hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
層状ペロブスカイト型プロトン導電性固体電解質の合成と評価

中温度領域での水素-酸素燃料電池動作を目的として、プロトン導電性固体電解質H_2La_2Ti_3O_<10>および、(NH_4)_2SiP_4O_<13>を合成し、固体高分解能NMRを用いて^1H-CRAMPSおよび、T_2測定を行い、結晶中のプロトンの存在状態と可動性、プロトンの挙動について評価を行った。層状ペロブスカイト構造のK_2La_2Ti_3O_<10>を希硝酸中でイオン交換して得たH_2La_2Ti_3O_<10>は250°Cまで安定であり、^1H-CRAMPS測定では、5.3,8.9,11.9ppmのピークが見られた。FID波形から求めたT_2は200μsと30μsの二つの時定数があり、TGAの結果等から、前者は11.9ppmのピークに対応することが推測された。後者の短いT_2は8.9ppmのピークに対応しており、水素濃淡電池を構成した場合に300°C付近においても水素濃度に追従した超電力を示した。一方、(NH_4)_2SiP_4O_<13>は6.9ppm付近にアンモニウムイオン特有の一つのピークのみが見られ、18μsの短いT_2をもつにもかかわらず、良好なプロトン導電性が確認できた。イオン交換処理によって得られた層状ペロブスカイト構造はプロトン導電性を示し、T_2がその指標となることが確認できた。アンモニウム型のプロトン伝導については、T_2は可動性の指標とはならず、アンモニウムイオン相互の結晶構造的な配置に依存することが判った。
慢性呼吸不全に抗ミトコンドリア抗体の及ぼす影響～陽圧呼吸からの離脱を目指して～

高二酸化炭素血症を伴う呼吸不全患者に対し、非侵襲的陽圧換気療法(NPPV)で換気補助を行うことで在宅で必要な医療が受けられ、患者の日常生活動作(ADL)や生活の質(QOL)の向上を図ることができる。しかし、慢性期の導入ではほとんどの症例でNPPV離脱困難であり、大きな課題である。2012年に抗ミトコンドリア抗体陽性の炎症性筋疾患という疾患概念が初めて報告され、重篤な呼吸筋障害によりNPPVを必要とするが、治療で改善する例が多いとされる。申請者は適切な診断と治療により、NPPVの離脱が可能であり、予備研究にて慢性呼吸不全の原因として抗ミトコンドリア抗体が多くの症例で影響している可能性を報告した。NPPVの離脱が可能な疾患である抗ミトコンドリア抗体陽性の炎症性筋疾患が慢性呼吸不全患者の中でどの程度いるのか明らかにするため、新潟大学医歯学総合病院、新潟県内の関連医療機関による多施設共同研究を実施する。すでにNPPVを使用して慢性呼吸不全患者や、将来NPPV導入が危惧される低換気による高二酸化炭素血症、肺活量低下症例を対象に、抗ミトコンドリア抗体を測定し、陽性率を調査する。最終的に慢性呼吸不全に対する抗ミトコンドリア抗体の陽性率を横断的調査により明らかにするとともに、NPPVの離脱数、導入数、回避数、高二酸化炭素血症、肺活量の推移について縦断的に解析し、慢性呼吸不全と抗ミトコンドリア抗体の関係を明らかにすることで、NPPVの離脱・回避への貢献していく方針である。当初は平成31年度までに新潟大学医歯学総合病院、魚沼基幹病院、西新潟中央病院、新潟臨港病院、新潟市民病院、新潟医療センター、佐渡総合病院、長岡赤十字病院、立川綜合病院、長岡中央綜合病院、新潟県立中央病院、上越総合病院にて研究開始する予定であったが、それ以外にもあがの市民病院、済生会新潟病院、南部郷総合病院、新潟県立松代病院から協力を取り付け、調査対象を広げている。すでにNPPVを使用して慢性呼吸不全患者32例、将来NPPV導入が危惧される低換気による高二酸化炭素血症、肺活量低下症例に対しては36例を組み込み、抗ミトコンドリア抗体を測定し、陽性率の調査を行っており、おおむね順調に進展している。