hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自律UAV群による災害時の臨時ネットワークインフラ構築技術の確立

劣駆動システムでの制御則設計までは至っていないが、順調に進んでいると考えられる。数値標高モデルをもとに構成した3D空間内で最適軌道を生成することにより、x,y,z軸方向に対してそれぞれ独立したトラッキング制御を行うことで、一台のドローンを目標位置まで誘導する制御則の構築ができた。(3)ソフトウェアとしてROSとGazeboおよびMATLABを使用することとし、3次元シミュレーション、ビジョンアルゴリズムの実装を進めている。また、実験システムについては基礎となる制御システム、ビジョンシステムの構築・評価が開始されており、予定よりも早く作業が進んでいる。(1)ロボット群の自律的な配置と展開の問題に対して、3次元空間における未知環境に適応して群移動を可能とする分散的移動手法を提案した。四台の近接ロボットが正四面体のフォーメーションを形成する幾何学的なlocal Interactionに基づき、各ロボットのモーションを環境条件に適応することにより、群れは一定距離のフォーメーションを形成した状態で群移動を可能とする。提案された分散的な手法は、シミュレーションによって、大規模な群れのロボットが、任意の初期分布から隣接するロボット間で一様なリンク接続を確立する有効性が確認できた。(2)国土地理院の提供するGISデータを元に構成した仮想環境内において、動的計画法を用いて省エネルギーでUAVを飛行させるための軌道計画を生成し、それに沿って自律飛行を行うための制御システムを構成した。また、飛行中のドローンの様子をモニタリングするために、Gazeboとよばれる仮想環境を活用した三人称視点による監視システムを構築した。仮想環境内の地形は国土地理院の提供する地理情報システム(GIS)より取得した数値標高モデル(DEM)に基づいて構成している。以上の成果を国際会議において発表している。(3)剛体の運動に関するモデリング手法として幾何学的代数を用いた手法を取り上げ、既存の動力学方程式を制御則が設計しやすい形式に修正した。また、全駆動システムに対するLyapunov関数及び安定化、トラッキング制御則の設計手法を開発し、国際学会で発表した。(1)未知の障害物が存在する状況において、群ロボットが環境に適応して移動するシミュレーションを行った。それぞれ異なる初期位置の群ロボットが、与えられたゴールに向かい移動を行う。進路上に障害物が存在し、ロボットの群れは複数の小さな群れに分裂し、小さな群れから大きな群れへ統合を行いながら、ゴールに向かい移動する。
皮膚－肝臓間ネットワークによる創傷治癒制御機構の解明

近年、臓器疾患と中枢神経系の関与などの臓器間ネットワークが注目されているが、現在まで創傷治癒と肝臓等の腹腔内臓器との関連を検討した報告はない。本研究では、創傷治癒過程における皮膚-肝臓間ネットワークの存在を予想し、解析を行った。皮膚創傷作成後、肝臓でのNKT細胞および好中球の増加を認めた。さらに、皮膚への創作成後、肝臓でのケモカイン産生の増加を認めた。皮膚から肝臓へのシグナル伝達機構を解明するため、DAMPsや神経伝達物質阻害剤を使用したが、創作成後の肝NKT細胞増加を打ち消すことは出来なかった。これらの結果より、皮膚ー肝臓ネットワークが存在する可能性が示された。肝硬変患者においては創傷治癒の遅延を起こすことは知られているが、低タンパク血症などによる全身状態の低下が主な原因と考えられてきた。しかし、我々の先行研究により、皮膚損傷後早期に肝臓において白血球が増加するという新たな知見を見出した。このことから、創傷治癒過程において皮膚ー肝臓ネットワークが存在することが予想される。本研究では創傷治癒過程における皮膚ー肝臓ネットワークおよび肝臓の免疫細胞の創傷への役割に注目し、解析を行った。平成27年度は、創作成後の肝臓細胞動態を中心に解析を行った。特に、創傷治癒に促進的に関与し、肝臓に豊富に存在するリンパ球であるNatural Killer T (NKT)細胞に注目し解析した。その結果、皮膚受傷後6時間後をピークに肝臓でNKT細胞が増加することが明らかとなった。他にも好中球が皮膚受傷後に肝臓で増加することが明らかとなった。それに伴い、NKT細胞や好中球遊走に関与するケモカインMIP-2 mRNA発現が肝臓で増加することも明らかとなった。次年度は、皮膚受傷後に肝臓でNKT細胞、好中球が増加するメカニズムおよび、その意義について検討を行う予定である。創作成後の肝臓白血球動態を解析することは出来たが、皮膚受傷後にどのように肝臓にシグナルが伝わるのか、そのメカニズムはこれから解析することになるためやや遅れている。前年度の実験に続き、内臓神経切離による創作性後の肝臓への影響について研究を行った。マウスを麻酔下で開腹した後、肝臓への迷走神経(または交換神経)を切離した。同様に開腹し疑似手術をしたマウスをcontrol群とし、迷走神経切離群、交感神経切離群、control群に各々、上記手術7日後に皮膚に創作性し、1肝臓、皮膚、末梢血の延焼細胞集積の解析2肝臓、皮膚、末梢血サイトカイン・ケモカイン産生の解析3血清中神経伝達物質の解析を行った。以上により皮膚から肝臓への伝達機構の解明につながることが示唆された。次にC57BL/6マウスの肝臓より細胞を採取し、長期間のトレース事件が可能な低毒性精細胞経口ラベルPKH26を肝臓から採取した細胞に取り込ませ、標識した細胞を養子移植する。養子移植後40日目、マウス創を作成し、免疫化学染色およびフローサイトカインについても解析を行った。これまで、皮膚創傷後、皮膚以外の臓器における炎症性細胞の活性化、創傷治癒促進への関与については全く報告されていない。本研究は、肝臓と皮膚創傷との関連について、免疫系細胞・炎症性細胞に焦点をあて解析する初めての試みである。本研究により、皮膚創傷と肝臓の免疫系細胞によるネットワーク機構があきらかになれば、全身の免疫反応を介した新たな創傷の治療法につながることが期待され、今後も今回の実験結果よりあらたな発見に発展することが予測される。皮膚受傷後に肝臓にシグナルを伝えるメカニズムとして神経系の関与を想定しているため、神経伝達物質や神経切除の影響に注目し、今後解析を行っていく。医歯薬学端数がでてしまったため。次年度使用額には、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成28年度請求額とあわせ、平成28年度の研究遂行に使用する予定である。
迅速吸着性と易燃性を兼ね備えた固相抽出用ポリマーブラシ搭載多孔性シートの開発

