hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エジプト・アラブ共和国 アブ・シール南地区における丘陵頂部および周辺遺跡の調査

今年度の調査中に、日乾レンガ遺構の東側から、石灰岩製ナオスや土器をはじめとする末期王朝時代に年代付けられる遺物が多量に出土し、本遺跡がこの頃、人間活動の領域になっていたことが明らかになった。上記のごとく、平成10年度の発掘調査の結果、第19王朝に加えて、第18王朝および末期王朝時代の活動の痕跡が確認され、これらの時期についても、メンフィス地区の歴史解明に貢献する資料が提示できることになった。また、1999年春には、比較資料収集を目的とする観察調査と関連資料の収集が行われた。主に、メンフィス地区の新王国時代の建造物が調査の対象となった。アブ・シール南丘陵頂部遺跡では、これまでに新王国時代第19王朝の高名なファラオ、ラメセス2世の第4王子、カエムワセトが建てた石造建造物を検出することに成功し、その発掘を概ね完了している状況にあった。昨年の夏期に行なわれた発掘調査では、石造建造物の北西に一部検出されていた日乾煉瓦遺構の周辺における発掘が主たる課題とされた。日乾煉瓦遺構そのものは大きく破壊されていたものの、その周囲の発掘により建物の往時の姿を推測する手がかりを得ることができた。すなわち、旧地形の最も高い場所を整地して建物を築き、建物の外側の地面を急な勾配に削りだし、建物本体を浮き上がらせるような工法が採られていたのである。さらに、周囲には溝が穿たれていた。この溝が建物の周囲を巡っていたかどうかは現在のところ不明であるが、この日乾煉瓦遺構が非常に壮大な構想のもとに建造された建物であったことが推測されるに至った。出土遺物については、トトメス4世の名を刻んだステラやスタンプ付き泥煉瓦、封泥などが出土し、同王に関連する活動が丘陵頂部で営まれたことはほぼ確実と考えて良いであろう。その他の出土遺物として、鮮やかな顔料で描かれた彩画片や、最高の技術で作られた青色彩文土器などが注目される。これらの遺物が、上述の日乾煉瓦遺構と直接関わっていたか否かについては検討の余地を残すものの、少なくともトトメス4世が当遺跡において活動したことはほぼ確実となった。トトメス4世は、当遺跡を含むメンフィス地区において大きな足跡を残したとされるが、その詳細は不明であった。新王国時代のメンフィス地区が脚光を浴びているエジプト学の状況を考えれば、当遺跡における研究成果の持つ歴史的重要性は測り知れないであろう。過去8回の調査により、丘陵の頂部の全面的な発掘は完了しつつある。来年度からは、遺跡の積極的な活用を目指し、出土遺構の保存修復に着手する予定である。
集落排水処理による東郷湖の水質変化に関する研究

東郷湖周辺に位置する集落の集落排水処理施設の汚水浄化能力、これらの処理場から放流される処理水が東郷湖に及ぼす影響および東郷湖の水質などについて3年間にわたり調査研究した。その結果を以下に述べる。有機物の汚染指標となるBOD,CODについてみるとBODは埴見・宮内地区処理場とも100150ppmの原水に対して、処理水は1520ppmで目標値の20ppmを満足している。CODは埴見処理場で20ppm前後、宮内処理場で10ppmで年間を通じて安定した処理水となっている。両処理場の処理水が放流される河ワの水質を放流位置の上流と下流で比較すると、BOD CODとも上流と下流には大差がなく、河川への影響は殆ど無いと言える。全窒素についてみると、両処理場の放流水は20ppm以下となっている。年間を通じてみると冬期に除去率が低下している。放流水の全窒素が河川に及ぼす影響を見ると有機物質についてと同様の結果が得られた。全燐については処理水の濃度は埴見地区で2ppm、宮内処理場で6ppmであった。埴見処理場に鉄製円板を装着した処、高い脱燐効果が見られた。また、鉄製円板を外して運転した場合の処理水の全、宮内処理場の処理水の全燐は河川に殆んど影響を与えないことがわかった。なを東郷湖のような閉鎖水域においては富栄養化に対する警戒が必要である。従って今後とも水質調査を行い処理場の浄化能力をチェックする必要がある。また新設の処理方法は脱窒・脱燐の機能を持ったものが望ましい。東郷湖の水質は湖沼における環境基準のB、C類型に属し、A類型にするには、更に一層の水質改善への努力が必要である。東郷町では宮内と埴見地区に農村集落排水処理場を設置した.その処理水は,それぞれ近くを流れる宮内川と埴見川に放流されている.これらの水が下流に位置する東郷湖にどのような影響を与えるかを追跡すること,および東郷湖の現況把握のために各集落排水処理場の放流水質,その位置から上流と下流の水質,東郷湖内の2地点の合計8点で採水し水質調査を4回行った.以下に結果を箇条書にする. 1.放流水のBODは20ppm以下で基準を満足し,その下流の値は8ppmで上流の水質よりも良い. CODについても放流水は基準を満足しており,河川の水質に何ら悪い影響を与えていない.2.湖沼の富栄養化の重要な因子である全窒素(T-N)については,両処理場とも脱窒装置を取り付けていないので放流水質は3050ppmと高い.3.脱リンについては,宮内処理場の放流水は35ppmと高い.これはT-Nと同様に脱リン装置をつけていないからである.他方,埴見集落排水処理場には二系列がある回転円板の一系列に脱リン用の鉄製円板を試験的に取りつけ,その効果を追跡したところ,この鉄製円板による脱リン効果は顕著で,この施設の放流水の含有量は宮内の約半分となっている.4.東郷湖の南の公園と北側の日本海につながっている橋

