hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高強度レーザー誘起パルス表面波の金属細線伝送による表面プラズマ電子長距離加速

これは、高強度レーザープラズマ物理において意義のある知見である。しかし、これはまだあくまで間接的な考察に留まっているので、次年度では金属細線周辺の電場を直接的に測定することに挑戦する。本研究の結果では、レーザーと固体標的との相互作用では単に電子が発生加速されるだけではなく、周辺に大きな電場が誘起されることを現象的に示しており、様々な放射線の複合的な利用の可能性のあることを示唆している。(1)金属細線周辺に生成されていると考えられる高速電磁場をフェムト秒電子パルス偏向法で直接的に測定する。代表者らが現在実施している「高強度レーザー生成電子を用いた超高速電子線回折法の開発」において開発した短パルス電子線を用いる。この電子線は300fsのパルス幅を有しており、このパルスをプローブとして、金属細線近傍に直交させる。金属細線近傍を電磁波パルスが通過する瞬間にプローブ電子ビームが横切るとプローブ電子線は偏向する。この偏向量を捉えて、表面電磁波パルスの有無や強度を評価する。電子線回折装置の試料位置に金属細線を電子線に対して直交するように配置する。代表者と研究協力者の井上俊介が実施する。次に、(2)金属板では既に観察されているナノ周期構造を金属細線にて確認する。フェムト秒低強度レーザーを金属細線に照射し、照射面を電子顕微鏡にあて観察する。周期構造の特性(格子間隔など)を調べる。特に斜入射照射により周期構造形成の有無を確認する。(3)金属細線端に高強度レーザーを照射し、細線表面全体に渡っての周期構造の有無や形態を電子顕微鏡観察する。(4)金属細線方向に放射する電子のエネルギーのレーザー強度依存性を調べる。また、細線の長さ依存性を調べ、極短細線から放射される電子のエネルギーと比して、長細線の場合に電子エネルギーの増加があるかを確認する。(2)(3)は連携研究者の橋田昌樹と研究協力者の宮坂泰弘(京都大学理学研究科博士課程・学振特別研究員)が担当する。(4)は代表者と研究協力者の井上俊介が分担する。研究遂行にあたり必要な光学素子(消耗品)を購入したが,さらに必要な光学素子の購入には経費不足であるので,次年度使用とした.本年度予算を合わせてレーザー光学素子などの消耗品を購入する.
環状ヘムタンパク質集合体を鋳型とする光増感剤の精密集積化と光駆動触媒系への展開

本研究では、タンパク質を基盤とした光増感色素の集積化により調製した光捕集系を各種分光学的測定を用いて詳細に評価した。具体的には可逆に結合したヘム(鉄ポルフィリン)を有するタンパク質6量体について、ヘムの除去を行い、調製したアポ体に、ヘムと類似の構造を有する光増感剤である亜鉛プロトポルフィリンおよび亜鉛クロリンe6を挿入し、光捕集系の構築を実施した。分光学的評価により、色素間でのエネルギーマイグレーションが起こっていることが示され、本系が天然光捕集系と同様に機能することが示された。これらの成果を利用し、効率的な光の化学エネルギー等への変換が期待される。本研究では、ヘムタンパク質6量体HTHPを基盤とした光増感色素の集積化および光触媒への展開を目指している。研究の初年度である本年度は、光増感剤の集積化とその光化学物性の評価を目的とした。まず、HTHPの大量発現系の構築と精製条件の最適化を実施した。イオン交換カラムとゲル濾過カラムによる精製で非常に純度の高いタンパク質溶液が得られ、電気泳動や質量分析、光散乱等の測定からホロ体の6量体ヘムタンパク質が得られていることが明らかになった。次に、酸性条件下での有機溶媒による抽出により天然ヘムの除去を行なった。最適化の結果、ヘムを99%以上除去することができた。また興味深いことにヘムを除去したアポ体においても6量体を保持している事が明らかになった。また、光増感剤として、亜鉛プロトポルフィリンおよび亜鉛クロリンe6を合成した。中性条件下でこれらの光増感剤を加えたところ、6つのヘム結合サイトに取り込まれることが、吸収スペクトルや円二色性スペクトル測定より明らかになった。また6量体を保持していることが光散乱およびサイズ排除クロマトグラフィより明らかになった。蛍光挙動について評価を行なったところ、集積化された光増感剤は天然光合成系の光捕集系の様に一重項ー一重項アニヒレーションを起こしていることが示された。さらに消光剤を用いた蛍光の滴定実験では、光増感剤が一つだけHTHPに取り込まれたコントロール実験の系と比較して、より高い消光効率を示した。この結果から、色素間でのエネルギーマイグレーションが起こっていることが示され、HTHPが光捕集のための色素集積化に有用であることがわかった。上記の成果の一部は、既に関連するいくつかの学会で発表し高い評価を得ている。また学術論文として投稿予定である。研究の2年目である本年度は、集積化した光増感剤の評価と他の増感色素への応用を目的とした。まず、HTHPの大量発現系の構築と精製条件について、更なる最適化を実施し、前年度の手法よりも多く調製できるようになった。このHTHPからヘムを除去し亜鉛ポルフィリンを滴下して、吸収スペクトルを評価すると、ヘム結合部位に対して1対1の錯形成をしていることが明らかになった。昨年度実施した蛍光消光実験に加えて、消光剤存在下でレーザーフラッシュフォトリシス測定を行ったところ、エネルギー移動が原因と考えられる励起状態の失活が観測された。この結果から、色素間でのエネルギーマイグレーションが起こっていることがより強く支持され、HTHPが光捕集のための色素集積化に有用であることがわかった。更なる光捕集効率の向上を目指して、いくつかのHTHP変異体を設計し、既に調製している。また色素についても、合成法を工夫し、近赤外光を吸収できる新規のポルフィリノイド化合物を調製した。今後HTHPによる集積化を実施するために水溶性の向上を図る予定である。特に関連の深いバイオ関連化学シンポジウムでは研究代表者自身が講演賞を受賞した。本研究では、高効率光エネルギー変換系を指向し、ヘムタンパク質集合体を鋳型とする光増感剤の精密集積化による光捕集系の構築を目的として研究を遂行した。鋳型となるタンパク質マトリクスおよび光増感色素をそれぞれ調製、複合化し、色素集積体の最適化を実施、検討した。タンパク質マトリクスには、ヘムタンパク質6量体HTHPを選択した。光増感色素にはポルフィリンおよびクロリンの亜鉛錯体を合成し、HTHPからヘム分子を除去したアポタンパク質内に挿入した。イオン交換クロマトグラフィにより精製し、光増感色素集積体を得た。吸収スペクトルはヘムタンパク質内部に取り込まれた典型的な吸収ピークを示した。一方で円二色性スペクトルは非常に特徴的であり、色素の集積していない系と比べて、色素間の長距離励起子相互作用による分裂型のコットン効果が観測された。またゲルろ過クロマトグラフィーや動的光散乱から6量体構造を維持していることを確認した。フェムト秒レーザーを励起光源に用いた過渡吸収スペクトル変化より10 psほどの早い一重項と一重項の消滅が起こっていることを明らかにした。これは天然の光捕集系にも見られる現象である。次にメチルビオロゲンを添加して蛍光スペクトルを測定したところ、6つの色素をもつ光捕集系では、1つしか色素を持たないHTHPに比べて、消光の効率が2倍になった。