放射線グラフト重合法を利用して,微量分析の前処理に用いる,酸性の抽出試薬を担持した固相抽出材料を作製した。多孔性高分子シートの内部孔の表面に高分子鎖を取り付け,そこへ抽出試薬を担持して,金属イオンを高速で捕捉する仕組みをもつ材料を得た。海水中の希土類の定量に適用した。抽出試薬担持ポリマーブラシ搭載多孔性シートの作製方法を確立し,ポリマーブラシへの担持メカニズムを解明した。ポリエチレン製多孔性シート(細孔の平均直径1μm,細孔の体積比率75%,膜厚3mm)を基材に用いた"抽出試薬担持ポリマーブラシ搭載多孔性シート"の作製経路は4段階からなる。まず,電子線照射によってラジカルを基材につくった。つぎに,エポキシ基をもつモノマー(ここでは,グリシジルメタクリレート)をグラフト(接ぎ木)重合させた。さらに,付与したポリマーブラシ中に疎水性基としてアルキルアミノ基(構造式で示すと,C_nH_<2n+1>NH-)を導入した。最後に,抽出試薬として例えば,リン酸系抽出試薬の代表であるビス(2-エチルヘキシル)リン酸(略称HDEHP)を,ポリマーブラシ中のアルキルアミノ基と抽出試薬中の疎水性部との相互作用に基づいて担持した。得られたシートをディスク状に切り出して,市販の固相抽出用空カートリッジに充填し,抽出試薬担持カートリッジを作製できた。疎水性基としてのアルキルアミノ基の炭素数nを2から18まで変化させ,抽出試薬をポリマーブラシに担持した。同時に,抽出試薬の担持に伴う多孔性シートの細孔構造の変化を,電子顕微鏡および比表面積測定によって追跡した。疎水性基の種類,抽出試薬の種類,そしてそれらの組み合わせを変えることによって,炭素数と抽出試薬担持量との関係を調べ,疎水性基をもつポリマーブラシへの抽出試薬の担持構造を解明した。本年度の成果によって,分離対象となるさまざまな化学種に対応した"抽出試薬担持ポリマーブラシ搭載多孔性シート"材料を揃えるための知見を得ることができた。核テロや原子力発電所の事故の後に,周辺の住民が放射性物質を体内に取り込んでしまうことを内部被ばくと呼んでいる。内部被ばくの程度を調べるときには,尿中の放射性核種を定量することが,対象者にとって負担が少なく好ましい。液中の放射性核種の濃度はpptと低く,分析には1001000倍程度の前濃縮が必要である。このときに"固相抽出法"が採用されている,「固相抽出」とは固体(高分子材料)の吸着材を使って対象イオンを選択的に捕集する仕組みを指す。固相抽出材料は,吸着時に迅速に放射性核種を捕集する「迅速吸着性」と,使用後に焼却処理のしやすい「易燃性」を兼ね備えていることが要求される。私たちの研究グループは,ポリエチレン製多孔性シートに高分子鎖を接ぎ木し,そこへ放射性核種を捕捉する抽出試薬を担持することを提案してきた。まず,多孔性シートに電子線を照射して,ラジカルをつくり,そのラジカルを開始点としてエポキシ基をもつ高分子鎖を取り付けた。つぎに,その高分子鎖に疎水性リガンドを導入した。その疎水性基と抽出試薬の疎水性基との相互作用を利用して抽出試薬をグラフト高分子鎖に担持した。本年度は,TOPO(トリ-n-オクチルホスフィンオキシド)を抽出試薬,放射性核種のモデルとしてビスマスイオンを選んで,その迅速吸着性を実証した。さらに,23年度はポリマーブラシの形成比率を解明する手法を見出した。さらに,付与したポリマープラシ中に疎水性基としてアルキルアミノ基(構造式で示すと,C_nH_<2n+1>NH-)を導入した。疎水性基としてのアルキルアミノ基の炭素数を2から18まで変化させて,抽出試薬をポリマーブラシに担持した。

疎水性基の種類,抽出試薬の種類,そしてそれらの組み合わせを変えることによって,炭素数と抽出試薬担持量との関係を調べ,疎水性基をもつポリマーブラシへの抽出試薬の担持構造を解明した。希土類金属や貴金属の分離精製に役立つ高性能分離材料であり,実用化を進めている。
超微量分析手法を基盤とした化粧品等に含まれる紫外線吸収剤の経皮免疫毒性影響の解明

皮膚は我々の身体の内外環境の境界を成しており、様々な物理的・化学的侵襲から我々の身体を守っている。とりわけ、紫外線による皮膚への刺激を軽減するために多くのヒトが日焼け止め等の化粧品を使用している。日焼け止めには紫外線を無害な熱エネルギーに変換する紫外線吸収剤(UVSs)が使われており、近年、その一部が規制されてきている。さらに、UVSsの複合的なヒトの皮膚に対する毒性影響は評価されていないのが現状である。従って、本研究では、UVSsの単独・複合曝露によるアレルギーの誘発・増悪性を包括的に解明することを目的とする。
久米島における完新世サンゴ礁の掘削による海水準変動の研究

久米島北西部西銘崎付近の完新世離水サンゴ礁(西銘崎【I】面)において掘削した13本のボーリングコアにつき、堆積物を分析し、層相類型の判定と層相区分を行った。層相は次のように区分される。原地性卓状ミドリイシ相、原地性皮殻状コモンサンゴ相、原地性太枝状ミドリイシ相、その他の原地性サンゴ相、異地性卓状ミドリイシ相、異地性細枝状ミドリイシ相、異地性(半摩耗)細枝状ミドリイシ相、サンゴ・石灰藻・生砕屑物結合相、礁池サンゴ・石灰藻・生砕屑物結合相。礁の表面(西銘崎【I】面)の層相は、地形に対応して、原地性の卓状ミドリイシ相、太枝状ミドリイシ相とキクメイシ科のサンゴの優占する礁本体相と、脆弱な細枝状ミドリイシの優占する礁池相に分けることができる。堆積構造の特徴としては、礁本体性の原地性卓状一太枝状ミドリイシ相・皮殻状コモンサンゴ相と礁池性の異地性卓状一細枝状ミドリイシ相・生砕屑物結合相とのインターフィンガーが見られる。その堆積状態から、完新世中期の海進過程における2回の海進とその間の一時的海退ないし停滞が想定されよう。コアから採取した27サンゴ試料につき、年代測定を行い、7000-2000年B.P.を得た。一部測定中のため、全体についての解析は未了であるが、礁面(西銘崎【I】面)の試料が5000-2000年B.P.を示すことから、西銘崎【I】面形成にかかわる海面は5000-2000年B.P.にかけての比較的長期の安定と、それ以前の急速な海面上昇とが推定される。また、西銘崎【I】面より2m程度下位の西銘崎【II】面から2000年以降の年代を得ていることから、2000年B.P.頃に2m程度の急速な相対的海面低下が考えられる。
ヘテロクロマチンの境界を制御する新規蛋白質の解析