津川での測定から,東郷湖は淡水湖と言われているが,かなり塩分濃度が高く,日本海の海水が流入していることがわかった.東郷湖の水質は,それ程悪化していない.今年度も,上記の成果をもとに,東郷湖内で多く採水し,湖内の水質や,湖水の移動について研究する予定である.なお本年度購入した備品オートクレーブは大腸菌測定に使用する器具の滅菌に使用している.東郷湖に流入する河川のうち埴見川、宮内川の上流にある埴見と宮内の両地区に集落排水処理場が建設され、その処理水は、それぞれ両河川に放流されている。本研究では、これらの放流水が下流の東郷湖に及ぼす影響を調査研究することを目的としている。そこで河川への放流位置、その上・下流、東郷湖中で最も汚染されていると思われる点、東郷湖と日本海を結ぶ橋津川の最上流部の橋津橋の合計8点で定期的に採水し、その水を分析した。本年度は昨年度の調査に、東郷湖内に船を出して、湖の塩分濃度、電気伝導度などの測定・調査を加えた。以下に、その結果を報告する。BOD:放流水の水質は20ppm以下であるが、宮内処理場の水質の方が埴見処理場よりも低い。他方、東郷湖のそれは5ppm前後であった。COD:埴見処理場の水質は20ppm前後、宮内のそれは10ppm以下であった。I-N:2処理場の水質は共に20ppm前後であった。東郷湖内および橋津川では0.14ppmを示した。I-P:宮内処理場の処理水質は6ppm、埴見処理場のそれは2ppmと低い値であった。これは埴見処理場に設置した鉄製回転円板における脱リン効果によるものである。l^-:l^-は東郷湖の中心にある温泉源近くと橋津川近くで高い値を示した。その他の指標pH、DO、SSについてはBOD、COD、T-N、T-Pと同様な傾向が見られた。以上のことをまとめると、有機物汚染指標とされるBOD、CODの測定値は埴見、宮内両処理場とも基準値の20ppmを満足していた。しかし現在の東郷湖は湖沼に関する環境基準によるとBに分類される。決して良質の水とは言えない。これ以上、水質が悪化しないためにも、東郷湖に流入す大河川である舎人川や東郷川流域の集落排水事業を行うことが急務とされる。放流水の基準も有機物量のみでなくリンや窒素をも含めた、さらに厳しいものとし、東郷湖が富栄養化しないための施策を講じる必要があると考える。昨年と同様に埴見と宮内両処理場の汚水浄化性能調査、各処理場の放流先河川,東郷湖,橋津川の水質調査および水田から出る水の水質調査を行なった。62年から63年にかけて埴見処理場の回転円板8室のうち1系列の第1室と第4室に鉄製円板を取りつけ脱燐効果を見た。その結果、脱燐に鉄製円板は有効である事がわかった。鉄製円板の耐用年数が来たので,最初取りつけてあったプラスチック性円板と交換したが円板に生物膜の付くのに時間がかかった。交換後17ケ月を経て、やっと原状に戻った。生物による汚水浄化の管理の難しさを痛感した。両処理場の浄化能力は過去2年間と同様に良好で、東郷池に何ら悪影響を与えていない。次に水田の排水の水質調査結果について述べる。実態を把握するため用水路、水田の水尻、暗渠、排水路、アオコの発生している池などの水質を調査した。全窒素について見ると用水路のT-Nは農業用水基準の1ppmを満足しているものの、排水路のT-Nは6/227/12、9/39/14の間で1ppmを越えている。中でも6月30日は、7.38ppmと非常に高くなっている。これは水稲栽培における施肥と関係があると思われる。暗渠水と用水とを比較すると6月22日と6月30日の2回,暗渠水の方が高くなっている。これは施肥後に肥料分が暗渠から出たためと思われる。その他の期間では,暗渠水のT-Nは用水のそれよりも小さい。これは水田表面に与えられた肥料が水田中を降下する間に水稲に利用されたり、あるいは土壌に吸着されたり脱窒したためと思われる。次に燐についてみると用水のT-Pは他の水のそれよりも高い。
グレビーシマウマのストレス要因の推定及びストレス反応と遺伝子多型の関連性の解析

グレビーシマウマ(Equus grevyi)は乱獲等で個体数が減少し, IUCNレッドリストの絶滅危惧種,ワシントン条約の附属書I表に指定されており,野生下・飼育下を含め早急な保全プログラムの作成が必要である。飼育下では特異的なストレス要因が存在し,これらの物理的・心理的ストレスは動物に大きな影響を与えることが知られている。そのため,個体のストレスレベルを継時的な測定は,ストレス要因の特定に有用であると考えられる。また,ストレスに対する感受性は個体により大きく異なり,遺伝的要因の関与が示唆されている。各個体のストレスへの反応性の把握は,個体に適した飼育方法の開発に有用である。そこで本調査では,グレビーシマウマの飼育下個体群の保全に資することを目的に,以下の2点について調査した。1.糞中コルチゾール代謝物の測定及びストレス要因の特定する2.ストレス反応関連遺伝子の解析を行い,コルチゾール濃度との関連性を解析する糞中コルチゾールの測定では,通常飼育時のホルモン濃度は通常管理時では極めて定値で,測定間ごとに差が見られた。また明白なストレス要因と考えられる動物園間の移動前後においても明白な上昇が認められず,コルチコステロンにつても測定を試みたが同様の結果であった。グレビーシマウマにおいて今回の測定系では糞中コルチゾール代謝物はストレス指標としては有用でないと考えられ,今後抗体を変更し,再測定を試みるか,アミラーゼやクロモグラビンAなどを指標として利用できるか検討が必要であると考えられた。ストレス反応関連遺伝子としてコルチゾール受容体遺伝子のエクソン領域を解析した。コルチゾール受容体遺伝子の第3エクソン部分にグレビーシマウマ個体間の同義置換多型が認められた。シマウマ3種間(ヤマシマウマ・サバンナシマウマ)におけるアンドロゲン受容体領域では,ウマ科動物の中で初めて繰り返し配列多型を検出した(研究の一部で,助成金使用)。これらの多型はストレス反応に関与している可能性は考えられるが,今回の調査では関連性を示すことはできなかった。遺伝子多型について本助成により塩基配列を大量に解読したため,今後新たなストレス指標と遺伝子多型の関連性について調査を行う予定である。今回抽出したDNAを利用し,個体群管理の指標としてミトコンドリアDNAの解析を行った結果,血統登録と遺伝解析の間で遺伝的多様性に不一致が認められた。本発見は希少動物の飼育下保全に極めて有用な情報になると思われる。
複数の固有振動の縮退に基づく多自由度超音波モータの開発