NPPVの離脱が可能な疾患である抗ミトコンドリア抗体陽性の炎症性筋疾患が慢性呼吸不全患者の中でどの程度いるのか明らかにするため、新潟大学医歯学総合病院、新潟県内の関連医療機関による多施設共同研究を継続、拡大する。平成29-30年度に調査を行った症例の追跡調査を行うとともに、新規に対象となる症例の調査を行う。NPPVからの離脱にどの程度、抗ミトコンドリア抗体が影響を与えるかについては、新潟大学医歯学総合病院、魚沼基幹病院、西新潟中央病院、新潟臨港病院、佐渡総合病院、あがの市民病院、済生会新潟第二病院、南部郷総合病院、新潟市民病院、新潟医療センター、長岡赤十字病院、立川綜合病院、長岡中央綜合病院、新潟県立中央病院、上越総合病院、新潟県立松代病院において調査継続する予定である。NPPV使用患者、呼吸筋障害による低換気が疑われる患者を対象に、これらの患者に書面で同意を得た上で、抗ミトコンドリア抗体、動脈血ガス分析を含む検査結果など患者情報を収集する。さらに現在の抗ミトコンドリア抗体、抗ミトコンドリアM2抗体を測定し、陽性率を調査する。

当初は平成30年度までに新潟大学医歯学総合病院、魚沼基幹病院、西新潟中央病院、新潟臨港病院にて研究開始する予定であったが、それ以外にも佐渡総合病院、あがの市民病院、済生会新潟第二病院、南部郷総合病院、新潟市民病院から協力を取り付け、調査対象を広げている。すでにNPPVを使用して慢性呼吸不全患者28例、将来NPPV導入が危惧される低換気による高二酸化炭素血症、肺活量低下症例に対しては29例を組み込み、抗ミトコンドリア抗体を測定し、陽性率の調査を行っており、おおむね順調に進展している。高二酸化炭素血症を伴う呼吸不全患者に対し、非侵襲的陽圧換気療法(NPPV)で換気補助を行うことで在宅で必要な医療が受けられ、患者の日常生活動作(ADL)や生活の質(QOL)の向上を図ることができる。しかし、慢性期の導入ではほとんどの症例でNPPV離脱困難であり、大きな課題である。2012年に抗ミトコンドリア抗体陽性の炎症性筋疾患という疾患概念が初めて報告され、重篤な呼吸筋障害によりNPPVを必要とするが、治療で改善する例が多いとされる。申請者は適切な診断と治療により、NPPVの離脱が可能であり、予備研究にて慢性呼吸不全の原因として抗ミトコンドリア抗体が多くの症例で影響している可能性を報告した。NPPVの離脱が可能な疾患である抗ミトコンドリア抗体陽性の炎症性筋疾患が慢性呼吸不全患者の中でどの程度いるのか明らかにするため、新潟大学医歯学総合病院、新潟県内の関連医療機関による多施設共同研究を実施する。すでにNPPVを使用して慢性呼吸不全患者や、将来NPPV導入が危惧される低換気による高二酸化炭素血症、肺活量低下症例を対象に、抗ミトコンドリア抗体を測定し、陽性率を調査する。最終的に慢性呼吸不全に対する抗ミトコンドリア抗体の陽性率を横断的調査により明らかにするとともに、NPPVの離脱数、導入数、回避数、高二酸化炭素血症、肺活量の推移について縦断的に解析し、慢性呼吸不全と抗ミトコンドリア抗体の関係を明らかにすることで、NPPVの離脱・回避への貢献していく方針である。当初は平成31年度までに新潟大学医歯学総合病院、魚沼基幹病院、西新潟中央病院、新潟臨港病院、新潟市民病院、新潟医療センター、佐渡総合病院、長岡赤十字病院、立川綜合病院、長岡中央綜合病院、新潟県立中央病院、上越総合病院にて研究開始する予定であったが、それ以外にもあがの市民病院、済生会新潟病院、南部郷総合病院、新潟県立松代病院から協力を取り付け、調査対象を広げている。すでにNPPVを使用して慢性呼吸不全患者32例、将来NPPV導入が危惧される低換気による高二酸化炭素血症、肺活量低下症例に対しては36例を組み込み、抗ミトコンドリア抗体を測定し、陽性率の調査を行っており、おおむね順調に進展している。NPPVの離脱が可能な疾患である抗ミトコンドリア抗体陽性の炎症性筋疾患が慢性呼吸不全患者の中でどの程度いるのか明らかにするため、新潟大学医歯学総合病院、新潟県内の関連医療機関による多施設共同研究を継続、拡大する。平成29年度に調査を行った症例の追跡調査を行うとともに、新規に対象となる症例の調査を行う。