また蛍光寿命においても同様にメチルビオロゲンの滴定を行ったところ寿命の変化がなかったことから静的消光であることを明らかにし、先の消光効率の上昇は見かけの結合能が向上したことに起因することを示し、光捕集系として機能していることを確認した。上記のようにヘムタンパク質を基盤とした新規光捕集系の構築を達成した。本研究では、タンパク質を基盤とした光増感色素の集積化により調製した光捕集系を各種分光学的測定を用いて詳細に評価した。具体的には可逆に結合したヘム(鉄ポルフィリン)を有するタンパク質6量体について、ヘムの除去を行い、調製したアポ体に、ヘムと類似の構造を有する光増感剤である亜鉛プロトポルフィリンおよび亜鉛クロリンe6を挿入し、光捕集系の構築を実施した。分光学的評価により、色素間でのエネルギーマイグレーションが起こっていることが示され、本系が天然光捕集系と同様に機能することが示された。これらの成果を利用し、効率的な光の化学エネルギー等への変換が期待される。本年度の目的であったHTHPを基盤とした光増感剤の集積体についての詳細な光化学的評価を実施することができた。計画当初は予定していなかったフェムト秒過渡吸収分光が共同研究により可能になったため、本系におけるエネルギーマイグレーションの移動速度をおおよそ見積もることができた。亜鉛ポルフィリンと亜鉛クロリンを含む二種の光捕集系で評価を実施したところ、色素によって優位な差が観測された。しかしながら、光合成細菌の光捕集系LH2と比較すると、改善の必要がある。そこで、新規にHTHPの変異体設計と新たな色素の調製を実施した。これらを基盤とした光捕集系のエネルギーマイグレーションの効率を詳細に評価することで、効率の向上と新たな光捕集系の設計指針がたてられると大いに期待できる。タンパク質を基盤とした系で超分子的に光捕集系を構築した報告は少なく、HTHPタンパク質マトリクスの構造を利用することで、配向を制御しながら光増感剤を集積化できることを実験的に示した。また構造の予想が容易なことから新たなタンパク質マトリクスや色素の設計が可能な系であり、それらの定量的な評価に向けた指針を得ることができた。生体関連化学本年度でHTHPを基盤とした光捕集系の詳細な評価を行なうことができた。今後は、新規な色素と変異体を用いた光捕集能の効率化および触媒能発現部位の導入により光合成モデルの構築を図る。新規な色素としては、拡張型ポルフィリンやポルフィセンを用いる。それぞれ可視領域に強い吸収を有するので、亜鉛ポルフィリンの系よりも太陽光利用の観点から魅力的である。より定量的な議論を行なうために過渡吸収スペクトルにより実際のエネルギー移動の速度を見積もる。特に構造から理論的に予想される速度と比較し、論理的に更なる効率化を実施する。次に、触媒部位については特に亜鉛ポルフィリン等でも還元可能なコバロキシム錯体の導入を検討する。また近年活性が高いと言われているニッケル錯体についても検討する。導入位置については環状集合体の中心に位置する孔部分で、そこに位置する特定の残基を変異導入法によりシステインに置換し、部位特異的な触媒部位の導入を実施する。実際にエネルギーマイグレーションが光触媒にまで影響する系は多くないので、条件検討を重ねる必要が有ると予想される。他にも更なる巨大集合体に展開し、より高い光捕集能を実現することで、天然の光合成系により近いシステムの構築をめざす。
テラヘルツ指紋スペクトルを用いた農産物および食品の品質評価法の開発

テラヘルツ(THz)分光を用いた農産物および食品の品質評価法の開発に際し,凍結試料観察部,試料位置決め2軸ステージ装置,テラヘルツ時間領域分光装置および撮像装置を有する,テラヘルツ分光装置を構築した.ゼラチン水溶液に蛍光試薬を添加し,異なる凍結速度で調製した試料について,凍結過程におけるTHz波の透過率を測定した.時間領域分光の最大ポジションを試料測定に適用することにより,セルサイズが10μm以上の比較的大きな組織間の違いは明瞭に識別可能となった.テラヘルツ(THz)分光を用いた農産物および食品の品質評価法の開発に際し,凍結試料観察部,試料位置決め2軸ステージ装置,テラヘルツ時間領域分光装置および撮像装置を有する,テラヘルツ分光装置を構築した.ゼラチン水溶液に蛍光試薬を添加し,異なる凍結速度で調製した試料について,凍結過程におけるTHz波の透過率を測定した.時間領域分光の最大ポジションを試料測定に適用することにより,セルサイズが10μm以上の比較的大きな組織間の違いは明瞭に識別可能となった.テラヘルツ分光を用いた農産物および食晶の品質評価法の開発に際し,農産物を高付加価値化しうる高圧処理に関する基礎データの集積を行った.特に本研究では,グルタミン酸(Glu)からGABAへの反応を触媒するグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)に着目し,高圧処理によるGAD活性およびGluの内部拡散に及ぼす影響を,反応工学的に解析することにより,高圧処理ダイズのGABA生成メカニズムを検討した.高圧処理ダイズのGAD活性は、処理直後および処理後2日保存のいずれにおいても、粗抽出液中に活性が認められたが、高圧処理による顕著な活性の上昇は認められなかった。種皮と子葉とでは拡散・透過挙動が同じではないと考えられたので、子葉部分を用いて拡散実験を行ったところ、拡散モデルで記述することができ、Gluの拡散係数はおおむね10^<-10>m^2/s程度の値となった。ダイズ内部ではGABA生成反応と拡散が同時進行していると考えられたため、反応工学的パラメータであるThiele数および触媒有効係数、GABA変換率の推算を試みた。その結果、高圧処理ダイズではGADによるGABA生成反応が効率的であることが示唆された。また、初期Glu濃度が高いほどGluのGABAへの変換率が低くなったことから、GABA生成は拡散律速であることが示唆された。以上の結果より、高圧処理ダイズにおけるGABA生成では、酵素活性は低下するが細胞損傷によりGlu拡散が容易となるので、Gluがダイズ内部まで行き渡ることでGABA生成が促進したと考えられた。テラヘルツ分光を用いた農産物および食品の品質評価法の開発に際し,農産物を高付加価値化しうる高圧処理に関する基礎データの集積を行った.特に本研究では,グルタミン酸(Glu)からGABAへの反応を触媒するグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)に着目し,高圧処理によるGAD活性およびGluの内部拡散に及ぼす影響を,反応工学的に解析することにより,高圧処理ダイズのGABA生成メカニズムを検討した.高圧処理ダイズのGAD活性は、処理直後および処理後2日保存のいずれにおいても、粗抽出液中に活性が認められたが、高圧処理による顕著な活性の上昇は認められなかった。種皮と子葉とでは拡散・透過挙動が同じではないと考えられたので、子葉部分を用いて拡散実験を行ったところ、拡散モデルで記述することができ、Gluの拡散係数はおおむね10-10m2/s程度の値となった。モデル水溶液,農産物および食品を試料とし,0.6-18 THzの広帯域な分光測定可能なテラヘルツ分光器を構築することにより,テラヘルツ指紋スペクトルを得ると共にイメージングを試みる.得られたスペクトルから水分・成分変化を示すパラメータを抽出し,食品加工・保存中の水の挙動ー内部変化における相互関連性を明らかにする.具体的には,食品加工としては応募者が今までに知見を集積してきた,超高圧食品加工,食品冷凍を採用し,その内部構造情報について,LCRメータおよび原子間力顕微鏡を用いて無処理試料と比較することにより,食品加工プロセスによって変化する水分・構造特性を明らかにする.テラヘルツ(THz)分光を用いた農産物および食品の品質評価法の開発に際し,凍結試料観察部,試料位置決め2軸ステージ装置,テラヘルツ時間領域分光装置および撮像装置を有する,テラヘルツ分光装置を構築した.ゼラチン水溶液に蛍光試薬を添加し,異なる凍結速度で調製した試料について,凍結過程におけるTHz波の透過率を測定した.THz波は窒素ガスにより水蒸気を除去した環境下で照射し,100ピクセル四方の画像を7時間撮像した.得られたスペクトルを用いて2次元画像を構築したところ,組織間における成分の違いを明瞭に識別することが困難であった.

