例が少ないことから、危険性はないと判断された。気腹操作が心機能に与える影響について手術翌日の血中BNP値の上昇を検討した結果、気腹が心機能に与える影響は無視できる範囲と判断された。術後回復などの臨床的パラメーターから、腹腔鏡手術が開放手術に比べて手術侵襲が小さいと判断される。手術侵襲の生化学的パラメーターとして、術翌日の血中IL-6、術後のT_3低下率、CH_<50>低下率が手術侵襲を客観的に評価する指標として有用であること、根治的腎摘除術および前立腺全摘除術において、開放手術に比べて腹腔鏡手術でこれらのパラメーターが有意に小さく手術侵襲が少ないと判断されること、が明らかとなった。(1>尿路上皮癌に対する腹腔鏡手術手技の確立:腎尿管全摘除術における尿管下端の腹腔鏡下での処理方法を確立した。尿管口付近で膀胱壁を開放し、直視下に尿管口を含めて尿管摘除を行い、膀胱粘膜、膀胱筋層を2層に縫合閉鎖する。膀胱全摘除術、回腸新膀胱造設術についてはミニブタを用いた実験で、回腸膀胱の造設、尿管との吻合は正中の小切開創から行うのが適切と判明した。(2)尿路性器癌に対する腹腔鏡手術における気腹操作による術中癌細胞播種の可能性:[臨床的検討]:.尿路移行上皮癌に対する開放手術5例と腹腔鏡手術5例、および前立腺癌に対する開放手術2例、腹腔鏡手術3例において、手術開始前と終了時に採血し、mRNAを抽出、RTによりcDNAを作成してフリーザーに凍結保存した。尿路移行上皮癌ではサイトケラチン19および20を用いることに決定し、PCR条件を設定した。前立腺癌では、PSAおよびPSMを検出するためのPCR条件の設定が完了した。[基礎的検討]:ウイスター系ラットにMBT2(移行上皮癌)を腹腔内に注入し、開放手術群、気腹群、コントロール群に分けて、転移、腹腔内腫瘍形成の程度を比較検討する実験系を確立した。(3)気腹が心機能に及ぼす影響の検討:腹腔鏡手術の前後で、BNPとANPが有意に上昇することが判明した。今後、開放手術との比較、術式や体位との関連を検討する。(4)泌尿器腹腔鏡手術の手術侵襲評価法の確立:IL6、CH50、T3、コーチゾール、CRPについて、各種泌尿器科手術の術前術翌日、3日目の変動を検討した。その結果、CH50とT3の低下率が、開放手術による腎摘除術より腹腔鏡下腎摘除術で有意に小さく、実際の患者回復期間と照らし合わせて有用なマーカーになりうることが判明した。