ラットの走行行動の維持メカニズムへの内因性オピオイドの関与について

1.ラットの回転輪走行行動に及ぼすナロキソン投与の効果平成12年度に研究したIso(1996)で発見した、強化を無くした状況でも走り続けるという異常な回転輪走行行動をラットに学習させた後、ナロキソン(オピオイド拮抗薬)を投与し、その行動抑制効果を確認した。そしてそのようなナロキソンによる行動抑制効果は、学習性ではない自由走行や、回避行動としての走行行動では見られないことを示した。この成果は第65回日本心理学会(2001.11.7-9)で発表した。2.マウスのactivity stress実験平成12年度後半から13年度に研究した。上記の走行行動によく似た異常行動であるactivity-stressについてマウスを用いて検討した。第一実験では、C57BLとBALB/cの2系統のマウスを用いて、空腹によって走行行動が強められた結果、胃潰瘍や副腎の肥大などストレス症状が強められるactivity stress効果について検討した。単に絶食させた動物よりも回転輪走行を許された動物にストレス効果は強く発現し、その効果はC57BLマウスよりも情動性が高いBALB/cマウスに強く見られた。この課題は過労死や思春期やせ症の動物モデルとも考えられており、この成果は第61回日本動物心理学会(2001.9.23-24)で発表した。さらに第2実験として、C57BLマウスを用いて、activity-stressの発達過程についてストレスの日を追って検討した。ストレス病理効果は3日間にわたって段階的に進行し、マウスは死亡するまで過剰な走行反応を示すことが明らかとなった。この成果は第113回関西心理学会(2001.10.28)で発表した。現在、これらの成果をまとめて、日本行動科学学会誌「行動科学」に投稿中である。ラットやマウスなどのゲッ歯類は、行動することにより何ら利益がなくても、また場合によっては過剰に行動することが生命の維持にマイナスであっても走行行動を強く維持する。人でもマラソンやトライアスロンなど過酷な競技の選手は命の危険さえ顧みずに競技に参加する。また、サラリーマンの中には働き中毒と呼ばれるほど長時間労働を厭わない人がおり、その結果死亡することさえある。このような生命の維持にマイナスであるにもかかわらず、強く維持される行動の強化メカニズムをラットとマウスの行動モデルを用いて検討した。第1実験では、粒餌強化子を報酬として回転輸走行行動を学習させた後、強化を無くした状況で走り続けるラットに、ナロキソン(オピオイド拮抗薬)を投与し、その行動抑制効果を確認した。つまり、動物の走行行動を維持するメカニズムの一部に内因性オピオイドによる強化効果が含まれていることを示している。この成果は第65回日本心理学会(2001.11.7-9)で発表する。第2実験では、C57BLとBALB/cの2系統のマウスを用いて、空腹によって走行行動が強められた結果、胃潰瘍や副腎の肥大などストレス症状が強められるactivity stress効果について検討した。この課題は過労死や思春期やせ症の動物モデルとも考えられており、この成果は第61回日本動物心理学会(2001.9.23-24)で発表する。さらに現在、浸透圧ポンプを用いて長期間ナロキソンを投与し、そのactivity stress抑制効果について検討を始めた。