そこで,時間領域分光の最大ポジションを試料測定に適用することにより,セルサイズが10μm以上の比較的大きな組織間の違いは明瞭に識別可能となった.THz領域における光散乱の影響によって,対象サイズによって異なる光学特性を有することが示唆された.今後は高精度かつ短時間での測定を可能とする装置系を構築することにより,品質評価の現場で使用可能な装置の開発を目指す.テラヘルツ分光を用いた農産物および食品の品質評価法の開発に際し,農産物を高付加価値化しうる高圧処理に関する基礎データの集積を行った.特に本研究では,グルタミン酸(Glu)からGABAへの反応を触媒するグルタミン酸脱炭酸酵素(GAD)に着目し,高圧処理によるGAD活性およびGluの内部拡散に及ぼす影響を,反応工学的に解析することにより,高圧処理ダイズのGABA生成メカニズムを検討できたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。テラヘルツ分光装置は高価,計測に熟練の技術が必要であり,さらに装置が大型であることから,農産加工流通の現場における適用例は皆無である.現時点では,装置の小型化が十分に進展しているとはいえない為,今後は小型化,汎用化を含めた装置の開発が急務であると考える.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ゲージ群の分類空間と種々のモジュライ空間のホモトピー論的研究

単純コンパクトLie群Gを構造群とするS^4上の主束はπ_3(G)〓Zで分類され,そのゲージ群の分類空間は対応するS^4からBGへの写像空間の弧状連結成分と(弱)ホモトピー同値であることが知られている.研究者はGがSU(2)の場合に各弧状連結成分同士がホモトピー同値になるための必要十分条件は対応するπ_3(G)〓Zの元の絶対値が等しくなることであることを示したが,その手法を用いてGがSO(3)の場合にも同様な結果が成立することを示した.ここでは3次元球面のホモトピー群のp成分の元の位数がpであることを本質的に使っており他のGに対してはそのままではこの手法は使えないが,これを改良することによりGがSU(n)あるいはSp(n)の場合にも少し弱い結果を得た.一般に写像空間に付随して,基点を保つ写像の空間をファイバー,写像のターゲットを底空間とする自然なファイブレーションが得られるが,今の場合ファイバーはどの連結成分も同じになる.GがSU(n)あるいはSp(n)の場合,各連結成分に付随したファイブレーションが同値になるための必要十分条件は対応するπ_3(G)〓Zの元の絶対値が等しくなることであることを示した.論文は現在準備中である.また琉球大学の神山氏に協力して空間上の奇数角形のモジュライ空間の複素構造の変形に関する研究を行い,複素構造の変形のモジュライ空間が0次元であることを示した.論文はCanadian Math.Bull.に掲載予定である.単純コンパクトLie群Gを構造群とするS^4上の主束はπ_3(G)〓Zで分類され,そのゲージ群の分類空間は対応するS^4からBGへの写像空間の弧状連結成分と(弱)ホモトピー同値であることが知られている.研究者はGがSU(2)の場合に各弧状連結成分同士がホモトピー同値になるための必要十分条件は対応するπ_3(G)〓Zの元の絶対値が等しくなることであることを示したが,その手法を用いてGがSO(3)の場合にも同様な結果が成立することを示した.ここでは3次元球面のホモトピー群のp成分の元の位数がpであることを本質的に使っており他のGに対してはそのままではこの手法は使えないが,これを改良することによりGがSU(n)あるいはSp(n)の場合にも少し弱い結果を得た.一般に写像空間に付随して,基点を保つ写像の空間をファイバー,写像のターゲットを底空間とする自然なファイブレーションが得られるが,今の場合ファイバーはどの連結成分も同じになる.GがSU(n)あるいはSp(n)の場合,各連結成分に付随したファイブレーションが同値になるための必要十分条件は対応するπ_3(G)〓Zの元の絶対値が等しくなることであることを示した.論文は現在準備中である.また琉球大学の神山氏に協力して空間上の奇数角形のモジュライ空間の複素構造の変形に関する研究を行い,複素構造の変形のモジュライ空間が0次元であることを示した.論文はCanadian Math.Bull.に掲載予定である.
竹資源有効活用のための竹炭・バイオエタノール・緑化資材の一貫生成