ロボットアームやマニピュレー夕の高度化を実現するためには,多自由度運動を行いうる小型高精度アクチュエー夕の開発が不可欠である.超音波モータは,単位体積あたりの出力パワーが大きいこと,高保持トルク特性を有すること,高トルク特性を有すること,単純構造,静粛性,高制御性などの特徴を有することから,多自由度運動を行うロボットアームやマニビュレータの駆動用に適している.このため,本研究の1年目(平成9年度)には,単一の振動子によって球状の回転子を任意の軸周りに回転させることのできる3自由度超音波モータの構造を提案し,その基本特性を計測した.ただし,出力トルクが小さい,振動子の振動と回転子の回転の関係が不明である,制御法が確立されていないなどの問題があった.このため,本研究の2年目では,まず,回転子と振動子の間の接触状態を解析する手法を開発した.本手法によれば,まず,回転子・振動子間の固着・滑り状態を計算することができる.また,振動子の振動方向と回転子の回転軸方向の関係,回転速度と負荷トルクの関係,接触部における摺動損失,モータの効率などを求めることができる.これらのモータ基本特性のモータ設計変数変化に対する感度を計算することによって,モータの性能向上のための指針を得ることができた.なお,モータの速度負荷特性の計測も行い,解析結果と比較検討することによって,本解析の妥当性を確認した.今後は,本解析を用いて,接触部の弾性摩擦材構造の最適設計を行い,モータの出力パワーおよび効率の向上をめざす.巧みなロボットアームやマニピュレータを実現するためには,多自由度運動を行いうる小型高精度アクチュエータの開発が不可欠である.超音波モータは,単位体積あたりの出力パワーが大きいこと,高保持トルク特性を有すること,高トルク特性を有すること,単純構造,静粛性,高制御性などの特徴を有することから,多自由度運動を行うロボットアームやマニピュレータの駆動用に適している.本研究では,単一の振動子によつて球状の回転子を直交する3軸周りに回転させることのできる3自由度超音波モータを開発した.まず,棒状の振動子の2つの横(曲げ)振動2次モードと1つの縦振動1次モードの固有振動数を縮退(一致)させれば,3自由度超音波モータを実現でき,振動子のヘッド部に接触する球状の回転子は直交した3軸まわりに回転し得ることを示した.次に,超音波モータの構造および形状を,有限要素法による固有振動数・固有モード解析を用いて決定した.振動子の支持方法,圧電素子の配置方法,回転子との接触部の構造,変位拡大のためのくびれ構造などの詳細構造も,有限要素法による固有振動数・固有モード解析を用いて最適化した.また,実際に振動子・回転子を製作し,その基本特性を計測した.振動子の横振動と縦振動の固有振動数・固有モードの計測値は計算値と良く一致した.球状の回転子は直交した3軸周りに回転することが可能であり,本超音波モータは回転子に3軸周りの運動を生成しうることを確認した.今後の課題は,負荷トルクと回転数の関係を計測して多自由度超音波モータの大出力化を図ること,制御手法を確立すること等である.ロボットアームやマニピュレー夕の高度化を実現するためには,多自由度運動を行いうる小型高精度アクチュエー夕の開発が不可欠である.超音波モータは,単位体積あたりの出力パワーが大きいこと,高保持トルク特性を有すること,高トルク特性を有すること,単純構造,静粛性,高制御性などの特徴を有することから,多自由度運動を行うロボットアームやマニビュレータの駆動用に適している.このため,本研究の1年目(平成9年度)には,単一の振動子によって球状の回転子を任意の軸周りに回転させることのできる3自由度超音波モータの構造を提案し,その基本特性を計測した.ただし,出力トルクが小さい,振動子の振動と回転子の回転の関係が不明である,制御法が確立されていないなどの問題があった.このため,本研究の2年目では,まず,回転子と振動子の間の接触状態を解析する手法を開発した.本手法によれば,まず,回転子・振動子間の固着・滑り状態を計算することができる.また,振動子の振動方向と回転子の回転軸方向の関係,回転速度と負荷トルクの関係,接触部における摺動損失,モータの効率などを求めることができる.これらのモータ基本特性のモータ設計変数変化に対する感度を計算することによって,モータの性能向上のための指針を得ることができた.なお,モータの速度負荷特性の計測も行い,解析結果と比較検討することによって,本解析の妥当性を確認した.今後は,本解析を用いて,接触部の弾性摩擦材構造の最適設計を行い,モータの出力パワーおよび効率の向上をめざす.
機能圧下におけるジルコニアインプラント周囲の骨動態

骨内インプラントの新素材として注目を集めているジルコニアセラミックが機能下にどのような挙動をとり,周囲骨組識と調和するかについて明らかにするために,インプラント周囲骨組識の動態を組識学的ならびに骨形態計測の立場から検索した。実験にはビ-グル犬を用い,インプラント植立後安静状態を保つ群,植立後安静状態を保った後に負荷をかける群,植立直後から負荷をかける群のそれぞれ長期群と短期群を設立した。その結果,植立直後より負荷をかけた群では,インプラント手術の創傷遅延によると考えられる炎症が持続し,さらに長期間負荷をかけることにより次第にインプラント周囲骨頂部の吸収が起こり,最初は骨内に埋入されていたインプラントのネジ山が露出するケ-スもみられた。一方,安静状態を保った後に負荷をかけた群においては,良好な歯肉および骨接触状態が得られ,長期の機能負荷によってもその状態に変化はなく,安静を保ち負荷をかけなかった群と同様の所見が得られた。これらの相違は骨ラベリングによる観察から明らかにされたように,機能負荷開始時にインプラント周囲骨組織の治癒が完了しているか否かが影響したものと考えられた。以上のことより,ジルコニアインプラントへの機能圧負荷は周囲骨組織の治癒が完了するまで十分な安静状態を保った後に行った方が好ましいことが判明し,ジルコニアインプラントの臨床応用に有益な示唆を得た。ジルコニアインプラントを成犬に植立し、植立直後より機能圧を負荷する群と植立後安静状態を維持する群とに分け、植立後3ケ月間観察を行った。観察項目としては臨床的観察としてGingival Index,Plaque Index、ペリオトロンによる歯肉溝滲出液量および25g一定荷重下でのプロービングデプスを測定し、さらにX線的にも検討した。加えて3ケ月の観察期間終了後、標本を作製しインプラント周囲組織を骨ラベリング剤による検索も加えて組織学的に検索した。1.臨床的には両群とも良好な口腔衛生状態が保たれており、インプラントの動揺、回転などは全く認められなかった。しかし、植立直後から機能圧を負荷した群では、観察期間を通じインプラント周囲歯肉に一部軽度の炎症所見が見られた。プロービングデプスについては両群で差は認められなかった。2. X線的観察では両群とも観察期間を通じ、インプラント周囲に骨透過像は認められず、また周囲骨梁パターンにも特に異常は認められなかった。3.インプラント周囲組織を組織学的に観察したところ、機能圧を負荷した群では上皮下結合組織内に軽度の炎症細胞浸潤が認められ、臨床所見を裏付けていた。しかし、インプラント接合上皮の側方への伸展増殖は両群とも認められなかった。周囲骨組織においては両群とも骨または骨髄組織が何らの結合組織を介さずインプラントに直接接している所見を得た。しかし機能圧を負荷した群では、植立時には骨縁下であったインプラント頸部が骨縁上に現れ、骨レベルの低下が認められた。また、ラベリング剤による検索からインプラント・骨界面では3ケ月後でも骨の形成が進行していた。以上の所見より、機能圧の負荷には植立後の安静期間を3ケ月置く必要性があることが示唆された。当初の計画に従い、ジルコニアインプラントを成犬7頭に計21本埋入した。この7頭を植立直後より機能圧を負荷する1群、植立後安静状態を維持しその後機能圧を負荷する2群(短期および長期)、植立後安静状態を維持する1群の計4群に分け、観察を続けている。植立後安静状態を維持し、その後機能圧を負荷する群の短期(植立6カ月)例については、臨床的に、Gingival Index、Plaque Index、ペリオトロンによる歯肉溝滲出液量および25g一定荷重下でのプロ-ビングデプスを測定し、さらにX線的にも検索を加えた後に、現在組織標本を作製中である。