平成12年度には、Iso(1996)で発見した、強化を無くした状況でも走り続けるという異常な回転輪走行行動をラットに学習させた後、ナロキソン(オピオイド拮抗薬)を投与し、その行動抑制効果を確認した。そしてそのようなナロキソンによる行動抑制効果は、学習性ではない自由走行や、回避行動としての走行行動では見られないことを示した。つまり、動物はさまざまな目的によって走行行動を行うが、異常な走行行動を維持するメカニズムの一部に内因性オピオイドによる強化効果が含まれていることを示している。この成果は第65回日本心理学会(2001.11.7-9)で発表した。平成13年度には、上記の走行行動によく似た異常行動であるactivity-stressについて検討した。第一実験では、C57BLとBALB/cの2系統のマウスを用いて、空腹によって走行行動が強められた結果、胃潰瘍や副腎の肥大などストレス症状が強められるactivity stress効果について検討した。単に絶食させた動物よりも回転輸走行を許された動物にストレス効果は強く発現し、その効果はC57BLマウスよりも情動性が高いBALB/cマウスに強く見られた。この課題は過労死や思春期やせ症の動物モデルとも考えられており、この成果は第61回日本動物心理学会(2001.9.23-24)で発表した。さらに第2実験として、C57BLマウスを用いて、activity-stressの発達過程についてストレスの日を追って検討した。ストレス病理効果は3日間にわたって段階的に進行し、マウスは死亡するまで過剰な走行反応を示すことが明らかとなった。この成果は第113回関西心理学会(2001.10.28)で発表した。現在、これらの成果をまとめて、日本行動科学学会誌「行動科学」に投稿中である。
生体情報伝達機能の発現機構と新機能材料の設計

生体の分子情報伝達機能を分子レベルで理解し、それに基づいて生体システムが有する分子情報伝達機能を具備した新機能材料の創製を推進することを目的として、3種類の分子情報伝達を重点に研究が進展し、次の諸成果が得られた。1.相澤は、神経細胞の接合部であるシナプス前膜の機能を代行できる新材料を目的とし、神経伝達物質を電気刺激放出する分子インターフェイスを実現した。とくにPートルエンスルホン酸塩共存下で合成されたポリピロール膜がグルタミン酸を迅速に電気刺激放出することを明らかにし、人工シナプスを第一ステップを達成した。さらに、酵素機能および細胞機能を電気制御できる新規分子インターフェイスを創製した。2.蛯名は、ヒトインスリン受容体cDNAのクローニングを行いその一次構造を決定するとともに、ヒトインスリンcDNAを使い、異種動物細胞内で活性ある受容体を発現させることに成功した。さらにインスリン様細胞増殖因子(IGFー1)受容体とインスリン受容体との2種類の人工キメラ受容体をcDNA上で作製し、動物細胞内で発現した。3.松岡は、植物細胞の分子情報伝達機能の解明を目的とし、タバコ(Nicotiana tabacum"Xanthi nc")の葉のCO_2ガスに対する応答機構を明らかにした。さらに、種々の勾い分子が存在すると、勾い分子濃度がppbオーダーにもかかわらず、CO_2ガスに対する応答パターンが変化することを見出している。4.筏は、情報伝達機能を担う生体成分と高分子材料との相互作用の評価を目的とし、マクロファージについて、接触角が異なる種々の高分子フィルム表面でのマクロファージ付着率、インターロイキン1産生能を測定し、材料表面と細胞との相互作用を明らかにした。
バイオインフォマティクス技術を用いた歯髄創傷治癒に基づく覆髄剤の開発

平成30年度の研究実施計画に基づき、象牙質・歯髄複合体の創傷治癒を促進するタンパクが歯髄のどの分子と相互作用をもち、効果を発揮するのかを明らかにすることを目的として、歯髄におけるターゲット分子の検索ならびに、そのタンパク由来の機能ペプチドの構造検索を継続しておこなった。これまで一連の研究においてわれわれが見出した、歯髄の創傷治癒を促進する効果をもつ可能性があるタンパクである、Protein S100A7およびProtein S100A8が歯髄組織中のどの分子と相互作用しているかを検討するために、Pull-down assayにて検討をおこなった。