使用済み繊維ならびに生分解性樹脂との組み合わせによる環境対応型緑化材を目指し,竹繊維を含有した複合材料を作成した.最外層に竹繊維を配置するサンドイッチ構造を提案し三点曲げ試験を実施した結果,剛性・強度は向上し,そのばらつきも低減することを確認した.さらに,竹炭製造技術により発生する竹酢液に着目し,エタノールへの物質変容を進めるべく,種々の放射線量を変えた竹酢液を作成し,成分変化を評価した.竹酢液の主成分である酢酸を基質としメタンを産生する菌株を調査し,竹酢液を油脂化する系が存在することを確認した.使用済み繊維ならびに生分解性樹脂との組み合わせによる環境対応型緑化材を目指し,竹繊維を含有した複合材料を作成した.最外層に竹繊維を配置するサンドイッチ構造を提案し三点曲げ試験を実施した結果,剛性・強度は向上し,そのばらつきも低減することを確認した.さらに,竹炭製造技術により発生する竹酢液に着目し,エタノールへの物質変容を進めるべく,種々の放射線量を変えた竹酢液を作成し,成分変化を評価した.竹酢液の主成分である酢酸を基質としメタンを産生する菌株を調査し,竹酢液を油脂化する系が存在することを確認した.我が国では800万トン以上の放置竹林が存在し,森林資源の劣化に伴う地球温暖化防止機能の低下などが問題視されている。竹資源の有効活用を目指し,「石油,石炭,木材」といった主要資源枯渇化に対する新技術創出が本研究目的である。特に,放竹林問題の解決として竹炭製造技術に基づく竹のバイオエタノール化ならびに緑化資材の実現による竹資源の有効活用を目指し,本年度はその基礎的検討を中心に研究を遂行した。まず,竹炭製造における竹乾留液抽出工程の確認を行った。徳島県阿南市における竹炭製造工程で抽出できる竹乾留液に着目し,蒸留工程を行い竹酢液を生成した。次に,竹酢液からエタノール化への物質変容を進めるべく,予備試験として原液である竹酢液の成分分析を実施した。このデータを基準データとし,今後の実験での生成物の分析データとの参照に用いることとした。さらに,この竹酢液に還元反応などの物質変容を進めるべく放射線の照射による物質変容を提案し,種々の放射線量を変えた竹酢液を作成して,成分変化を調査した。一次実験の結果として,ある特定成分の変化を確認でき,より詳細に試験条件を変えた二次実験を行うための知見を得た。また,緑化資材としての利用も検討し,竹繊維・竹チップ・故繊維との混合による緑化資材の成形工程について調査を行い,成形温度・成形圧について検討を行った。これらの成果により,竹酢液の物質変容反応の定量的評価ならびに竹微細構造の適用による緑化資材成形のための新技術創成のための基礎的知見を得ており,次年度への研究の礎が築けたものと考える。その成果の一部について学会発表も実施している。我が国では800万トン以上の放置竹林が存在し,森林資源の劣化に伴う地球温暖化防止機能の低下などが問題視されている.竹資源の有効活用を目指し,「石油,石炭,木材」といった主要資源枯渇化に対する新技術創出が本研究目的である.特に,放竹林問題の解決として竹炭製造技術に基づく竹のバイオエタノール化ならびに緑化資材の実現による竹資源の有効活用を目指し,研究を遂行したまず,竹を繊維形状として扱い複合化する事による緑化資材を考え,使用済み繊維(故繊維)ならびに熱可塑性樹脂を用いて複合化した試験片の作成を行い,機械的強度ならびに微視的界面組織観察を実施した.剛性・強度を向上するために金属細線をネット状にした構造とその最適積層配置構造を提案し,実験ならびにFEM解析により評価した.その成果の一部について学会発表にて報告したまた,生分解性樹脂との組み合わせにより環境対応型緑化材の作成を目指し,竹繊維・故繊維・生分解性樹脂からなる複合材料試験片の開発を行い,緑化資材成形のための新技術創成のための基礎的知見を得たさらに,竹炭製造技術により発生する竹酢液に着目し,竹酢液からエタノール化への物質変容を進めるべく,放射線の照射による物質変容を提案し,種々の放射線量を変えた竹酢液を作成して,成分変化を調査した.さらに,チップ状に粉砕した竹炭を用いてフィルターとしての機能を付与する物質変容試験にも着手しており,次年度継続して成分変化の調査を行う予定である我が国では800万トン以上の放置竹林が存在し,森林資源の劣化に伴う地球温暖化防止機能の低下などが問題視されている.竹資源の有効活用を目指し,「石油,石炭,木材」といった主要資源枯渇化に対する新技術創出が本研究目的である.特に,放竹林問題の解決として竹炭製造技術に基づく竹のバイオエタノール化ならびに緑化資材の実現による竹資源の有効活用を目指し,研究を遂行した.まず,竹を繊維形状として扱い複合化する事による緑化資材を考え,使用済み繊維(故繊維)ならびに熱可塑性樹脂を用いて複合化した試験片の作成を行った.特に,生分解性樹脂との組み合わせによる環境対応型緑化材を目指し,竹繊維・故繊維・生分解性樹脂からなる複合材料試験片を作成した.最外層に竹繊維を配置するサンドイッチ構造を提案し三点曲げ試験を実施した結果,剛性・強度は向上し,そのばらつきも低減することを確認した.これらの成果の一部を学会発表にて報告した.

さらに,竹炭製造技術により発生する竹酢液に着目し,竹酢液からエタノール化への物質変容を進めるべく,放射線の照射による物質変容を提案し,種々の線量を変えた竹酢液を作成し,成分変化を評価した.竹酢液の主成分である酢酸を基質としメタンを産生する菌株を調査し,これを用いて竹酢液を油脂化する系が存在することを確認した.
ＣＯ２レーザーを応用した歯根象牙質のアパタイトコーティング法の開発に関する研究