現在までのところ、4群の全症例ともインプラントの動揺、回転、脱落等は全くなく、X線的にもインプラント周囲に透過像を認めず、骨梁パタ-ンにも異常は観察されないことから、すべてのインプラントで骨支持が得られているものと考えられる。しかし、植立直後より機能圧を負荷した群では、歯肉溝滲出液量の値やプロ-ビングデプスの値は他の群に比べ大差はないものの、インプラント周囲歯肉に発赤が観察されブラッシング時に出血が持続するものや、インプラント周囲歯肉が明らかに退縮し、骨内に埋入されていたインプラントのネジ山部分が口腔内に露出してきたものも観察され、植立後早期から負荷をかけたことによりインプラント支持骨の辺縁部に影響が及んだ理由によると推測された。この所見から機能圧の負荷は植立後安静を保った後に開始した方が望ましいと考えられた。次年度はさらに機能圧負荷12ケ月まで臨床的観察を継続し、観察期間終了後にはインプラント周囲の組織標本を作製し組織学的に検討していくとともに、実験結果の総括を行う予定である。機能圧負荷時期の違いによるジルコニアインプラント周囲骨組織の動態の変化について解明するため,前年度に引き続きビ-グル犬を用い実験を行った。本年度は機能圧を長期間(12カ月)負荷する条件について実験を行った。実験群は以下の3群(B群:機能圧負荷時期を植立後3カ月とし,その後12カ月間負荷をかける。C群:機能圧負荷時期を植立直後とし,12カ月間負荷をかける。D群:負荷をかけず,12カ月間飼育する。)とした。その結果,臨床的観察では安静状態を保った後に機能圧をかけたB群および負荷をかけなかったD群では,健康な歯肉と臨床パラメ-タ-のよい数値が得られたが,直後から負荷をかけたC群では,インプラント周囲歯肉の一部に発赤を認め,退縮傾向を示す部位があり,歯肉溝滲出液量も大きくなる傾向を示した。X線学的には,3群ともインプラント周囲に透過像はみられず,周囲骨組織にも異常所見は認められなかった。組織学的所見では,全ての群で線維性組織の介在のない直接的なインプラントー骨接触界面が得られた。骨形態計測からは,各群で骨接触率に差はみられなかったが,C群では頬側骨頂部の吸収が大きく,一部インプラントのネジ山が骨縁上や歯肉縁上に露出したところも観察され,臨床的所見を裏付けていた。以上の結果より,ジルコニアインプラントへの機能圧の負荷時期を植立後3カ月の安静状態を経過した後にした場合,良好な骨接触状態が得られること,さらに,この状態は長期間の機能負荷によっても影響されず良好に維持されることなどが示された。
原子分解能電場計測STEM法を用いた極性酸化物界面の局所ポテンシャル構造解析

本研究では、申請者らが近年開発した原子分解能電場計測走査透過電子顕微鏡法を用いてセラミックス界面の局所電場及び静電ポテンシャル構造を直接解析し、セラミックス界面における機能発現メカニズムを本質的に解明することを目指して研究を行った。まず、原子分解能電場計測STEM法による電場定量的計測手法を実験・理論両面から確立した。次に本手法を材料解析に応用した。その結果、1酸化物極性界面における電場変調及び電荷分布の可視化に成功、2従来のSTEMでは極めて困難であった半導体pn接合界面の可視化に成功、3金単原子内部の原子電場の直接観察に成功、などの研究成果が得られた。本研究では、申請者らが近年開発した原子分解能電場計測走査透過電子顕微鏡法(STEM)を用いてセラミックス界面の局所電場及び静電ポテンシャル構造を直接解析し、セラミックス界面における機能発現メカニズムを本質的に解明することを目指している。特に、本研究では強誘電体セラミックス及び圧電セラミックスなどの極性酸化物セラミックスの界面に着目し、その局所電場プロファイルをナノメーターオーダーで実空間観察することにより、界面における電場変調、電荷分布、静電ポテンシャル構造を実験的に直接明らかにする。これにより、極性酸化物セラミックスの界面機能発現の根本メカニズム解明にブレークスルーを与えるとともに、最近発見された極性酸化物ヘテロ界面における特異な電気伝導現象の起源解明にも挑戦する。本年度は、原子分解能電場計測STEM法において電場を定量的に計測するための実験的な最適化を行った。具体的には、最適な検出器角度、検出器回転方向の検討、検出器レスポンス及び電子光学系(超高分解能から超高感度まで)の構築を行い、これまで難しかった超高感度な電場計測を可能にした。またこれらの光学系をフレキシブルにチューニング可能なシステムを構築した。また、この手法を用いたLiTaO3ドメイン界面やGaN系極性界面などの観察を行い、界面の電場プロファイルの計測に成功している。本研究では、申請者らが近年開発した原子分解能電場計測走査透過電子顕微鏡法を用いてセラミックス界面の局所電場及び静電ポテンシャル構造を直接解析し、セラミックス界面における機能発現メカニズムを本質的に解明することを目指している。本年度は、結晶による電子回折効果による影響をなるべく排除し、電場による電子線偏向効果のみを抽出することを目的として、半導体pn接合に着目し、その界面を電場によって可視化することを試みた。この際、電場感度を向上するために、光学系を変化させ、210nm程度のプローブを形成し、pn接合の観察を行った。その結果、off-axis且つ回折コントラストを最小化させた条件で、半導体pn接合に形成された内蔵電場を直接観察することに成功した。この結果は電場計測STEM法は確かに材料内部の電場変化に敏感であることを示唆している。H27年度は、前年に引き続き1極性単結晶における原子分解能電場計測STEM法の定量化、2極性結晶における原子分解能電場計測STEM法の理論解析、3モデル界面試料の作製と局所ポテンシャル構造評価を順調に進行している。また本年度から、4極性結晶界面の理論解析、5原子分解能電場計測STEM法の確立と極性界面ポテンシャル構造の解明、という項目も開始し、一定の成果が得られつつある。また、本質的に電場が計測されているかどうかの検証も含め、半導体pn接合の観察を行いその界面電場の直接観察に成功した。本年度は、原子分解能電場計測STEM法の理論解析とモデル結晶・ナノ粒子を用いた実験検証を精力的に行い、分割型検出器を用いて原子電場(原子内部の電場)の定量解析が可能であることを実証した。また、原子分解能電場計測STEM法を用いてGaN系ヘテロ構造における極性界面電場構造解析を行い、ヘテロ界面における界面ポテンシャル構造変化に起因する電場変化を超高空間分解能で計測することに成功した。この電場分布情報をもとに、マックスウェル方程式を用いて極性界面における電荷密度分布を実空間で可視化することにも成功した。本研究により、原子分解能電場計測STEM法は極性界面などの局所的な電場変化を伴う界面解析に極めて有効であることが示された。