ラット歯髄由来初代培養細胞を超音波にて破砕し細胞内のタンパクを抽出後、それらのタンパクと作用をする可能性のある候補タンパクを添加して共培養をおこない、SDS-PAGEにて観察されたタンパクについて質量分析法(LC-MS/MS)を用いて、ターゲット分子の検索をおこなった。その結果、いくつかのターゲット候補タンパクが得られた。また、歯髄創傷治癒促進効果をもつ候補タンパクであるProtein S100A7およびProtein S100A8のアミノ酸配列についてアライメント解析をおこない、さらに他のS100ファミリータンパクについても同様にアライメント解析をおこなって、各タンパクに保存されている配列ならびに機能部位である可能性があるペプチド候補を決定し、それらのペプチドを用いたペプチドアレイ法による解析をおこなった。その結果、いくつかのペプチドがヒト歯髄幹細胞のALP活性を上昇させることが明らかとなった。現在ペプチドアレイの結果の検証実験ならびにそれらのペプチドが実際に象牙質・歯髄複合体の創傷治癒を促進するかについてのラットを用いた覆髄実験をおこなっている。歯髄創傷治癒促進作用を持つペプチドおよび歯髄におけるターゲット分子の検索をおこなってきたが、平成29年度に実施していた方法を変更したことに伴い、動物実験まではすすめることができず、実験計画の進捗としてはやや遅れている。平成31年度は、ペプチドアレイ法により得られた歯髄創傷治癒を促進する可能性のあるペプチドを覆髄剤として用いた動物実験を予定している。また、動物実験で良好な結果が得られた場合には、結果が良好であったペプチドを用いてそのメカニズムを解析するためのin vitroの実験も計画している。さらに、歯髄におけるターゲット分子についても絞り込みを進め、ターゲット分子候補と上記のペプチドが相互作用をするかを検証するため、Pull-down assayを実施予定である。平成29年度の研究実施計画に基づき、象牙質-歯髄複合体の創傷治癒を促進するタンパクの機能ドメインの分類、検索ならびにラットを用いた動物実験系にて覆髄実験をおこなった。1.これまで一連の研究においてわれわれが見出した、歯髄の創傷治癒を促進する効果をもつ可能性があるタンパクである、Tissue Inhibitor of Metalloproteinase 1 (TIMP1)、Prolactin-inducible Protein (PIP)、Junction Plakoglobin (JUP)およびS100-A7の全長構造を維持したまま、もしくはMMP20で酵素処理した各種タンパク分解産物を覆髄剤として用いた直接覆髄実験をラットを用いた動物実験系にて実施し、高解像度マイクロCTおよび病理組織学的手法にて形成される第三象牙質についての評価をおこなった。その結果、PIPをMMP20にて分解したものを覆髄剤として用いた場合に最も早期かつ良質で欠損のない第三象牙質の形成が誘導されることが明らかとなった。2.実験1で得られた候補タンパクのPIPのMMP20による分解産物のどの領域が歯髄の創傷治癒を促進しているのかを明らかにするために、高速液体クロマトグラフィーを用いて、PIPとPIP分解産物の分析をおこない、得られた結果からピークの位置、形態、強度などを比較検討し、そのピーク部分をフラクションコレクターにて回収し、現在はその部分の構造解析をおこなっている。歯髄創傷治癒促進作用を持つタンパクの機能ドメイン部位検索のためにおこなった動物実験において、候補タンパクの中からターゲットを絞ることが可能となった。これにより、フォーカスされた分子をターゲットとした高速液体クロマトグラフィー解析ならびにその後の構造解析へと研究計画は順調に進捗している。