私たちはモデル生物のアカパンカビを用いて、ヘテロクロマチン領域が異常に拡がるのを防ぐ複合体(DMM-1/DMM-2)を同定し、この分子機構を発表した(Honda et al. Genes Dev. 2010)。今回、DMM-2と相互作用する候補蛋白質としてDMM-3を同定した。本研究では、この新規蛋白質DMM-3とヘテロクロマチン境界制御の関係を明らかにするために、当初の計画に沿った研究を行い、以下の成果を得た。アカパンカビKOプロジェクトでは、DMM-3の部分欠損株の作製しか遂行できなかった。そこで私たちは、ノックダウン法によりDMM-3遺伝子発現を抑制させた株、DMM-3が有し、種間で保存されたドメインに変異を入れた機能抑制株、更に独自にDMM-3の完全欠損株の作製を行い、これらすべてを成功させた。上記で作製したDMM-3欠損株は極度の成長阻害を持つ。この欠損株にC末端にFLAGタグを付加したDMM-3遺伝子(DMM-3-FLAG)を導入すると、成長が元に戻った。この結果、成長阻害はDMM-3の欠損によって引き起こされること、そしてDMM-3-FLAGは正常な機能を持つことが明らかになった。DMM-3-FLAGを発現する株を用いて、DMM-3を精製し、Mass spec解析により相互作用する蛋白質を同定した。更に、この同定した蛋白質をFLAGタグ化した株を作製し、同様な方法で精製とMass spec解析を行った結果、DMM-3と相互作用することを確認した。この結果、DMM-3はこの新規蛋白質と安定的に相互作用することが分かった。以上から、次年度に計画しているDMM-3の分子機構から生理作用に結びつけるために必要な実験系の確立を本年度中に遂行することができた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
メダカミュータントによる神経管形成の研究

報告者は1994年、tbという発生初期に神経管が屈曲して脳形成がおこるミュータントをメダカで発見した。神経管は脳の原基なので、その発生を研究する事によって、脳形成に関する様々な事柄を明らかにすることができる。本研究の目的とするのは、神経管の形態がなぜ異常になるのか、を明らかにすることを通じて、脊椎動物の脳形成に関する基本的な理解を得ることにある。まず、新規の神経管形成異常のメダカミュータントを求めて新たに誘発突然変異体の収集を進めた。体の透明なカルト系統の雄を2mMのENU溶液で2時間処理した後、3世代交配法により、そのF_3子孫で実体顕微鏡によるスクリーニングを行った。その結果、総計約90系統の突然変異体を収集するのに成功した。その大部分は常染色体劣性遺伝の突然変異であった。このうち、神経管異常のものとしては、脳室のできないもの1系統、水頭症をひき起すもの4系統、特定の神経分節が欠失するもの1系統、神経細胞が発生過程で細胞死を起こすもの12系統、などが得られた。いずれも、脳の発生を生きたままみることのできるメダカだからこそ見つかったミュータントである。形態学的な解析を行ったところ、このうちの幾つかのもの(Oot,act,gac,nnc,hit,hir,htl)は脊椎動物の脳形成に関して基本的に重要な新規な表現型であることが判明した。特に、Oot(one-sided optic tectum)のような脳の左右対称性が一時的に破れる表現型が見つかったのは世界ではじめてである。本研究の目的とするのは、メダカミュータントの形態がなぜ異常になるのか、を明らかにすることを通じて、脊椎動物の神経管形成に関する基本的な理解を得ることにある。そのため、初期胚について、野生型とミュータント型を比較しながら、発生関連遺伝子の発現と形態形成運動について、主として形態学的に調べた。まず、光学顕微鏡による徹底的調査により、メダカミュータントでは脳の形態形成がどのように変化しているのかを調べた。tbでは嚢胚期の形態形成運動、とりわけ脊索前板領域での集中が正常胚と比べて遅く、伸展が不十分である事が明らかになった。頭部形態形成に関わるとされている、ホメオテイック遺伝子等のメダカオーソログを単離し、これらをブローブとして、その発現パターンを調べたところ、グ-スコイド(gsc)の発現がミュータントで変化していた。すなわち、脊索前板領域での発現パターンが正常と比較して短く、幅広かった。これらの事から、このtbミュータントの異常表現型は脊索前板領域での細胞運動異常が原因である事が示酸された。このような異常表現型はこれまでに報告がない初めてのものなので、さらなる機構究明を行う。本年度は初期胚について、野生型とミュータント型を比較しながら、形態形成運動について、主として形態学的に調べた。まず、正常胚について脳の発生を光学顕微鏡により徹底的に調査した(Fish Biol.J.Medaka,9:17-31.1997)。その結果、脳発生は、嚢胚、神経胚、神経索、神経管、後期胚、稚魚の計6段階に分けて考えられることが判った。次いで、メダカミュータントでは脳の形態形成がどのように変化しているのかを調べた。tbでは最初の段階(嚢胚期)に異常がみられた。

tbではこの時期の形態形成運動、とりわけ脊索前板領域での集中が正常胚と比べて遅く、伸展が不十分である事が明らかになった。また、集中過程で細胞の剥落も観察された。このミュータントの表現型は、脳の形成初期における細胞運動の欠陥によるものであると考えられる。また、本年度は、新たなミュータントスクリーンの結果、tb以外の新規の神経管形成異常のメダカミュータントが幾つか得られた(形態的解析はまだ完了していない)。報告者は1994年、tbという発生初期に神経管が屈曲して脳形成がおこるミュータントをメダカで発見した。その後、tb以外の新規の神経管形成異常のメダカミュータントが幾つか得られた。本研究の目的とするのは、メダカミュータントの形態がなぜ異常になるのか、を明らかにすることを通じて、脊椎動物の神経管形成に関する基本的な理解を得ることにある。本年度は、Oot(one-sided optic tectum)の発生形態学的解析ならびに遺伝様式の解明を開始した。この表現型では、神経管の中脳部が左右それぞれ外方に膨大し、視蓋を形成する段階で、中脳部の左・右半分の片方のみが外方に膨大し、他方はそれに追随するようにかえって内側に膨大する(落ち込む)。その結果、左右対称性の破れた視蓋が一過性に形成される。神経管が分化してゆく際に、左右対称的な膨大とくびれを形成しつつ初期脳を形成するが、この段階が視蓋領域で特異的にしかも一過性に異常になったものと思われる。その後、視蓋の成長とともに、内方に落ち込んでいた視蓋半球は外方に翻りはじめ、最終的にはほぼ正常の形態になった。このミュータントは孵化して生存する(生存突然変異)。このような脳の左右対称性が一時的に破れる表現型が見つかったのは世界ではじめてである。脳の発生を生きたままみることのできるメダカだからこそ見つかったミュータントである。神経管は脳の原基なので、その発生を研究する事によって、脳形成に関する様々な事柄を明らかにすることができる。本研究の目的とするのは、神経管の形態がなぜ異常になるのか、を明らかにすることを通じて、脊椎動物の脳形成に関する基本的な理解を得ることにある。本年度は、tb以外の新規の神経管形成異常のメダカミュータントを求めて、新たに誘発突然変異体の収集を進めた。体の透明なカルト系統の雄を2mMのENU溶液で2時間処理した後、3世代交配法により、そのF3子孫で実体顕微鏡によるスクリーニングを行った。その結果、総計約90系統の突然変異体を収集するのに成功した。その大部分は常染色体劣性遺伝の突然変異であった。このうち、神経管異常のものとしては、脳室のできないもの1系統、水頭症をひき起すもの4系統、特定の神経分節が欠失するもの1系統、神経細胞が発生過程で細胞死を起こすもの12系統、などが得られた。いずれも、脳の発生を生きたままみることのできるメダカだからこそ見つかったミュータントである。
近代日本の司法制度と行政改革