本研究では、申請者らが近年開発した原子分解能電場計測走査透過電子顕微鏡法を用いてセラミックス界面の局所電場及び静電ポテンシャル構造を直接解析し、セラミックス界面における機能発現メカニズムを本質的に解明することを目指して研究を行った。まず、原子分解能電場計測STEM法による電場定量的計測手法を実験・理論両面から確立した。次に本手法を材料解析に応用した。その結果、1酸化物極性界面における電場変調及び電荷分布の可視化に成功、2従来のSTEMでは極めて困難であった半導体pn接合界面の可視化に成功、3金単原子内部の原子電場の直接観察に成功、などの研究成果が得られた。H26年度は1極性単結晶における原子分解能電場計測STEM法の定量化,2極性結晶における原子分解能電場計測STEM法の理論解析,3モデル界面試料の作製と局所ポテンシャル構造評価を3つの主要研究テーマとして独立に取り組み、研究を推進した。いずれのテーマに関しても概ね期待通りの進捗があり、全体としてスムーズに進んでいる。特に1と3に関しては、当初の期待以上の成果が出始めており、国内外でも注目が集まっている。その証左として、招待講演などの依頼が非常に多かった。極性界面に関しては、外部研究者、企業との共同研究もスタートしており、観察すべきモデル界面が順調に集まっている。来年度は、引き続き上記15の研究を推進するとと共に、すべての結果を統合し、原子分解能電場計測STEM法の確率と極性界面ポテンシャル構造の解明に資する研究を推進する。28年度が最終年度であるため、記入しない。電子顕微鏡材料学来年度は引き続き上記13の研究を推進し、極性界面の特異な電子現象の起源となる2次元電子ガスや固定電荷の実空間観察を目指した研究を行う。また、すべての結果を総合することにより、原子分解能電場計測STEM法の確立と極性界面ポテンシャル構造の解明に資する研究を推進する。本年度は動力学的回折効果を考慮した電場計算手法・ソフト開発に注力したため、電子顕微鏡用高速像計算機の導入を遅らせることとしたため。共同研究先からの試料提供などがあり、試料作製用消耗品の支出が予定より少し減ったため。次年度では、上述の新開発の計算手法を大規模な系に応用するため、電子顕微鏡用高速像計算機の導入に充当する予定である。また、STEM実験を前年以上に推進するため、試料作製、電子顕微鏡関係消耗品に充当して利用する予定である。次年度では、申請者独自の極性界面試料作製を前年以上に推進するため、消耗品に充当して利用する予定である。
神経上皮細胞移植による線条体シナプス再構築に関する形態学的および電気生理学的解析

大脳基底核関遅疾患の治療法の一つとして神経細胞移植法が期待されているが、移植による神経回路の再建に関する基礎的知見は少ない。本研究では、妊娠10.5日目のEnhanced GFP遺伝子導入トランスジェニックラットから胎生10.5日目ラットを摘出し、中脳胞部由来神経板組織(神経上皮型幹細胞から構成される)を成熟ラットの線条体内に移植して、移植後2-6週後に形態学的および電気生理学的解析を行なった。ドナー由来の細胞は、GFP陽性細胞として同定できる。移植4週間後の免疫組織化学的検討により、移植部位内に、神経細胞のマーカーであるHuとGFP共陽性細胞が認められた。また、neurofilament陽性細胞が認められ、移植部位内はsynaptophysinにも染まっており、シナプスの存在が示唆された。さらに、GFP陽性細胞で、幼若な神経細胞のマーカーであるTuJ-1陽性細胞、ドーパミン性細胞のマーカーであるtyrosine hydroxylase陽性細胞、astrocyteのマーカーであるGFAP陽性細胞、神経幹細胞のマーカーであるnestin陽性細胞も認められた。移植4-6週間後のラット脳スライス標本を用いてGFP陽性細胞からホールセル記録を行なったところ、ドーパミン性細胞を始めとして、電気生理学的にも複数種の神経細胞に分化していることが示唆された。また、移植部位内のGFP陽性細胞からホールセル記録を行ない、移植部位外(宿主側)に電気刺激を与えることにより、GABA性、およびグルタミン酸性のシナプス電流が誘発されたことから、ドナー細胞は宿主細胞から興奮性および抑制性シナプス入力を受けていることが示唆された。以上の結果により、神経上皮型幹細胞はドナーとして正常脳組織によく生着し、機能的神経細胞に分化して、周囲とのシナプス結合を形成すると考えられる。
アルツハイマー病脳における神経細胞内アミロイドβ蓄積と細胞周期制御異常

アルツハイマー病(AD)の病態において、アミロイドβ(Aβ)蓄積が中心的な役割を演じることは広く認められており、神経細胞内Aβ蓄積が最早期段階の変化として注目されている。他方、AD脳の神経細胞に細胞分裂機構の異常活性化(cell cycle re-entry,CCRE)も観察されている。本研究では、AD群10例および対照群5例の剖検脳から海馬、海馬傍回および後頭側頭回を含む組織切片を作製し、免疫細胞化学的に神経細胞内Aβと増殖細胞核抗原proliferating cell nuclear antigen(PCNA)を検出した。AD群では、Aβ1-42のC末端特異的抗体による神経細胞内Aβ42免疫反応が大型錐体細胞の細胞質で認められた。AD群のPCNA免疫染色では、一部の神経細胞核の陽性像がまれに認められたほか、大型錐体細胞でしばしば細胞質が陽性であった。連続切片を検討すると、神経細胞内Aβ42免疫反応が高度の錐体細胞ではPCNA免疫反応も陽性であった。対照群ではAβ、PCNAともに神経細胞内の免疫反応は微弱であった。さらに、神経細胞におけるCCREとAβ蓄積の関連性を解明するために、細胞周期活性化因子c-Mycを過剰発現させるトランスジェニック(Tg)マウス(テトラサイクリン調節トランス活性化因子システムを前脳特異的プロモーター下で発現させるTgマウス、および、ヒトc-Mycをテトラサイクリンオペレーター・プロモーター下で発現させるTgマウスを掛け合わせた2重Tgマウス)を作製した。同マウス脳組織の免疫細胞化学的検討により、c-Myc過剰発現に伴うPCNA陽性海馬神経細胞において、神経細胞内Aβ42免疫反応の出現が観察された。以上の結果から、AD脳の神経変性の早期段階において、神経細胞内Aβ42蓄積とCCREとが密接に関連している可能性が示唆された。アルツハイマー病(AD)の病態において、アミロイドβ(Aβ)の蓄積が中心的な役割を演じることは広く認められており、近年、特に神経細胞内Aβ蓄積が最早期の病理学的変化として注目されている。他方、AD脳の神経細胞の一部に細胞分裂機構の異常な活性化が観察されており、神経細胞内Aβが細胞周期制御異常を介して神経細胞変性を引き起こす可能性がある。本研究では、AD剖検脳を用い、免疫細胞化学的に神経細胞内Aβと増殖細胞核抗原proliferating cell nuclear antigen(PCNA)を組織上で検出し、両者の出現様式を検討した。AD群7例および対照群4例の剖検脳から海馬、海馬傍回および後頭側頭回を含む組織切片を作製。Aβ1-40およびAβ1-42のC末端特異的抗体、ならびに抗PCNA抗体を用いてPAP法による免疫染色を行い、連続切片法で両免疫反応を比較検討した。AD群では、神経細胞内Aβ42免疫反応は、海馬、海馬傍回および後頭側頭回の大型錐体細胞の細胞質で中等度高度に認められたが、神経細胞内Aβ40免疫反応は微弱であった。AD群のPCNA免疫染色では、海馬歯状回顆粒細胞層や海馬CA1・CA3で神経細胞核の陽性像がまれに認められたほか、海馬、海馬傍回および後頭側頭回の大型錐体細胞でしばしば細胞質内に微細顆粒状の染色像が観察された。連続切片を検討すると、神経細胞内Aβ42免疫反応が高度の錐体細胞の一部ではPCNA免疫反応も陽性であった。