現在ペプチドアレイの結果の検証実験ならびにそれらのペプチドが実際に象牙質・歯髄複合体の創傷治癒を促進するかについてのラットを用いた覆髄実験をおこなっている。歯髄創傷治癒促進作用を持つペプチドおよび歯髄におけるターゲット分子の検索をおこなってきたが、平成29年度に実施していた方法を変更したことに伴い、動物実験まではすすめることができず、実験計画の進捗としてはやや遅れている。平成30年度は、高速液体クロマトグラフィーを用いた解析ならびにその後の構造解析を引き続きおこなう予定である。また、候補タンパクが歯髄のどのような分子と相互作用を生じ、創傷治癒を促進しているのかを明らかにするため、質量分析分子イメージングを用いた方法にて解析もおこなう予定である。これらの実験ならびにデータベース検索から、歯髄創傷治癒を促進するペプチド構造の決定を目指して実験を遂行予定である。平成31年度は、ペプチドアレイ法により得られた歯髄創傷治癒を促進する可能性のあるペプチドを覆髄剤として用いた動物実験を予定している。また、動物実験で良好な結果が得られた場合には、結果が良好であったペプチドを用いてそのメカニズムを解析するためのin vitroの実験も計画している。さらに、歯髄におけるターゲット分子についても絞り込みを進め、ターゲット分子候補と上記のペプチドが相互作用をするかを検証するため、Pull-down assayを実施予定である。
九州・沖縄の地域特性に配慮したRC造建築物の恒久・応急的な耐震補強法の研究開発

耐震診断結果の調査福岡県・佐賀県・大分県・鹿児島県で実施された耐震診断結果を利用して,地域特性に配慮した耐震補強法を検討する上で与条件となるコンクリート強度,鉄筋の種類,壁率・柱率などについて分析を行った。耐震補強建物の調査鹿児島県の耐震補強建物の現地調査(これらの中には,1997年の鹿児島県北西部地震によって被害を受けその後補強された建物も含まれる)と大分県の耐震補強建物の調査結果から,補強法の採用状況や補強設計・施工における課題について検討した。既存RC造建築物の構造的特徴の検討大分県で実施されたRC造学校校舎の耐震診断の資料を利用して,教室タイプの分類や柱と梁の接合部の寸法的な接合詳細について検討した。地震危険度に関する検討地震ハザードと平成10年住宅・土地統計調査のデータを用いて各都市の建築物の被害量を試算し,この被害量をある一定値に抑制するための荷重係数の割増し(地震都市係数と定義)を算定する方法を考案した。
前立腺癌の発生・生物学的特性・増殖に関与する内分泌学的因子の研究

食習慣の欧米化による血清中コレステロール濃度上昇は、糖質コルチコイド濃度の変化をもたらし、性ホルモン環境の変化をきたす。本研究では性ホルモン環境と前立腺癌発症の関連性を検証した。前立腺癌症例群と対照(非癌)群において、数年前の血清中プレグネノロン(P5)は癌症例において有意に高くなり、エストラジオール(E2)、11-デオキシコルチコステロン(DOC)濃度は対照群で有意に低くなり、CYP11A1による性ホルモンへの変換促進が発癌に関与している可能性が示唆された。食生活の欧米化にともなう、血清中の脂質環境の変化は、血清中のコレステロール濃度の変化のみにと拶まらず、副腎のコルチゾール、コルチコステロンなどの糖質コルチコイド濃度の変化をもたらし、血清中・精巣中・前立腺組織内の性ホルモン濃度の変化をきたす。今回血清中のホルモンの一斉分析で12項目のホルモン濃度を測定することにより、日本人の性ホルモン環境と前立腺癌の発症の関連性を検証することが、本研究の大きな目的である。前立腺癌症例60例と、平均年齢を適合させた非癌症例20例を抽出し、血清中のエストラジオール,テストステロン,DHT,アンドロステンジオン,プロゲステロン、プレグネノロン、DHEA,エストロン,コルチゾール,コルチゾン,コルチコステロン,11-デオキシコルチコステロンの測定を行い、前立腺癌症例と非癌症例の内分泌環境の比較を行なった。癌と非癌症例で、コルチゾン(E)濃度は有意に癌症例において高くなった。その他、コルチゾール(F)なかった。血清中のホルモンバランスに関しては、F/E比はF検定で等分散を示し、非癌症例では4.13±0.96と、癌症例の2.75±0.84と比較し有意に高くなり、さらにはDHT/(F/E)は癌では4.13±0.96と、癌症例の2.75±0.84と比較し有意に高くなり、さらにはDHT/(F/E)は癌症例で0.24±0.11と非癌症例の0.13±0.07と比べ有意に高くなった。