本研究により,波長9.3μmのレーザー照射は波長10.6μに比べて高い結晶性と耐酸性を示した。この結果は,溶融物の影響と考えられた.さらにとくにナノハイドロキシアパタイトを併用した象牙質面に対するおけるCO2レーザー照射は,たとえば高齢者の歯によく見られる露出歯根面の象牙質におけるアパタイトコーティングに非常に有効であることが判明した.ナノハイドロキシアパタイトを塗布し、波長9.3μmおよび波長10.6μmのCO2レーザーを用いて象牙質に照射した。これらを熔着耐久性を検討するため、30分間超音波洗浄をした各試料を走査電子顕微鏡(以下SEM)にてその表面の溶着状態を観察した。30分超音波洗浄を施すと、10.6μmmの2 Wでは,周囲のHAP粒子は脱落していたが中央部のナノHAP粒子は歯質にほとんど影響を与えずに熔融、熔着していた。しかしながら9.3μmでは周囲中央ともにナノHAP粒子は歯質にほとんど影響を与えずに熔融、熔着していた。これらの効果は、レーザーの象牙質への吸収効率がより高い9.3群に顕著に現れたものと考えられた。また各種レーザーにてナノアパタイトを象牙質に熔着後の象牙質における安定したレジンの接着性獲得を目的とし、今回は象牙質面に対するレジン添加型グラスアイオノマーセメント(RMGIC)の接着強さについて検討した。今回は1Gボンドプラス(G)、2フジライニング(FL)および3フジライニングボンドLC(FLC)の各処理を施し、クリアフィルAP-X(クラレノリタケデンタル)を填塞して、37°C蒸留水中24時間保管後、各群の接着強さを微小引張り試験とSEM観察により検討した。その結果、レーザー照射された象牙質面に対するレジンの接着性は、填塞された材料の機械的諸性質ならびにレーザー照射により生じた構造欠陥や熱変性層の影響を大きく被ることが明らかとなった。この結果は,溶融物の影響と考えられた.さらにとくにナノハイドロキシアパタイトを併用した象牙質面に対するおけるCO2レーザー照射は,たとえば高齢者の歯によく見られる露出歯根面の象牙質におけるアパタイトコーティングに非常に有効であることが判明した.象牙質に対する侵襲を少なくし、ナノHAPを効果的に熔着させる波長10.6μmのCO2の至適条件の策定を試み、以下の結果が示された。FT-IRではPO4のピークは、ナノHAP群、HAP群はL群と比べて高く、またE密度が高いほどそのピークは鮮明に分岐していた。一方、アミドのスペクトルは、ナノHAP群では2W、3Wで消失し、HAP群とL群では3Wで消失していた。一方,超音波洗浄を施すと、ナノHAP群、HAP群ともに熔着したアパタイト粒子は1 Wではほぼ脱落しており、3 Wではいずれも熔着していたが歯質に亀裂や炭化が著明に観察された。しかし2 WではHAP粒子は脱落していたがナノHAP粒子は歯質にほとんど影響を与えずに熔融、熔着していた。また30分超音波洗浄を行ったFT-IRではナノHAPの方がHAPと比し良好な結果が得られた。次に、象牙質の吸収特性を持つとされる波長9.3μmのCO2レーザー(以下9.3群)と、歯科治療で一般的に用いられている波長10.6μm (以下10.6群)のCO2レーザーを、各々同じ出力を複数設定して象牙質に照射したときの性状変化の差異について検討し、以下の結果が示された。9.3群では、いずれの出力(E密度)であっても中央部に熔融像が形成され、その程度はE密度が高いほうが著しく、一方10.6群では、本実験条件中のE密度が最も高いH群のみに、9.3 L群と同じような熔融像が出現する。9.3群では、いずれのE密度でも結晶性が高くなり、その程度はE密度が高いほど著しく、一方10.6群では、H群のみに9.3 L群と同程度の結晶性変化が出現する。9.3群では、E密度が最も低いL群でもCa溶出量は非照射群に比べて有意に少なく(p<0.01)、耐酸性が向上しているが、10.6群では、H群のみが9.3 L群とほぼ同等の耐酸性を示した。炭酸ガスレーザーをナノHAP塗布象牙質に照射すると、ナノHAPの方がHAPと比べ、低エネルギー照射で効率的に象牙質に熔着していることが明らかとなった。また、ナノHAPがHAPに比し、CO2レーザーのエネルギー吸収効率が高いため,歯質に影響を及ぼすことなく熔融、熔着していることが判明した。これらよりナノHAPをヒト抜去小臼歯歯根面に塗布し、2 WでCO2レーザー照射を行なうと、歯面に亀裂や炭化などの熱影響をあまり及ぼすことなく、アパタイトを比較的強固に熔着させうることができる可能性が判明した。

また、波長9.3μmと10.6μmのCO2レーザーを各々同じ出力と条件で象牙質に照射したところ、照射野の性状変化は、波長9.3μmの場合の方が、より低い出力で生じており、一般的に用いられている波長10.6μmのCO2レーザーに比べ波長9.μmの方が象牙質への吸収がより効率的であり、広範囲におよぶ炭化などの熱的な副作用を避けつつ、耐酸性を向上させるなどのさまざまな象牙質の処理に利用できる可能性が判明した。したがってレーザーの波長の相違による歯質の性状変化の差異を比較することにより、吸収性のより高い波長のレーザーを照射することで、効率良く歯質の改質に利用できる可能性が明らかとなった。前述した両波長で各々の照射条件にて照射したの試料を蒸留水中で30分間超音波洗浄および歯ブラシ摩耗試験を行い,レーザー照射されたナノHAPが試料面に残留する状態を走査電子顕微鏡にて観察を行う。また熔融後の照射野内および試験後の表面粗さも測定し、比較検討を行う。次いで、これらの試料表面をX線回折装置にて結晶粒子径の測定を行う。また、耐酸性を検討するため2.0M乳酸緩衝溶液pH4.0に浸潰させ、37°C恒温槽中に4時間静置させた試料浸潰後の脱灰溶液中のCaの溶出量を、原子吸光分光光度計を用いて検量法より測定を行う。さらに、ナノHAP塗布後のレーザー照射した試料のコンポジットレジンおよびレジン添加型グラスアイオノマーセメントを接着させた接着強さを測定する。さらに、炭酸ガスレーザーと同様の組織表面吸収型のレーザー(Er:YAGレーザー)などレーザーの波長を変化させ、ナノHAPの変化および、それが象牙質に熔着した後のコンポジットレジンおよびレジン添加型グラスアイオノマーセメントの接着性や審美性に関しても検討している。炭酸ガスレーザーにおける周囲機器およびナノHAP粉末はもちろんのこと摩耗試験や耐酸性試験の機器および薬品等に関して器具や機器に研究費を使用する。さらに接着試験に関する機器や器具等にも研究費の使用を検討している。
各種四チオン酸塩の合成とその酸化還元反応