AD脳では、神経細胞内Aβ42免疫反応が高度の神経細胞にPCNAが出現し、しかも本来、核に出現するPCNAが細胞質に優位に認められた。AD脳の神経細胞では神経細胞内Aβ42蓄積に引き続いて細胞周期制御異常が生じ、細胞分裂機構の異常な活性化が起こっている可能性が示唆された。アルツハイマー病(AD)の病態において、アミロイドβ(Aβ)蓄積が中心的な役割を演じることは広く認められており、神経細胞内Aβ蓄積が最早期段階の変化として注目されている。他方、AD脳の神経細胞に細胞分裂機構の異常活性化(cell cycle re-entry, CCRE)も観察されている。本研究では、AD群10例および対照群5例の剖検脳から海馬、海馬傍回および後頭側頭回を含む組織切片を作製し、免疫細胞化学的に神経細胞内Aβと増殖細胞核抗原proliferating cell nuclear antigen (PCNA)を検出した。AD群では、Aβ1-42のC末端特異的抗体による神経細胞内Aβ42免疫反応が大型錐体細胞の細胞質で認められた。AD群のPCNA免疫染色では、一部の神経細胞核の陽性像がまれに認められたほか、大型錐体細胞でしばしば細胞質が陽性であった。連続切片を検討すると、神経細胞内Aβ42免疫反応が高度の錐体細胞ではPCNA免疫反応も陽性であった。対照群ではAβ、PCNAともに神経細胞内の免疫反応は微弱であった。さらに、神経細胞におけるCCREとAβ蓄積の関連性を解明するために、細胞周期活性化因子c-Mycを過剰発現させるトランスジェニック(Tg)マウス(テトラサイクリン調節トランス活性化因子システムを前脳特異的プロモーター下で発現させるTgマウス、および、ヒトc-Mycをテトラサイクリンオペレーター・プロモーター下で発現させるTgマウスを掛け合わせた2重Tgマウス)を作製した。同マウス脳組織の免疫細胞化学的検討により、c-Myc過剰発現に伴うPCNA陽性海馬神経細胞において、神経細胞内Aβ42免疫反応の出現が観察された。以上の結果から、AD脳の神経変性の早期段階において、神経細胞内Aβ42蓄積とCCREとが密接に関連している可能性が示唆された。
シラノン錯体の合成

(1)シリル(シリレン)タングステン錯体とピリジンオキシドを反応させると、最終的にジシロキシジオキソタングステン錯体1が生成した。錯体1の単離を行い、その構造を結晶構造解析により明らかにした。酸素供与剤として一酸化二窒素を使用した場合は反応が非常に複雑になり、生成物の単離は困難であった。また、エチレンオキシドなどの弱い酸素供与剤では、反応は全く進行しなかった。(2)(1)の反応中に数種類の中間体錯体の生成が観測された。それらの構造を^1H NMRおよびIRなどの分光学的手法により検討した。その結果、最初にルイス塩基が配位して安定化されたシラノンタングステン錯体が生成し、その後、シロキシ錯体等、いくつかの中間体錯体を経て、最終生成物1が生成することが分かった。(3)シリル(シリレン)モリブデン錯体と酸素供与剤とを反応させると、ルイス塩基が配位したシラノン錯体2が生成することが分かり、これを単離することに成功した。錯体2の結晶構造解析の結果、Si-O結合が短いこと等の特徴が明らかになった。得られた結晶の質が悪く信頼度因子が大きいため、再測定を行う必要があるが、シラノン錯体の単離に成功したことで、本研究の目標は達成された。(4)シラノン錯体の硫黄類縁体であるシラチオン錯体の合成を目指し、シリル(シリレン)錯体と硫黄類縁体とを反応させると、六員環骨格を有するカルベン錯体3が生成することを報告した。この反応は速やかに進行し、中間体錯体は観測されていないが、シラチオン錯体を中間体として経由すると考えられるため、その捕捉を種々試みた。しかし、現在のところ捕捉には成功していない。シリル(シリレン)タングステン錯体Cp*W(CO)2(=SiMes2)(SiMe3)(Cp*=η-C5Me5)と各種酸素供与剤との反応によって、シラノン錯体の合成を試みた。酸素供与材として,トリメチルアミンオキシド、ヨードシルベンゼン,ホスフィンオキシド,酸素,一酸化二窒素等を用いて反応を検討した。その結果,ヨードシルベンゼン,酸素,一酸化二窒素では錯体の分解が起こってしまい,複雑な混合物が生成した。また、シロキサンと思われる化合物の生成が確認されたが,まだ単離同定には至っていない。一方,ボスフィンオキシドは反応しなかった。トリメチルアミンオキシドとの反応では、2種類の錯体が生成する事がわかったが、まだ再現性が充分に取れておらず、今後検討を継続する予定である。シラノン錯体は金属-酸素-ケイ素三員環構造を持つが,その類縁体として酸素の代わりに硫黄が結合した錯体の合成も試みた。シリル(シリレン)タングステン錯体Cp*W(CO)2(=SiMes2)(SiMe3)と硫黄S8との反応を行ったところ,硫黄2原子が錯体に取り込まれ,金属-硫黄-ケイ素-酸素-炭素-炭素からなる6員環を有するカルベン錯体Cp*(S)W{S-Si(Mes)2-O-C(=O)-C(SiMe3)}が生成した。期待していた3員環チオシラノン錯体は得られなかったががこの反応では,反応中にカルボニル配位子の炭素一酸素結合の切断および組替えが起こっており,非常に興味深い。今後、他のイオウ供与剤、セレン供与剤との反応、モリブデン錯体との反応などに展開していく予定である。(1)が生成することを見いだした。今年度はシリル(シリレン)モリブデン錯体Cp*Mo(CO)_2(=SiMes_2)(SiMe_3)とS_8との反応を行ったところ、硫黄3原子が錯体に取り込まれ、Mo-S-Si-O-C-Cからなる6員環およびMo-S-Cからなる3員環骨格を有する錯体Cp*(S)Mo{S-Si(Mes)_2-O-C(=O)-C(S)(SiMe_3)}(2)が生成した。錯体2は、タングステン錯体との反応で生成したカルベン錯体1と同じ構造を持つモリブデン錯体に対して、そのMo=C結合にSが付加して生成したと考えられる。WとMoは同じ6族元素に属するが、金属の違いによって生成物の構造が異なっており、興味深い結果である。(2)シリル(シリレン)タングステン錯体Cp*W(CO)_2(=SiMes_2)(SiMe_3)と各種酸素供与剤との反応によるシラノン錯体の合成に関して、ピリジンオキシドを使用すると、再現性のある結果が得られるようになった。使用するピリジンオキシドの当量、反応温度、および反応時間によって、反応途中で5種類程度の中間体が順次生成し、最終的に1種類の錯体となった。現在、最終生成物の単離を目指しでいる。また、各種分光学的手法を用いて、反応中間体の同定を試みている。