本課題の研究方法は、事例分析と資料収集とに大別される。事例分析について本年度は1915年(大正4年)に政治争点化した長崎控訴院移転問題の研究論文を完成した。以下同論文の要約を紹介する。1913年(同2年)司法部大改革の結果、上告審管轄権を喪失した控訴院の事件数は減少の一途をたどっていた。したがって司法省は広島・長崎両控訴院統廃合を計画し、その前提として長崎控訴院福岡移転法案を議会に提出した。しかし第37帝国議会は本移転法案を否決し、司法省の行革意図は頓挫した。頓挫にいたるまでの政治過程・議会内政治を精査した結果次の3点の知見を見い出すに至った。1.司法省は法案の大義名分たる控訴院統廃合構想を提案理由に盛り込むことに消極的であり、その態度が本法案を関係地方議員の利害を前面に表出させる「地方問題」に矮小化させ、議員の党議拘束を不可能にし否決多数に至った。2.汚職事件の処理をめぐり司法大臣の政治的信用が失墜していた事・今日の司法政務次官に相当する議員が統廃合対象である長崎選出であったという事実に代表されるように、司法省高官のリーダーシップは当時著しく欠落していた。3.控訴院移転先に擬せられていた福岡市の誘致運動が司法省への寄付金対策に集中していたため、寄付金供与をめぐる政治論理上の問題点が議会審議で追求されるなど、本法案は議会での広汎な支持を得る環境にはなかった。一方、資料収集の側面では1913年に廃止された地方裁判所支部・区裁判所の復活状況および1921(同10年)の函館控訴院札幌移転問題に関する基礎的資料の収集をほぼ終了し、論文・データベース作成の準備段階にある。
アメリカ収蔵「書跡」の基礎データ収集と整理のための調査研究

アメリカのフリーアギャラリー,ボストン美術館,ハーバード大学美術館,シアトルアジア美術館,バーネット&バート・コレクションに収蔵される「書跡」を五年間かけて調査し,中国書跡73点,日本書跡153点,合計230点の基礎データを収集・整理してデータベースを作成し,書跡画像データ写真集と研究報告書合冊本を公刊した。アメリカの博物館・美術館ならびに民間等に収蔵される「中国書跡(中国人が書いた書道作品)」と「日本書跡(日本人が書いた書道作品)」の基礎データの収集と整理を行い,将来的な網羅的データベース化に向けての基盤を構築することを目的とし,そのための調査研究を行う。日本の伝統文化の一つである書道は,東アジアの一国としての日本が世界各国地域と連携を深める上で,国際性と地域性を有する重要な歴史的淵源と芸術的創造力をもっている。その証左として,アメリカ,中国(台湾,香港,マカオを含む),日本の研究機関ならびに民間において,「中国書跡」と「日本書跡」が数多く収蔵されている。なかでもアメリカにおけるその収蔵状況,研究状況を調査し,整理し,把握し,基盤を整備することは,日中米の芸術文化交流に繋がり,将来の日本の書道文化の継承発展のみならず,伝統文化自体のあり方を模索することに繋がると考える。本研究は,書道文化の国際性と地域性を学術的に評価するための基盤研究であり,かつ日本の書道文化の継承発展にとって非常に重要な研究であり,先人がほとんど未着手の研究領域である。中国絵画の分野では,鈴木敬編『中国絵画総合図録』第1巻第5巻,東京大学出版会,19821983および戸田禎佑・小川裕充編『中国絵画総合図録』続編第1巻第4巻,東京大学出版会,19982001が研究報告書として刊行されており,すでに欧米における絵画作品の収蔵状況は明らかにされている。しかし「書跡」の収蔵状況は,中田勇次郎/傅申編『歐米収藏中國法書名蹟集』全四巻,中央公論社刊1981および同編『歐米収藏中國法書名蹟集(明清篇)』全二巻,中央公論社刊1983の二書が30年前に刊行されて以降,収蔵状況が不明である。よって本調査研究によって,少なくともアメリカの博物館・美術館における収蔵状況を再調査し体系化することが可能である。「中国書跡」と「日本書跡」の基礎データの収集と整理を行うためには,各博物館・美術館に収蔵される重要な書跡と,それに関するカタログ(展覧会図録)および論文(カタログに引用される文章,一般刊行物およびその他)の収集と整理が必要である。事前にこれらの刊行物を収集しながら基礎データの整理を行う。最終的には,収集整理したデータをもとに「基礎データ台帳」を作成して、アメリカの博物館・美術館等に収蔵される「中国書跡」と「日本書跡」の実情の一端を明らかする。「研究の目的」は、アメリカの博物館・美術館ならびに民間等に収蔵される「中国書跡」と「日本書跡」の基礎データの収集と整理を行い、将来的な網羅的データ化に向けての基盤を構築することにあり、そのための調査研究を行った。平成20年度「研究実施計画」は、「アメリカの博物館・美術館等収蔵「書跡」の基礎的データ収集の準備」と位置づけ、「書跡」の図版の収集と精査を行いながら、実際に渡米してアメリカの博物館・美術館等に収蔵される「書跡」の計測、写真撮影、保存状態の確認などを行い、そのデータをもとに「基礎データ台帳」作成を開始した。「書跡」の図版の収集と精査には、「中国書跡」では『中国絵画総合図録』第1巻第5巻、『中国絵画総合図録』続編第1巻第4巻、『歐米収蔵中国法書名蹟集』全四巻、『歐米収蔵中国法書名蹟集(明清篇)』全二巻を、「日本書跡」では『ボストン美術館日本美術調査図録第1次調査』、『同第2次調査』、およびアメリカの各博物館・美術館公式ホームページに掲載される画像図版を参照しながら、調査対象とする博物館・美術館と書跡を絞込み、ボストン美術館「日本書跡」15点、バーネット&ブルート個人コレクション「日本書跡」7点、ワシントンDC・フリーアギャラリー「日本書跡」35点と「中国書跡」7点、シアトルアジア美術館「日本書跡」1点と「中国書跡」14点を実地調査した。帰国後それらを整理しながら、「日本書跡」58点、「中国書跡」21点、合計79点の「基礎データ台帳」にまとめた。その書跡データ(3月DC調査分を含まず)は、「平成20年度科学研究費補助金「基盤研究B<海外学術調査>」による研究報告--研究課題:アメリカ収蔵「書跡」の基礎データ収集と整理のための調査研究」(「大東書道研究」16)に報告した。