以上より、性ホルモンの代謝経路のうち、11β水酸化酵素の活性が低下によって上記のホルモンバランスの変化が生じて癌の発症危険率が高くなっている可能性が示唆された。今後、症例対照研究によって、癌症例と非癌症例の過去の血清を用いて、内分泌環境の差を分析する事で、前立腺癌の発症に関運す夢内分泌学的な予後因子が解明できる可能性がある。食生活の欧米化にともなう、血清中の脂質環境の変化は、血清中のコレステロール濃度の変化のみにとどまらず、副腎のコルチゾール、コルチコステロンなどの糖質コルチコイド濃度の変化をもたらし、血清中・精巣中・前立腺組織内の性ホルモン濃度の変化をきたす。今回、前立腺癌罹患危険予見因子としての内分泌環境の重要性に関する症例対照研究として、検診の継続受診中に前立腺癌を発症した症例群(n=20)と、継続受診中に癌を発症しなかったPSA基礎値と年齢を適合させた対照群(n=40)を対象に、PSA値が基準値以下の臨床的に前立腺癌を疑わない時期の血清中のホルモン12項目(エストラジオール,テストステロン,DHT,アンドロステンジオン,プロゲステロン、プレグネノロン、DHEA,エストロン,コルチゾール,コルチゾン,コルチコステロン,11-デオキシコルチコステロン)の測定を行い、臨床的に前立腺がんを疑わない時期の内分泌環境が、将来の前立腺癌発症に関係するか否かを検討した。症例群と対照群における初回受診時の血清中のホルモン環境は、プレグネノロン(P5)濃度は症例群において平均153.1pg/mLと、対照群の平均値である97.7pg/mLと比較し有意に高くなった(p=0.004)。その他、エストラジオール(E2)と11-デオキシコルチコステロン(DOC)は、対照群において症例群よりも有意に高値であった。癌の臨床的な発症の数年前の血清中のP5の有意な上昇は、コレステロールからのCYP11A1(desmolase)からの変換が進んでいることによると考えられ、このようなホルモン環境の数年の曝露によって、前立腺癌の発症につながった可能性が示唆される結果であった。また、血清中のE2が高値であることは、癌の発症に抑制的に働く可能性も示唆された。近年の日本の前立腺癌罹患数・死亡数は、高齢化と生活様式の欧米化に伴い急増し、また2000年の死亡数に対して2020年の死亡数の予測値は2.8倍と、男性癌の中で最も上昇率が高いと予想されている。この背景の一つには、食習慣の変化により体内の内分泌環境が変化し、前立腺癌の発症の増加に関与している可能性がある。

血清中脂質環境の変化は、血清中コレステロール濃度の変化のみにとどまらず、副腎のコルチゾール、コルチコステロンなどの糖質コルチコイド濃度の変化をもたらし、血清中・精巣中・前立腺組織内の性ホルモン濃度の変化をきたすことは確実であり、個人々々の3β水酸化ステロイド脱水素酵素、21水酸化酵素、11β水酸化酵素、アロマターゼなどの変換酵素の活性の違いにより、最終的な体内の内分泌環境が決定されると考えられる。本研究では、確立された一斉分析法で12項目の性ホルモン濃度を測定し、ホルモン環境と前立腺癌の発症・組織学的悪性度の関連性を検証することが目的である。特に人種差を超える前立腺癌罹患危険因子であるPSA基礎値と性ホルモン環境に関するデータを組み合わせ、正確な前立腺癌罹患測が可能か否か検証を行った。症例群と対照群における初回受診時の血清中のホルモン環境は、プレグネノロン(P5)濃度は症例群において対照群と比較し有意に高くなった(p=0.004)。またエストラシオール(E2)と11-デオキシコルチコステロン(DOC)は、対照群において症例群よりも有意に高値であった。臨床癌への進展の数年前の血清中のP5の有意な上昇は、コレステロールからCYP11A1による性ホルモンへの変換が促進されている事によると考えられ、このようなホルモン環境の数年間の曝露が前立腺癌発症につながった可能性が示唆された。また、血清中のE2が高値であることは、癌の発症に抑制的に働く可能性が示唆された。