四チオン酸イオンと種々含硫生理活性物質との酸化還元反応を紫外分光光度計を検出としたイオンクロマトグラフィ-(IC)や回転グラッシカ-ボン電極を指示電極としたボルタンメトリ-などから解析した。さらにシステインなど6種類のチオ-ル化合物をICや電流滴定法により定量する方法を確立した。また四チオン酸イオンの安定性やその定量法についても明らかにした。1.四チオン酸塩水溶塩は中性から酸性溶液中で安定であり、滴定剤として利用できることを明らかにした。2.四チオン酸カリウムの精度よい定量が塩酸基礎液中ヨウ素酸カリウムを滴定剤とした電流滴定法により可能であった。3.システイン、システインエチルエステル、ペニンシラミン、アミノエタチオ-ル(シスタミン)、グルタチオン還元型及びジチオストレイト-ルとの反応は、ジスルフィド又はスルフェニルチオ硫酸イオンとチオ硫酸イオンを生成し、チオ-ル化合物の構造によって異なることがボルタンメトリ-やIC法により明らかになった。3.四チオン酸イオンとの反応を用いることにより、上記化合物が比較的濃度の高い場合には電流滴定法やグルコン酸溶離液を用いたIC法によって、又低濃度の場合にはリン酸員素ニナトリウム-リン酸二水素ナトリウム溶離液を用いたIC法によって定量できることがわかった。又、IC法によるとジスフィドやアミノ酸の影響なく定穴できることも明らかになった。4.タンパク質であるナボアルブミン中のチオ-ル基が四チオン酸イオントの反応を用い、IC法により定量する方法の検討を続けている。以上の研究成果はチオ-ル化合物の特異的な酸化剤としての四チオン酸塩の有用性を高め、有害な水銀滴定法に代るタンパン質中の活性チオ-ル基の定量法としても利用できる可能性があり、無機工業化や工業分析化学の分野に広く貢献するものと考えられる。この成果は順次学会誌などに報告する予定である。前年度検討したグルコン酸溶離液では反応で生成するチオ硫酸イオンの定量に長時間を要し、また検出限界が高く低濃度までの分析が不可能であった。そこでこれらの欠点を解消する目的で、システイン、ペニシラミン、アミノエタンチオ-ル及びチオ-ル基を2個もつジチオスレイト-ルを選び、これらと四チオン酸カリウムとの酸化還元反応を利用し、低濃度までチオ硫酸イオンが定量できるリン酸二水素ナトリウム-リン酸水素二ナトリウム溶離液で、UV検出器を用いたイオンクロマトグラフィ-により短時間に定量する方法を確立した。1.上記化合物をリン酸水素二ナトリウム-リン酸二水素ナトリウム溶離液を用いたイオンクロマトグラフィ-により、分析時間16分程度で24×10^<-6>mol/l程度の低濃度まで分析が可能になった。2.不安定なチオ-ル化合物の標準液より作成した検量線を用いることなく、安定なチオ硫酸イオン標準液の検量線より定量でき、分析操作が簡素化された。3.本法の溶離液を用いた場合には、常に共存するアミノ酸やジスルフィド化合物は溶出時間が非常に短く、ほとんど影響なく定量できることが明らかになった。4.多数のタンパク質には応用できなかったが、四チオン酸イオンとの応用を用いてオボアルブミン中のチオ-ル基を定量する方法について検討している。以上の成果は四チオン酸塩のチオ-ル化合物の分析用試薬としての有用性を高め、高分子チオ-ル化合物すなわちタンパク質中のチオ-ル基の定量に応用できる可能性があることから、本法は有益な分析法として広く利用できるものと考えられる。
抑制性介在細胞の非シナプス結合におけるNR3A受容体選択的集積メカニズムの解明

脳機能を担う神経回路の発達においてNMDA型グルタミン酸受容体NR3A(GluN3A)は重要な役割を持つが、発現部位やその分子機構に不明な点が多く解明が期待されている。研究代表者はH29年度から開始した基課題において、NR3A受容体は他の受容体とは全く異なり、特定の入力経路・細胞の非シナプス性結合に選択的に集積することを見出した。2年目となるH30年度は、研究代表者が、受け入れ先であるYale大学の研究室に滞在して共同研究を行った。具体的には複合体構造をとるタンパク質および膜タンパク質複合体の大きさや分子種を調べるために有用な手法であるBN-PAGE法や免疫沈降法などの生化学的手法を用いた複合体解析により、NR3A受容体複合体の構成分子の同定に取り組んだ。その結果、NR3AチャネルのアセンブリにはNR1サブユニットが必須であることがわかったが、共局在するKv4.3は複合体形成には関与していないことが明らかになった。またNR1コンディショナルノックアウトマウスにおいてはNR3A受容体の特徴的な集積が認められないことがわかった。また、このNR1コンディショナルノックアウトマウスにアデノ随伴ウイルス(AAV)を用いてNR1を導入することにより、NR3Aの選択的集積が回復することも明らかとなった。今後はNR3Aの変異体を作成し、マウス小脳に導入して、NR3A受容体選択的集積に重要な機能ドメインの同定しや機能変化を検討する予定である。予定していた解析を行い、結果を得ることができた。内定年度:2017NMDA型グルタミン酸受容体NR3A(GluN3A)は、脳機能を担う神経回路の発達において重要な役割を持つが、その発現部位や分子機構には不明な点が多く、解明が期待されている。平成29年度から開始した基課題において、NR3A受容体は他の受容体とは全く異なり、特定の入力経路・細胞の非シナプス性結合に選択的に集積することを見出した。具体的には小脳登上線維ー抑制性介在ニューロン間の非シナプス性結合と、大脳皮質や海馬のソマトスタチン陽性抑制性介在ニューロンに選択的に強く発現している。予備実験で得られた結果からは、NR3A受容体の選択的局在は、未知の構成分子・結合分子により制御され、正常な神経回路発達に寄与している可能性が強く示唆された。この選択的局在や集積を可能にする分子機構を明らかにすることは、生物学的重要性が高いが、NR3A受容体のような膜蛋白質の複合体解析や細胞膜への局在分子機構の同定は専門性と難易度が高いため、申請者単独で効率的に成果をあげることはほぼ不可能である。そこで本研究では、これまでに数々の受容体複合体の構成分子を同定し、受容体局在や活性の調節機構を明らかにしてきた米国Yale大学医学部・Susumu Tomita教授との共同研究によりNR3A受容体の選択的集積機構の解明を目指す。この研究の発展から、異なる神経細胞間の識別や神経回路形成の分子基盤の解明に寄与することも期待される。現在までに、海外共同研究先で当該研究を行う環境整備が完了した。さらにNR3A受容体と関連分子・受容体を共発現させた細胞を用いて生化学的手法による解析と電気生理学的解析に着手した。基課題の成果を元に、海外受入れ先の研究者と相談して研究計画を立案した。当該年度末から共同研究先に滞在し、研究環境の整備が終了し、生化学的解析を開始しているので順調な進捗であると言える。NR3A受容体がどのようなチャネルを形成しているかに関して、発現細胞を用いた電気生理学的解析を行う。また、生化学解析手法を駆使して、NR3A受容体の選択的局在に必要な分子の同定を進める。

今後はNR3Aの変異体を作成し、マウス小脳に導入して、NR3A受容体選択的集積に重要な機能ドメインの同定しや機能変化を検討する予定である。
ナノチューブナノピンセットによるナノ物質の電気的光学的特性計測システムの開発