平成20年度から開始した「アメリカの博物館・美術館等収蔵「書跡」の基礎的データ収集の準備」を受け、平成21年度「研究実施計画」は「アメリカの博物館・美術館等収蔵「書跡」の基礎的データ収集の継続」とし、「書跡」の図版の収集と精査を行いながら、実際に渡米してアメリカの博物館・美術館等に収蔵される「書跡」の計測、写真撮影、保存状態の確認などを行い、そのデータをもとに「基礎データ台帳」作成を継続して行った。「書跡」の図版の収集と精査には、アメリカの各博物館・美術館公式ホームページに掲載される画像図版を参照しながら、調査対象とする博物館・美術館と書跡を絞込み、ボストン美術館「日本書跡」15点、ワシントンDCフリーア・ギャラリー「中国書跡」13点(別に平成20年3月調査分「日本書跡」20点がある)、シアトルアジア美術館「日本書跡」11点を実地調査した。帰国後それらを整理しながら、「日本書跡」26点、「中国書跡」13点、合計39点の「基礎データ台帳」をまとめた(平成20年度調査分20点を加えると合計59点になる)。書跡データは「平成21年度科学研究費補助金「基盤研究B<海外学術調査>」による研究報告--研究課題:アメリカ収蔵「書跡」の基礎データ収集と整理のための調査研究」(「大東書道研究」17)に報告した。「研究の目的」は、アメリカの博物館・美術館ならびに民間等に収蔵される「中国書跡」と「日本書跡」の基礎データの収集と整理を行い、将来的な網羅的データ化に向けての基盤を構築することにあり、そのための調査研究を行った。平成20年度から開始した「アメリカの博物館・美術館等収蔵「書跡」の基礎的データ収集の準備」を受け、平成22年度「研究実施計画」は、平成21年度からの「アメリカの博物館・美術館等収蔵「書跡」の基礎的データ収集の継続」とし、「書跡」の図版の収集と精査を行いながら、実際に渡米してアメリカの博物館・美術館ならびに民間等に収蔵される「書跡」の計測、写真撮影、保存状態の確認などを行い、そのデータをもとに「基礎データ台帳」作成を行った。「書跡」の図版の収集と精査には、アメリカの各博物館・美術館公式ホームページに掲載される画像図版を参照しながら、調査対象とする博物館・美術館と書跡を絞込み、ハーバード大学美術館「中国書跡」6点、「日本書跡」15点、ワシントンDCフリーアギャラリー「中国書跡」5点、「日本書跡」10点、ならびにバーネット&ブルートコレクション「中国書跡」1点、「日本書跡」10点を実地調査した。帰国後それらを整理しながら、「中国書跡」12点、「日本書跡」35点、合計47点の「基礎データ台帳」をまとめた。書跡データは「平成22年度科学研究費補助金「基盤研究B<海外学術調査>」による研究報告--研究課題:アメリカ収蔵「書跡」の基礎データ収集と整理のための調査研究」(「大東書道研究」18)に報告した。なお、本年度からボストン美術館が調査不可能になったことは非常に残念であることを付記しておきたい。「研究の目的」はアメリカの博物館・美術館ならびに民間等に収蔵される「中国書跡」と「日本書跡」の基礎データの収集と整理を行い,将来的な網羅的データ化に向けての基盤を構築することにあり,そのための調査研究を行った。平成23年度「研究実施計画」は,平成21年度からの「アメリカの博物館・美術館等収蔵「書跡」の基礎的データ収集の継続」とし,「書跡」の図版の収集と精査を行いながら,実際に渡米してアメリカの博物館・美術館ならびに民間等に収蔵される「書跡」の計測,写真撮影,保存状態の確認などを行い,そのデータをもとに「基礎データ台帳」を作成した。また平成20年度から平成23年度までの四年間に実地調査の際に撮影した「書跡」写真を一括して,年度別.日中別・美術館別にA4カラー版で簡易製本した。年度・冊数・枚数は次の通り。
糖修飾タンパク質をターゲティング・リガンドとした機能性リポソームの開発

本研究は2年間(平成13・14年度)の継続研究である。平成13年度はリン脂質が形成する小胞体(リポソーム)に,ターゲティング・リガンドとして牛血清アルブミンを導入した吸着剤を開発し,アミノ酸(トリプトファン)の光学分割に関する研究を行った。平成14年度はこの研究をさらに発展させ,化学分解や生物分解に対して非常に安定な界面活性剤(DDAB)が形成する小胞体(ベシクル)にターゲティング・リガンドとして多糖類を導入した吸着剤を開発し,培養液からのアルギン酸分解酵素のアフィニティ吸着分離を行った結果,以下の成果が得られた。(1)ビブリオ属の海洋細菌が菌体外に生産するアルギン酸分解酵素は有用であるが,その生産量が極めて少量(1μg/L)であり,しかも培養液中の基質や副産物と同じマイナス電荷を有するため,通常の方法で本酵素を選択的に分離することは非常に困難である。本研究では本酵素の基質であるアルギン酸とよく似た構造をもつ多糖類(カラギナンおよびペクチン)をターゲティング・リガンドとしたアフィニティ吸着分離を行い,これらの多糖類が本酵素の基質であるアルギン酸と同等の吸着定数(結合能力)を有することを明らかにした。(2)本研究で開発した吸着剤のアルギン酸分解酵素に対する吸着容量は,上記のターゲティングリガンド(カラギナンおよびペクチン)をタンパク質でフロック状に架橋した吸着剤の100倍以上であった。このことから,巨大な比表面積を有するが細孔をもたないベシクル特有の構造が,酵素等の高分子物質を対象とした吸着分離操作におけるターゲティング・リガンドの固定化担体に非常に適していることが明らかになった。平成13年度はフォスファチジルコリン(PC)リポソームに牛血清アルブミン(BSA)を導入した機能性リポソームによるアミノ酸の光学分割に関する研究を行った。リガンド物質として使用したBSAはトリプトファン(Trp)の光学異性体のうちL型に対して強い結合力を持つことが知られている。1.PC-BSA系ではリポソームへのBSA導入量は微量であったが,陽イオン界面活性剤(DDAB)を予めリポソームに導入することによりBSA導入量を大幅に増加させることが可能になった。本法によって調製したリポソームのBSA含有量は0.2g-BSA/g-PCであった。PCリポソームは比較的容易に遠心分離できるが,DDABを導入することによりPCリポソームの分散安定性が向上した。このリポソームにBSAを導入することにより分散安定性が再び低下し,3,000rpm程度の遠心分離で回収することが可能になった。これらのことから,正電荷をもつDDABが中性pHにおいて負電荷をもつBSAの導入を容易にすること,また導入したBSAの負電荷によりDDABの正電荷が中和され,リポソームの遠心分離が容易になったと考えられる。2.BSA導入リポソーム(BSA-L)によるL-TrpおよびD-Trpの吸着実験を行った結果,pH7付近ではL-TrpはBSA-Lに吸着しないが,pH8.5ではL-Trpの吸着分離が可能であった。またpH8.5におけるBSA-LへのD-Trpの吸着量はL-Trpの約40%であった。3.本リガンド導入法は,BSAに限らず,負電荷を持つリガンド物質のリポソームへの導入に対して有効な方法であると考えられ,平成14年度の研究においてターゲティングリガンドとして使用予定のカラギーナン(負電荷のスルホン基を持つ)の導入に対しても有用な知見が得られた。
多官能性鉄錯体触媒によるアルコールの脱水素型酸化反応の構築