(2)(1)の反応中に数種類の中間体錯体の生成が観測された。それらの構造を^1H NMRおよびIRなどの分光学的手法により検討した。その結果、最初にルイス塩基が配位して安定化されたシラノンタングステン錯体が生成し、その後、シロキシ錯体等、いくつかの中間体錯体を経て、最終生成物1が生成することが分かった。(3)シリル(シリレン)モリブデン錯体と酸素供与剤とを反応させると、ルイス塩基が配位したシラノン錯体2が生成することが分かり、これを単離することに成功した。錯体2の結晶構造解析の結果、Si-O結合が短いこと等の特徴が明らかになった。得られた結晶の質が悪く信頼度因子が大きいため、再測定を行う必要があるが、シラノン錯体の単離に成功したことで、本研究の目標は達成された。(4)シラノン錯体の硫黄類縁体であるシラチオン錯体の合成を目指し、シリル(シリレン)錯体と硫黄類縁体とを反応させると、六員環骨格を有するカルベン錯体3が生成することを報告した。この反応は速やかに進行し、中間体錯体は観測されていないが、シラチオン錯体を中間体として経由すると考えられるため、その捕捉を種々試みた。しかし、現在のところ捕捉には成功していない。
間葉系幹細胞を利用した膵液瘻発症予防・難治性膵液瘻治療法の確立

膵切除後膵液瘻は膵切除における最も危惧される合併症のひとつであり、膵切除後、約20%以上で起こりうるとされ、膵液瘻を起因とした動脈瘤形成や動脈瘤破綻に伴う腹腔内出血は生命に関与するため、膵液瘻の抑制は膵臓外科医にとってクリアすべき課題のひとつである。いままで、様々な方法で、術後膵液瘻を抑制する取り組みが為されているが、明らかな効果は認めていない現状のなか、本研究では、膵液瘻モデルラット(膵尾部側で膵を切離)を作成したうえで、間葉系幹細胞(MSC)の組織治癒力、抗炎症作用を利用し、up cell(株式会社セルシード)を用いて、MSC細胞シートにしたうえで、術中に膵切離面にMSC細胞シートを貼付したうえで、膵液瘻の抑制効果があるか検討した。研究結果としては、MSC細胞シートを作成し、膵切離断端に貼付したラットと、貼付しなかったラットで、術後2.3.7日目の期間において、膵液瘻の評価を行った。術後7日目の状態では、いずれのラットも自然治癒にて膵液瘻は改善されており、腹水アミラーゼ値の上昇は認めなかった。術後2日目、3日目においては、貼付したラットで、腹水アミラーゼ値に有意な改善を認めたほか、腹腔内の炎症に伴う癒着も軽度であり、MSC細胞シートによる膵液瘻抑制効果を認めた。当初の予定では、この抑制効果が機械的なシートによるものか検討する予定(MSC以外のシートとMSCシートとの比較や、機能解析など)としていたが、細胞シート作成において温度管理の影響か、細胞シートの形状やサイズに再現性が乏しく、比較検討できていない状況である。引き続き、再現性のある形状、サイズを有した細胞シート作成を行いつつ、ゲル状にしてMSC細胞を貼付するなど現在、試みている状況である。人事に伴う臨床分担業務に加え、細胞シート作成において、サイズ、形状に再現性を出すことができず、当該実験において、MSC細胞シートによる膵液瘻抑制効果は示せたものの、機械的なシートの影響か、機能的なものか、他のシートとの比較検討ができないままである。細胞シート作成において、影響しそうな、温度管理や、細胞濃度などをもう一度見直し、調節したうえで、引き続き、より同等で再現性のある細胞シート作成を行っていく予定。同時に、シートだけでなく、ゲル状にしてMSC細胞を貼付するなど、貼付する形状に工夫を加えつつ、MSC細胞の機能解析をしていきたいと考える。1)膵液瘻ラットモデルの作成本年度は2012年にTanakaら(J Gastroenterol 2012)が報告した膵液瘻ラットモデルの追試に成功した。Lewis ratを用い、膵管を含む膵臓を複数の任意の位置で離断し、膵体部での離断モデルが最も適切な膵液瘻モデルとなることを確認した。なお、膵離断ではなく、膵体尾部切除モデルではいずれのレベルにおける切除モデルにおいても、膵液瘻の作成は困難であった。2)MSCの単離Lewis ratの膵周囲脂肪織よりMSCsを単離し、骨、軟骨、脂肪組織への多分化能を確認した。またP3まで継代したのちに凍結保存し、MSCsストックとした。人事に伴い臨床分担業務が増加したため、当初よりもやや進捗が遅れている。しかしながら、遅延は軽度であり、概ね予定通り進行していると考える。膵液瘻は膵切除における主要合併症のひとつであり、膵切除後約20%以上で膵液瘻を認め、膵液瘻を起因とした動脈瘤形成および動脈瘤破綻による出血、生命に関与する重大な合併症となりうるため、膵液瘻の抑制は膵臓外科医にとってクリアすべき主要課題のひとつである。平成28年度に膵液瘻ラットモデルの作成を行った。2012年にTanakaら(J Gastroenterol 2012)が報告した膵液瘻ラットモデルの追試に成功した。なお、膵離断ではなく、膵体尾部切除モデルではいずれのレベルでも膵液瘻の作成は困難であった。また、Lewis ratの膵周囲脂肪識よりMSCsを単離、骨、軟骨、脂肪識への多分化能を確認した。P3まで継代したのち、冷凍保存し、ストックした。平成29年、本年度はMSCの細胞シート作成を行った。up cell(株式会社セルシード)を用いて、P3まで継代したMSCの細胞シートの作成に成功した。シートは温度管理の影響が強く、作成までに多大な時間を要した。また、作成したMSC細胞シートを用いて、膵液瘻治療効果を検討した。膵液瘻ラットモデルにおいて無治療群とMSC細胞シート貼付(頭尾側膵管切離両端に貼付)群で振り分け検討したところ、MSCシート貼付群で有意に腹水アミラーゼ値、採血でのリパーゼ値で膵液瘻改善効果を認めた。(理由)人事に伴い臨床分担業務が増加し、当初よりやや進捗が遅れているが、遅延は軽度であり、当初予定していたMSCsの細胞シート貼付および治療効果を共に予定どおり施行・検討することができ、おおむね予定どおり進行していると考える。