本研究ではナノピンセットにナノ物質の搬送だけでなく、ナノ物質からの発光計測またはそれへの局所的な光照射が可能な機能を持たせることで機能の複合化をおこない,さらに高度なナノツールを構築することを目的とし行った.1走査型電子顕微鏡(SEM)内にマニピュレーターを組み込んだ「ナノファクトリー」を駆使し一本のナノチューブを目的とするナノツールへと加工するナノ領域でのプロセス技術の開発を行った.その結果,多層ナノチューブの通電加熱による加工が非常に有用であり,ナノチューブの先鋭化,長さ調節,多層ナノチューブの一層一層の加工等(剥離,引き抜き等)が可能なった.これらに付随して,多層ナノチューブの層間に働く力や,層間の電気伝導特性の測定等,多層ナノチューブの基礎物性について明らかにした.2光学的特性の測定系をナノファクトリーに設置することでin situでの測定を可能とした.その結果,一本のナノチューブの通電加熱時に,その可視域における発光を観測し到達温度(2500K程度)の測定に成功した.同時に外部電界を加えることで熱電子放出が可能であることも確認した.このようにナノチューブを通電加熱することで光ファイバー等の照射系無しで1本のナノチューブと同スケールの微小白色光源や熱源,熱放出電子源として用いることが出来ことを見いだした.3電気伝導の測定のための接触抵抗に関しての基礎データの集積と電子線照射を用いた向上方法を提案した.また,これらのナノツールを原子間力顕微鏡へ搭載するための力ピックアップに関する検討を行った.ナノ光源実現へ向けナノスケールの石英ノズル先端へのループ状のナノチューブ取り付けに成功し,それからの発光スペクトルの測定と到達温度の同定に成功した.本研究ではナノピンセットにナノ物質の搬送だけでなく、ナノ物質からの発光計測またはそれへの局所的な光照射が可能な機能を持たせることで機能の複合化をおこない,さらに高度なナノツールを構築することを目的とし行った.1走査型電子顕微鏡(SEM)内にマニピュレーターを組み込んだ「ナノファクトリー」を駆使し一本のナノチューブを目的とするナノツールへと加工するナノ領域でのプロセス技術の開発を行った.その結果,多層ナノチューブの通電加熱による加工が非常に有用であり,ナノチューブの先鋭化,長さ調節,多層ナノチューブの一層一層の加工等(剥離,引き抜き等)が可能なった.これらに付随して,多層ナノチューブの層間に働く力や,層間の電気伝導特性の測定等,多層ナノチューブの基礎物性について明らかにした.2光学的特性の測定系をナノファクトリーに設置することでin situでの測定を可能とした.その結果,一本のナノチューブの通電加熱時に,その可視域における発光を観測し到達温度(2500K程度)の測定に成功した.同時に外部電界を加えることで熱電子放出が可能であることも確認した.このようにナノチューブを通電加熱することで光ファイバー等の照射系無しで1本のナノチューブと同スケールの微小白色光源や熱源,熱放出電子源として用いることが出来ことを見いだした.3電気伝導の測定のための接触抵抗に関しての基礎データの集積と電子線照射を用いた向上方法を提案した.また,これらのナノツールを原子間力顕微鏡へ搭載するための力ピックアップに関する検討を行った.ナノ光源実現へ向けナノスケールの石英ノズル先端へのループ状のナノチューブ取り付けに成功し,それからの発光スペクトルの測定と到達温度の同定に成功した.新しいナノプロセッシングツールとして炭素ナノチューブ(以下ナノチューブ)をアームにもつナノピンセットを開発してきた。本研究ではナノピンセットの基台部が光ファイバーとしたナノスケール領域での電気的光学的なローカルプローブとしてナノピンセットの製作法の確立とこれを用いたシステムを開発することを目的とする。1.ナノピンセット製作プロセスの最適化走査型電子顕微鏡(SEM)に独立した3つのマニピュレータをもつナノファクトリーにより実験を行った。ナノファクトリー内でナノピンセットアームとなるナノチューブを光ファイバー上に配した電極へ固定する時、ナノファクトリー内で、ナノチューブを電極に接触した後その界面に電子ビーム照射による非晶質カーボン薄膜を局所的に堆積する。さらに2端子間に数Vの電圧を印加し、数μAの電流を流すことで、接触部での電力消費による発熱ために接触が改善した。また、試料室内の気層反応を調べるための質量分析器を設置した。2.ナノファクトリーにおける光検出・照射系の構築ナノファクトリーの試料室外へ光ファイバーを取り出すことが出来きるようにポートを設けた。さらに、ナノファクトリー外へ導出したファイバー端に分光器およびXeアークランプ光源による光照射系、受光系はランプ光源に代えて超高感度冷却CCDシステムを配し、微弱光の分光測定が可能な系を構築した。受光系のテストはナノチューブの過剰通電による輻射発光の観測で行った。まず、一本のナノチューブの過剰通電時に発光が起こることを確認した。これはナノスケールの白熱光源として応用可能である。さらに、一本のナノチューブの輻射発光スペクトルから過剰通電中のナノチューブの温度は2000度に達することが明らかになった。1.圧電応答検出型AFMへの改造ガラスロッドを基盤としたナノピンセットをAFMに組み込む時の探針の力検出には水晶振動子にナノピンセットを取り付け、水晶振動子の圧電応答の周波数変位から力を検出する方法とした.

第1にナノピンセットを具備した圧電応答検出型のAFMの動作確認及び回路の最適化を行い動作の確認を行った.ベースとなるAFMは現有であるが排気系はターボ分子ポンプのみである。このため、超高真空中の清浄表面でナノピンセットを動作できるようにイオンポンプの排気系を追加した.2.ナノ物質の電気的光学的特性測定ナノファクトリー内での測定電流注入-発光分光測定モードに関しては様々なナノチューブを候補とし、電界を印加し測定する。ナノチューブへ電流を注入し発光スペクトルを測定した.詳細な発光スペクトルの解析から熱輻射スペクトルに可視領域にもう一つの発光ピークが重畳していることを発見した.さらに,多層ナノチューブの昇華に伴う直径の減少によりピークが短波長側にシフトすることを見いだした.これは,発光の起源がナノチューブのバンド構造に起因することを支持している.AFMにおける測定ピンセット先端に銀や金のナノ粒子を保持し、表面プラズモン励起のナノチューブからのラマン散乱を評価するための光学系の構築を行った.また,光ファイバー先端に設けたピンセットを閉じたさいの機械的強度の定量的な評価を行い閉じたピンセットが開いている時よりも強度が数倍高いことを実験的にも計算的にも評価し実用に堪えうること確認した.3.その他付随する重要な発見ナノチューブへのナノマニピュレーションによるナノプロセッシング技術の向上によりナノチューブの層間滑りに伴う抵抗変化を見いだした.これはナノ変位センサーとして応用可能である.
レーザ照射下イオンスパッタリング過程,電子-正孔プラズマの役割

イオンスパッタリングの原子過程に電子的励起状態の寄与が指適されている。本研究の目的は半導体表面からのスパッタリング過程に対して、高密度電子・正孔プラズマが果す役割を解明することである。我々は、レーザーとイオンビームの同時照射により、制御された電子正孔プラズマ下でのイオンスパッタリングを行い、スパッタ2次イオンや中性原子の収量を正確に測定する。本年度は、レーザーとイオンビームの同時照射が行え、かつ、四重極質量分析計が真空槽内で回転でき角度分解飛行時間分布の測定できる装置の製作を行った。装置の構成は、(1) 400mmφの超高真空チャンバーに回転テーブルを搭載し、四重極質量分析計を固定する、(2)イオンビームは加速電圧がOVから4KVまでの可変型、ビーム径は0.5【mm^2】程度である、(3)オージェ電子分光が行える、(4)真空排気は、液体チッソトラップと油拡散ポンプ及び、チタンサブリメーションポンプにより行い【10^(-11)】Torr台を目指す、から成り立っている。現在、装置の部品は全て出来ており、四重極質量分析計の電波配線、オージェ装置の調整、イオンビームの調整を行っている。装置の立ち上げと同時に、現在稼動中のレーザースパッタリングの装置を用いて、純粋に電子・正孔プラズマ状態からのスパッター過程の研究を行った。GaP,GaAs,GaN等の化合物半導体に於いて、高密度電子・正孔プラズマ下では、非金属原子の二量化が、固相一気相間の相転移を誘起し、脱離が生ずることが判明してきた。又、放出される粒子は極角θを変化させたとき、収量や運動エネルギー、速度分布等に著しく大きな変化を来した。これらは、脱離時の粒子間相互作用、表面との相互作用を反映していると理解された。
乳酸菌由来の不飽和脂肪酸代謝産物による皮膚免疫修飾作用の解明