初年度は標的の錯体に関する合成とその反応性の解明に主眼を置いて研究を進め、目的とする錯体分子の合成ならびに最重要課題であった基質制限の克服を達成した。一方、従来の鉄錯体触媒(TON67000、TOF3500/h)と比較すると大幅な触媒効率の低下(TON200)が見られた。次年度は触媒効率の向上を目指し、計算化学、実験的手法により配位子の選択による触媒効率への影響を調査し、効率的な反応のための有望な配位子の選定を行った。最終年度では、これまでの知見をもとにさらに新規の鉄錯体を合成し、脱水素反応の効率化を目指して種々検討を行った。その結果、触媒の改良により反応の効率を改善し、多様な基質に対して効率的に脱水素反応が進行する鉄触媒を見出した。また、触媒の改良に伴う反応効率の向上により、低温でも反応が進行することを見出した。これにより、エタノールなどの低沸点化合物にも脱水素反応が適応可能となった。本反応は酸化剤や添加物が不要なアルコールの酸化反応であるため、高原子効率な有機合成反応としても有用である。加えて、エタノールなどの低沸点化合物はバイオマスなどの資源からも容易に製造可能(バイオアルコール)であることから、水素貯蔵媒体としても有望な化合物として挙げられている。本研究の推進により、以前は達成できなかったエタノールからの水素発生型酸化反応が可能となったことで、アルコールの水素貯蔵としての利用も期待できる。本研究課題の目標は経済性、普遍性、環境調和性に優れる鉄を中心金属とする錯体触媒を用いて汎用アルコールの脱水素型酸化反応を実現することにある。申請者が以前報告した鉄錯体触媒は極めて高活性である反面、アルコール基質の制限が大きく、基質適応範囲が狭いなどの課題を抱えていた。目的の反応を効率的に進行させるために、鉄中心および二つの官能性配位子から成る新規多官能性鉄錯体触媒を設計し、本鉄錯体を触媒とすることで目的とするアルコールの脱水素型酸化反応の実現を目指した。本年度は標的の新規多官能性鉄錯体を合成、単離し、各種NMR、紫外可視吸収、高分解能質量分析、メスバウワー測定、単結晶X線構造解析などにより詳細に分析、同定を行った。また、アルコールとの化学量論反応をプロトンNMR測定により追跡することで本錯体上の配位子が期待したとおりの機能性を有し、脱水素化反応に活性を示すことを確認した。さらに、従来の鉄錯体では困難であった1ーフェニルエチルアルコールなどの一般アルコール基質を用いた場合にも同様の脱水素化酸化反応の進行が見られた。また、上記の化学量論反応を触媒反応へと展開したところ、様々なアルコール基質からの脱水素型酸化反応が進行することを確認した。従来の触媒では全く活性を示さなかったアルコール基質に対しても脱水素型酸化反応が進行したことから、基質制限に関する課題を克服したと言える。本研究については現在論文を執筆中である。初年度では従来の鉄触媒の基質制限の克服を目的として、新規多官能性鉄錯体の合成およびその反応性の解明に取り組んだ。合成は計画書に記載の3段階の反応で合成、単離し、各種分光学的手法などにより分析、同定を行った。化学量論反応、触媒反応の両面からアルコールに対する反応性を調査した結果、合成した錯体が期待したとおり汎用アルコールの脱水素型酸化反応に活性を示すことを確認した。上述のとおり、初年度の目的であった錯体の合成および触媒反応への適応を達成しており、おおむね当初の計画どおりに研究が推移している。一方、従来の鉄錯体触媒(TON67000、TOF3500/h)と比較すると大幅な触媒効率の低下が見られた。本年度は触媒効率の向上を目指し、計算化学、実験的手法により配位子の選択による触媒効率への影響を調査した。種々の立体および電子的効果の異なる官能基を有する配位子を用い、1ーフェニルアルコールの脱水素型酸化反応に対する触媒活性を評価した。その結果、立体的にかさ高い官能基を導入した際にわずかながらTONの向上が見られた。また、電子求引性基を多数導入した配位子を用いた際には脱水素反応とともに脱水反応が進行し、対応するエーテルを与えた。これは電子求引性基の導入により配位子であるベンジルアルコール誘導体の酸性度が向上し、強酸触媒として働くことで脱水反応が促進されたものと考えられる。一方、配位子上の官能基部位であるヒドロキシル基のジェミナル位に水素持たない類似の配位子(ピリドン、8ーキノリノールなど)を用いた場合には全く反応の進行が見られなかった。種々の実験結果から、アルコキシ錯体の水素移動を経る脱水素機構を推定した。得られた実験結果をもとに、Gaussianプログラムを用いた反応機構探索を行っている。計画では初年度に新規多官能性鉄錯体の合成およびその反応性の解明を行い、従来の触媒で問題となっていた基質制限の克服を計画していた。次年度では、計算化学や量論反応などの実験結果をもとにした反応機構解析を行うとともに、触媒の効率向上を予定していた。初年度、次年度ともに計画通りの成果が得られており、おおむね順調に推移している。

初年度は標的の錯体に関する合成とその反応性の解明に主眼を置いて研究を進め、目的とする錯体分子の合成ならびに最重要課題であった基質制限の克服を達成した。一方、従来の鉄錯体触媒(TON67000、TOF3500/h)と比較すると大幅な触媒効率の低下(TON200)が見られた。次年度は触媒効率の向上を目指し、計算化学、実験的手法により配位子の選択による触媒効率への影響を調査し、効率的な反応のための有望な配位子の選定を行った。最終年度では、これまでの知見をもとにさらに新規の鉄錯体を合成し、脱水素反応の効率化を目指して種々検討を行った。その結果、触媒の改良により反応の効率を改善し、多様な基質に対して効率的に脱水素反応が進行する鉄触媒を見出した。また、触媒の改良に伴う反応効率の向上により、低温でも反応が進行することを見出した。これにより、エタノールなどの低沸点化合物にも脱水素反応が適応可能となった。本反応は酸化剤や添加物が不要なアルコールの酸化反応であるため、高原子効率な有機合成反応としても有用である。加えて、エタノールなどの低沸点化合物はバイオマスなどの資源からも容易に製造可能(バイオアルコール)であることから、水素貯蔵媒体としても有望な化合物として挙げられている。本研究の推進により、以前は達成できなかったエタノールからの水素発生型酸化反応が可能となったことで、アルコールの水素貯蔵としての利用も期待できる。初年度は標的錯体の合成とその反応性の解明に主眼を置いて研究を進め、標的錯体分子の合成ならびに基質制限課題の克服を達成したものの、従来の鉄錯体触媒と比較すると大幅な触媒効率の低下がみられた。次年度は計算化学と実験的な結果をあわせた脱水素機構の解明に取り組み、活性向上の足掛かりとする。多官能性錯体中の水素授受能に関する知見を実験的手法により明らかにするため、各種酸によるプロトン化などによって生じる化学種を同定し、多官能性錯体中のプロトン授受にかかわる官能基部位を特定するとともに、触媒活性向上の足掛かりとする。計算化学による反応機構解明もあわせて行う。
大腸菌を用いた新規硫黄貯蔵分子および関連代謝経路の同定と生理意義の解明