膵切除後膵液瘻は膵切除における最も危惧される合併症のひとつであり、膵切除後、約20%以上で起こりうるとされ、膵液瘻を起因とした動脈瘤形成や動脈瘤破綻に伴う腹腔内出血は生命に関与するため、膵液瘻の抑制は膵臓外科医にとってクリアすべき課題のひとつである。いままで、様々な方法で、術後膵液瘻を抑制する取り組みが為されているが、明らかな効果は認めていない現状のなか、本研究では、膵液瘻モデルラット(膵尾部側で膵を切離)を作成したうえで、間葉系幹細胞(MSC)の組織治癒力、抗炎症作用を利用し、up cell(株式会社セルシード)を用いて、MSC細胞シートにしたうえで、術中に膵切離面にMSC細胞シートを貼付したうえで、膵液瘻の抑制効果があるか検討した。研究結果としては、MSC細胞シートを作成し、膵切離断端に貼付したラットと、貼付しなかったラットで、術後2.3.7日目の期間において、膵液瘻の評価を行った。術後7日目の状態では、いずれのラットも自然治癒にて膵液瘻は改善されており、腹水アミラーゼ値の上昇は認めなかった。術後2日目、3日目においては、貼付したラットで、腹水アミラーゼ値に有意な改善を認めたほか、腹腔内の炎症に伴う癒着も軽度であり、MSC細胞シートによる膵液瘻抑制効果を認めた。当初の予定では、この抑制効果が機械的なシートによるものか検討する予定(MSC以外のシートとMSCシートとの比較や、機能解析など)としていたが、細胞シート作成において温度管理の影響か、細胞シートの形状やサイズに再現性が乏しく、比較検討できていない状況である。引き続き、再現性のある形状、サイズを有した細胞シート作成を行いつつ、ゲル状にしてMSC細胞を貼付するなど現在、試みている状況である。人事に伴う臨床分担業務に加え、細胞シート作成において、サイズ、形状に再現性を出すことができず、当該実験において、MSC細胞シートによる膵液瘻抑制効果は示せたものの、機械的なシートの影響か、機能的なものか、他のシートとの比較検討ができないままである。平成29年度当初の計画通り、作成した膵液瘻モデル作成時に、MSCsを経静脈的・経腹腔的に投与、または細胞シートとしたうえで局所へ貼付することで膵液瘻発症予防効果が得られるか検討を行う。また、膵液瘻発症後に、同様にMSCs加療を行い、膵液瘻治療効果が得られるか検討する。平成30年度ルシフェラーゼトランスジェニックラットから単離したMSCsを用いて、膵液瘻ラット生体内で膵組織修復に果たすMSCsの機能解析を行う。平成30年度膵液瘻抑制効果が本当にMSCによるものか、機械的なシートによるものなのかを検討する必要がある。MSCs以外のシートとMSCシートとの比較や、ルシフェラーゼトランスジェニックラットから単離したMSCsを用いて、膵液瘻ラット生体内で膵組織修復に果たすMSCsの機能解析を行う。細胞シート作成において、影響しそうな、温度管理や、細胞濃度などをもう一度見直し、調節したうえで、引き続き、より同等で再現性のある細胞シート作成を行っていく予定。同時に、シートだけでなく、ゲル状にしてMSC細胞を貼付するなど、貼付する形状に工夫を加えつつ、MSC細胞の機能解析をしていきたいと考える。人事に伴い臨床分担業務が増加したため、当初よりもやや進捗が遅れ、幾つかの実験が本年へ繰り越しとなり、次年度使用額が生じた。(理由)人事に伴う臨床分担業務に加え、細胞シート作成に時間を要し、当初より若干ではあるが、進捗が遅れ、いくつかの実験が本年へ繰り越しとなり、次年度使用額が生じた。(使用計画)前年から繰り越した実験を継続して行い、本年度に昨年分の実験を行う。また本年に予定していた実験を継続して行う。(理由)人事に伴う臨床分担業務に加え、細胞シート作成の再現性を見いだせず、進捗が遅れた。
ブロック共重合体と超臨界二酸化炭素によるによるナノ多孔体創製

ブロックコポリマーは複数のポリマー種から構成されており、その拡がりのオーダーで相分離を起こし、ナノオーダーの規則構造を自己組織的に構成する。我々(受入研究者と外国人特別研究員候補者)は、ブロックコポリマーをテンプレートとして利用し、超臨界二酸化炭素を利用することで、ナノ多孔体を作成し、ナノ多孔構造のさらに高度な制御を目的とした研究を行ってきた。ナノ多孔体の構造を制御するため、ブロックコポリマーの組成を変えた試料を合成し、多孔体構造との関係について調べた。その結果、ブロックコポリマーの組成と二酸化炭素圧力に依存して、多孔体の構造が閉じたセル状から、連続のチャネル状、さらにレイヤー状(シート状)に変化していくことを見出した。今年度は、特に、層状の隙間を持った構造体のキャラクタリゼーションを確立した。放射光を用いた斜入射小角X線散乱を用いて、薄膜中の多孔構造のキャラクタリゼーションを可能にした。それにより、レイヤー状の構造体の薄膜中での配向方向を特定する事ができた。また、ポリジメチルシロキサン(PDMS)とポリスチレンのブロックコポリマーをテンプレートとして用いることで、PDMS中に空孔を導入でき、さらに、PDMS酸化によりシリカに変換することにより、シリカの中空ナノカプセルを形成することに成功している。シリカ粒子の大きさは30nm程度であり、孔のサイズは1030nm程度に制御されていると考えられる。また、シリカ粒子は基板上に一定の間隔で規則的に並んでおり、規則構造を持った中空シリカ粒子が形成されている。複数のポリマー種から構成されるブロックコポリマーは、その分子のオーダーで相分離を起こし、ナノオーダーの規則構造を自己組織的に構成する。我々(受入研究者と外国人特別研究員)は、ブロックコポリマーをテンプレートとして利用し、超臨界二酸化炭素を利用することで、ナノ多孔体を作成し、ナノ多孔構造のさらに高度な制御を目的とした研究を行った。孔の形状をチャネル状、あるいは共連続構造にすることが出来れば、例えばフィルター等の応用の用途が広がることになるため、産業応用も期待される。我々は、ナノ多孔体の構造を制御するため、ブロックコポリマーの組成を変えた試料を合成し、多孔体構造との関係について調べた。特に同じブロックコポリマーを用いても、二酸化炭素圧力の制御により、閉じたセル状から連続したチャネル状の構造体に変化させることが可能であることがわかった。いずれの場合でも、孔のサイズは1030nm程度に制御されている。これまでにもブロックコポリマーの選択的分離によりナノ多孔体は作成されているが、非常に長い時間の処理(分解)が必要であった。本研究の手法では、数分の処理により同程度のナノ多孔体が非破壊で形成できた。