代表的皮膚疾患である、尋常性乾癬モデルにおける、乳酸菌由来(Lactobacillus plantarum)の不飽和脂肪酸代謝産物の効果検討を行った。イミキモド誘発性尋常性乾癬様皮膚炎モデルマウスを用いてリノール酸およびαリノレン酸よりそれぞれ代謝産生される水酸化脂肪酸(HYA, αHYA)オキソ脂肪酸(KetoA,αKetoA)の効果を検討した。その結果、これらの4種類の不飽和脂肪酸代謝産物のうち、αKetoAについてのみ、容量依存性の耳介厚抑制効果を認めた。どのようなメカニズムで尋常性乾癬モデルに影響するかを明らかにするために、まず、ヘマトキシリンエオジン染色にて皮膚組織の観察を行った。好中球やリンパ球といった、炎症細胞浸潤はαKetoA投与群でも同様に認めたが、表皮の肥厚についてはαKetoA投与群において優位に抑制されていることがわかった。次に、フローサイトメトリーを用いて、マウス尋常性乾癬の病態形成に重要と考えられている、好中球およびIL-17A産生γδ細胞等の炎症細胞浸潤を確認した。その結果、αKetoA投与群でも、コントロール群と比較して同程度の好中球およびIL-17A産生γδ細胞の浸潤、IL-17A産生を認めた。これらの結果からは、αKetoAが尋常性乾癬の中心となる病態には抑制効果を示していないものの、その下流となる表皮肥厚に対しては抑制効果を示す可能性が示唆された。病態の下流である表皮の肥厚が抑制されている可能性が示唆されましたが、尋常性乾癬の病態形成の中心と考えられている炎症細胞浸潤・サイトカイン産生への関与は認められなかったため、やや遅れていると考える。αKetoAの作用メカニズムをさらに明らかにするために、RT-PCRにて尋常性乾癬の病態、表皮肥厚に関与していると考えられているサイトカインおよびケモカインの産生を評価検討している。加えて、フローサイトメトリーを用いて、表皮肥厚に関与していると考えられているIL-22の産生細胞数の測定および表皮増殖の評価を行う予定である。DC1応募時に、研究期間中に以下の項目の達成を目的とした。1.接触皮膚炎モデルマウスにおけるHYA・KetoAの炎症抑制作用の検証(平成28年度)2.HYA・KetoAのターゲット細胞の同定と炎症抑制作用の分子メカニズムの解明(平成28、29年度)3.HYA・KetoA投与時の免疫細胞の動態変化・細胞同士の相互作用のイメージング(平成28、29年度)4.アトピー性皮膚炎、尋常性乾癬モデルマウスにおけるHYA・KetoAの炎症抑制作用の解明(平成30年度)以下にそれぞれの目的に対する実施状況ならびに追加研究項目6の成果を示す。尚、2-4に関しては1において有意な結果が得られなかったため実施できていないため省略する。1.接触皮膚炎モデルマウスにおけるHYA, KetoAの炎症抑制作用の検証...リノール酸より代謝産生されるHYA、KetoA、の接触皮膚炎モデルにおける効果を検討した。HYA投与群においては耳介厚のわずかな低下傾向は認めたが、IFN-gの産生能については差を認めなかった。投与量の増加、投与方法の変更(腹腔内投与、直接塗布)など条件検討を行ったが、いずれも有意な実験結果は得られなかった。よってマウス接触皮膚炎モデルにおけるHYA、KetoAの炎症抑制作用は明らかでないと考えた。6.尋常性乾癬モデルにおける乳酸菌由来の不飽和脂肪酸代謝産物の効果検討...リノール酸およびαリノレン酸よりそれぞれ代謝産生されるHYA、KetoA、αHYA、αKetoAのイミキモドによる尋常性乾癬様皮膚炎モデルにおける効果を検討した。4種類の不飽和脂肪酸代謝産物のうち、αKetoAを投与した群においてのみ、耳介厚増加の有意な抑制効果を認めた。加えて臨床所見としても他の群に比べて、紅斑、鱗屑の程度が減少していた。さらにαKetoAの耳介肥厚抑制効果は容量依存性であることがわかった。乳酸菌由来の不飽和脂肪酸代謝産物による皮膚免疫修飾作用の解明について研究を進めたが、当初期待されていた接触皮膚炎モデルにおける乳酸菌由来不飽和脂肪酸代謝産物の抗炎症作用は明らかではなかった。そのため、別の皮膚炎モデルである尋常性乾癬モデルにおいて検討を行い、αリノレン酸由来のαKetoAが尋常性乾癬モデルにおいて皮膚炎の抑制効果を示唆する結果を得た。現在はその分子メカニズムについて検討を行っている。以上よりやや遅れていると評価した。次に、フローサイトメトリーを用いて、マウス尋常性乾癬の病態形成に重要と考えられている、好中球およびIL-17A

産生γδ細胞等の炎症細胞浸潤を確認した。その結果、αKetoA投与群でも、コントロール群と比較して同程度の好中球およびIL-17A産生γδ細胞の浸潤、IL-17A産生を認めた。これらの結果からは、αKetoAが尋常性乾癬の中心となる病態には抑制効果を示していないものの、その下流となる表皮肥厚に対しては抑制効果を示す可能性が示唆された。病態の下流である表皮の肥厚が抑制されている可能性が示唆されましたが、尋常性乾癬の病態形成の中心と考えられている炎症細胞浸潤・サイトカイン産生への関与は認められなかったため、やや遅れていると考える。αKetoAが尋常性乾癬モデルにおいてどのように抑制作用を示しているのか、メカニズムを解明するために、皮膚組織の観察(表皮肥厚や好中球などの炎症細胞浸潤の評価)および、免疫細胞の数や活性化の程度の変化、IL-17、IL-22などの乾癬特異的な各種サイトカインの産生変化を評価を予定している。αKetoAの作用メカニズムをさらに明らかにするために、RT-PCRにて尋常性乾癬の病態、表皮肥厚に関与していると考えられているサイトカインおよびケモカインの産生を評価検討している。加えて、フローサイトメトリーを用いて、表皮肥厚に関与していると考えられているIL-22の産生細胞数の測定および表皮増殖の評価を行う予定である。