平成28年度には、IPTG誘導可能な大腸菌発現系プラスミドでPspEのC末端(ペリプラズム移行タンパク質のため)にHis tagを導入したコンストラクトを構築した。形質転換株を、IPTG誘導によりPspE-His_tagを大量発現させる培養を行い、その菌体破砕液からをNiアフィニティーカラムで精製した。現在、精製タンパク質の生化学的な活性を調べている。一方で、LC-MSによる硫黄分子種メタボローム解析系の改良(検出対象分子種の拡充)も行った。例として、硫黄代謝(同化)における重要な中間体であるAPS(Adenosine 5'-phosphosulfate)の標品を用いて、MS/MSにおける検出条件(測定電圧、コリジョンエネルギー等)の最適化を行い、引き続き、現行メソッドでの溶出時間を決定し、この分子の検出プログラムとして追加した。また、当課題のシーズとなった硫黄転移酵素の投稿論文についても提出し、現在リビジョンを行っている段階にある。本年度は、PspEの精製タンパク質におけるin vitroの酵素活性の基質特異性や反応キネティクス、ポリスルフィド状態を理解する部分までを計画していた。現在、タンパク質調製は、ほぼ完了したと言える状態で、酵素活性等の測定実験にも着手しているものの、その結果を結論とするには、もう少し実験(時間)を要するからである。その原因の一つとして、8月に研究代表者の所属機関の異動(8月)があったことに伴い、その前後で研究設備(主に培養機器)のセットアップや遺伝子組換え施設とての登録等があったことが挙げられる。当該期間には、上記のLC-MS測定系(主には平成29年度に利用予定)の改良をすることができたので、全体としての遅れは、ほぼないものと考えている。現在、行っているPspE-His_tagタンパク質の特性解析を完了する。また、平成28年度に改良した、硫黄分子種のメタボローム解析系を活用して、各硫黄分子種を基質とした際の硫黄代謝動態を明らかにし、PspEのポリスルフィド状態を調べ、その生理的な意義の解明に向け推進する方策とする。これにより、平成30年度に取り組む、PspEとの関係が示唆される硫黄代謝フローに関わる遺伝子の破壊株での比較解析の基盤データとする。これには、H28年度に培養に関する実験が少なかったために生じた繰越金を、ディスポ器具などの効率よく実験を推進するための購入費用に充てて取り組む。次年度には、本年度の遅れを取り戻し、むしろ全体としては計画以上の進捗とするために、主に培養実験の効率的な実施に資する形で有効活用する(ディスポ器具類等)。今年度、8月に、研究代表者の所属機関の異動があり、その前後で実験環境のセットアップに時間を要したため、特に培養実験の試行回数が計画より減った(ただし、代わりに解析系の改良は行っている。以上により、当年度の支出が減少した。
暑熱馴化の形成は中枢機能変化に依存する

これまでに我々は長期暑熱馴化が形成されたラットの視床下部で神経前駆細胞の分裂と分化が促進されていることを見出した。本研究では、長期暑熱馴化したラット視床下部で新生した神経前駆細胞の局在や熱刺激への応答性を解析した。さらに、暑熱暴露による神経新生を阻害した場合に暑熱馴化が形成されるか否か解析し、新生した神経細胞の暑熱馴化形成への関与について検討した。Wistar系雄性ラット(5週齢)を明暗周期12 : 12時間、自由摂食・摂水下、環境温24oCで2週間飼育した後、32oCの暑熱環境に暴露した。暴露開始直後からBromodeoxyuridine(BrdU ; 50 mg/kg/day)を腹腔内へ5日間連続投与した。また、ラット脳室内には細胞の分裂阻害薬であるCytosine-・-arabinoside(Ara-C)を持続的に投与した。40日間の暑熱暴露による長期暑熱馴化形成後に耐暑熱性の確認を行った。暑熱暴露により新生した神経細胞は前視床下部/視索前野や視床下部背内側核、視床下部腹内側核に多く発現していた。また、暑熱馴化形成後に再度温熱刺激を加えたところ、新生した細胞の一部にc-Fos二重陽性像を認めた。さらに、Ara-Cを脳室に持続投与したラットでは、Vehicle群に比較して耐暑熱性が有意に減弱した。暑熱暴露により新生した神経細胞が長期暑熱馴化形成時の体温調節機能の向上に関与する可能性が示唆された。暑熱暴露されたラットの前視床下部における神経前駆細胞の分化を解析し、暑熱馴化形成の中枢機序の解明を目指した。暑熱暴露によるラット前視床下部における神経前駆細胞の分裂はBrdU標識法にて免疫組織学的に解析した。暑熱暴露したラットの前視床下部において、神経前駆細胞の分裂が促進され、細胞が新生することを見出した。この暑熱暴露によるラットにおける細胞新生は、側脳室下領域や海馬歯状回などの中枢領域では対照群との差が確認されなかったことから、体温調節中枢である前視床下部に特異的な生体反応であり、体温調節反応に関与する可能性が極めて高いことが示唆された。さらに、暑熱暴露によって新生した細胞が機能的に成熟した神経細胞に分化しているかを検討するために、抗BrdU抗体および抗成熟ニューロン抗体を用いて免疫二重染色により解析した。その結果、ラット前視床下部において、暑熱暴露によって新生した細胞の一部が成熟神経細胞に分化することが明らかになった。暑熱暴露によって新生した細胞のうち約15%がグルタミン酸作動性神経細胞のマーカータンパク質を発現しており、約10%がGABA作動性神経細胞のマーカーを発現していた。暑熱暴露によって新生した成熟神経細胞の視床下部における発現分布を解析した。その結果、これらの細胞は体温調節最高位中枢である前視床下部/視索前野をはじめ、背内側核、腹内側核、室傍核などに局所的に発現しているが、後外側視床下部にはほとんど発現していなかった。暑熱馴化したラットは熱放散能力の向上に伴い耐暑者熱性が亢進する。脳室に細胞増殖阻害剤を持続的に投与したラットでは溶媒を同様に投与したラットよりも耐暑熱性が低下していた。以上の結果より、ラット視床下部における神経細胞新生が長期暑熱馴化における体温調節機能の形成に関与する可能性が示唆された。これまでに我々は長期暑熱馴化が形成されたラットの視床下部では神経前駆細胞の分裂と分化が促進されていることを見出した。暑熱暴露により新生した神経細胞は前視床下部/視索前野や視床下部背内側核、視床下部腹内側核などに多く発現していた。

23年度は、長期暑熱馴化したラット視床下部で新生した神経前駆細胞の神経性分化、熱刺激への応答性を解析した。さらに、暑熱暴露による神経新生を阻害した場合に暑熱馴化が形成されるか否かを検討し、新生した神経細胞の暑熱馴化形成への関与について検討した。Wistar系雄性ラット(5週齢)を明暗周期12:12時間、自由摂食・摂水下、環境温24°Cで2週間飼育した後、32°Cの暑熱環境に暴露した。暴露開始直後からBromodeoxyuridine (BrdU ; 50mg/kg/day)を腹腔内へ5日間連続投与した。また、ラット脳室内には細胞分裂阻害薬Cytosine-β-arabinoside (Ara-C ; 2% in saline)を持続的に投与した。40日間の暑熱暴露による長期暑熱馴化形成後に耐暑熱性の確認を行った。その後、ペントバルビタール麻酔下でラット脳を摘出し免疫組織学的な解析を行った。視床下部で新生した細胞のうち、約16%がGABA作動性神経細胞マーカーで染色され、約11%がGlutamate作動性神経細胞マーカーにより染色された。また、Ara-Cを脳室に持続投与し、神経新生が阻害されたラットでは、Vehicle投与ラットに比較して耐暑熱性が減弱する傾向を示した。さらに、新生した細胞の一部は神経活性のマーカーであるc-Fos二重陽性を示した。以上の結果より、暑熱暴露により新生した神経細胞が長期暑熱馴化形成時の体温調節機能の向上に関与する可能性が示唆された。
細胞外基質認識機構による歯周組織の恒常性維持メカニズムの解明

歯と歯槽骨を結合する歯根膜組織は,多種多様な細胞群を含む線維性結合組織であり,骨とセメント質の2つの硬組織に囲まれているにもかかわらず石灰化せず,その厚さが一定である生体内でも稀有な組織で,歯周組織の恒常性の維持を担う.歯科診療において近年,幅広く用いられているインプラント治療は,この歯根膜組織が存在しないため,インプラント体周囲の歯周組織のリモデリングが行われず,加齢等による生体反応への適応性が低い.また,天然歯において歯周組織は細菌感染に対するバリア機能を発揮するが,インプラントによる治療が細菌感染に対して抵抗性が低い原因も,歯周組織の欠損に由来する.酸化チタンがコーティングされたチタンインプラントは生体活性が高く,近年では,埋め込み型生体材料の第一選択の材料とされている.酸化チタンは,一般的な合成を行うと{101}面が約95%を占めるが,適切な阻害剤を用いることにより{001}面が露出した酸化チタンを合成することが可能となる.{001}面は{101}面と比較して,表面自由エネルギーが高いことから種々のイオンやたんぱく質が吸着しやすく,また,その光触媒作用が高いことが報告されている.本年度は,このような酸化チタンの合成を試み,その光触媒作用を評価した.光触媒作用の評価として,スーパーオキサイドおよびハイドロキシルラジカルの生成量を評価した.結晶面の制御には,フッ素を用い,出発原料にチタンブトキシドとヘキサフルオロチタン酸アンモニウムを用いた.合成した酸化チタンの結晶面は,出発原料のフッ素/チタン比により制御可能であり,その結晶サイズも制御可能となった.また,スーパーオキサイドおよびハイドロキシルラジカルは,結晶面の比率によりその活性が制御されることが明らかとなった.本年度は,ヘキサフルオロチタン酸アンモニウムとチタンブトキシドを出発原料とし,水熱合成によりチタニアナノシートを作製した.フッ素とチタンの仕込み比を,1.0 ,1.2,1.5,1.,2.0とした.なお本研究では,対照群としてチタニアナノ粒子(STS-01,石原産業)を用いた.作製したチタニアナノシートは,フッ素/チタンの仕込み比の増加に伴い,結晶の厚みおよび長さが増加した.また{001}面と{101},面の割合も増加したことから,本手法によりチタニアナノシートの高次構造制御が可能であることが示唆された.また,X線回折による結晶構造解析では,すべての試料がアナターゼ型チタニアに帰属するピークが認められた.次に,EDSにより元素分析を行ったところ,フッ素が検出された.X線スペクトルより,WPPD法による結晶構造の精密化を行ったところ,いずれの試料においてもa軸およびc軸の変化は認められず,フッ素の固溶は認められなかった.以上から,作製したチタニアナノシートの表面にフッ素イオンが吸着していることが示唆された.次にチタニアナノシートの光触媒活性を評価する為に,活性酸素種であるハイドロキシルラジカルとスーパーオキサイドの評価を行った.定量用のプローブとしてそれぞれテレフタル酸二ナトリウムとニトロブルーテトラゾリウムを用い,水溶液中にチタニアナノシートを混和し,365nm,2.5kW/cm2,30分間光照射を行った.照射後,それぞれの蛍光量および吸光度を計測し,その光触媒活性を評価した.ハイドロキシルラジカルは,NS1.5が最も優れ,スーパーオキサイドはNS1.0が最も活性が高かった.このことは,光触媒作用による活性酸素種の発生は,面割合のみならず他の因子が関与していることが示唆された.以上よりおおむね順調に進展していると判断した.階層性チタンインプラント材料の開発のため,作製したチタニアナノシートをコートしたインプラント材料の開発を行う.チタニアナノシートの結晶方位は,タンパク質やイオンなどの吸着量が異なることが報告されている.そこで,III型コラーゲンのチタニアナノシートへの吸着量の評価を行う.また,歯根膜線維芽細胞のセメント芽細胞・骨芽細胞へのパラクライン的作用を明らかにするために,セルカルチャーインサートに各コラーゲンおよび低分子化合物をコートし歯根膜線維芽細胞を播種する.また,細胞培養用ディッシュにはセメント芽細胞・骨芽細胞を播種し,共培養を行うことにより歯根膜線維芽細胞から分泌されたタンパク質の発現をELISA法にて検討を行う.また,細胞間相互作用の影響を明らかにするために,コーティングした試料に,歯根膜線維芽細胞を接着させる.接着完了後,細胞を含む試料を新しい細胞培養シャーレに移し,その周囲にセメント芽細胞・骨芽細胞を播種し,一定器官培養後,細胞間相互作用の検討を,タンパク・遺伝子レベルで検討する.