フェイズフィールドモデルを用いたステンレス鋼溶接部の475℃脆化予測

ステンレス鋼溶接部の475°C脆化を予測するため、フェイズフィールドモデルを用いてFe-Cr-MoおよびFe-Cr-Ni三元合金のスピノーダル分解挙動を解析した。スピノーダル分解開始時間は、Cr、Mo含有量の増加に伴い短時間となるが、Cr/ Mo比にはほとんど依存しなかった。スピノーダル分解は、Ni含有量の増加に伴い大幅に遅滞した。使用温度561Kにおいて、FAモード凝固では保持時間5Gs程度から、AFモード凝固では150Gs程度からフェライト相硬化が開始することが予測された。本研究では,フェライト系ステンレス鋼、二相ステンレス鋼およびオーステナイト系ステンレス鋼溶接部における時効に伴う475°C脆化予測を目指し、フェイズフィールドモデルを用いたステンレス鋼溶接部のスピノーダル分解挙動の可視化シミュレーションを行うとともに、析出硬化モデルに基づくステンレス鋼溶接部の475°C脆化予測を行うことを主たる目的とした。平成21年度に得られた研究成果は以下の通りである。(1)ステンレス鋼475°C脆化予測手法の開発ステンレス鋼フェライト相を対象にフェイズフィールドモデルによるスピノーダル分解挙動の理論的取り扱いと可視化手法を調査し、スピノーダル分解によるα'相析出に伴う硬さおよび靱性変化を予測する手法を析出硬化モデルに基づき構築した。(2)オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属の凝固モード解析およびδフェライト相の組成分析オーステナイト系ステンレス鋼溶接部の凝固形態を観察し、凝固モードに及ぼすステンレス鋼組成および溶接条件の影響を明らかにした。また、溶接条件に伴うδフェライト相組成を分析した。(3)ステンレス鋼フェライト相のスピノーダル分解に及ぼす合金元素の影響構築したフェイズフィールドモデルを用いて、等温過程におけるスピノーダル分解に伴う溶質濃度分布の変化を可視化でき、時間経過に伴う濃度分布変化を計算できた。また、CrおよびMo含有量が増加するに伴いスピノーダル分解速度が大きくなるが、Niはスピノーダル分解を遅滞させる効果があり、フェライト相を構成する主要元素であるCr、MoおよびNiがスピノーダル分解に及ぼす役割について基礎的知見を得た。本年度の研究成果により、次年度以降に実施する熱サイクル過程でのスピノーダル分解挙動の可視化シミュレーションおよび475°C脆化予測に資する解析モデルを構築できた。平成22年度に得られた研究成果は以下の通りである。(1)単一および多重熱サイクルによる溶接部のスピノーダル分解状況の可視化平成21年度に構築したシミュレーションモデルを用いて、フェライト系ステンレス鋼の単層溶接および多層盛溶接部を模擬した熱サイクル過程におけるスピノーダル分解状況を可視化した。その結果、スピノーダル分解に及ぼす溶接条件(溶接入熱、溶接速度)の影響を計算機シミュレーションにより解析できることを示した。また、最高到達温度が500600°C程度の熱サイクルを受ける多層盛溶接部位において、スピノーダル分解が助長されることが予測された。(2)溶接金属および溶接熱影響部の等温時効によるスピノーダル分解の可視化二相ステンレス鋼ステンレス鋼溶接部の等温時効に伴うスピノーダル分解挙動に関して計算機シミュレーションを行った結果、拡散定数を見かけ上2.5倍とすることにより、溶接熱影響部におけるスピノーダル分解が表現できる可能性を示し、溶接部におけるスピノーダル分解の特異性(加速効果)に関する基礎的知見を得た。また、オーステナイト系ステンレス鋼溶接金属中のδフェライト相におけるスピノーダル分解挙動に及ぼすCrおよびNi含有量の影響を評価できた。本年度の研究成果により、次年度に実施するステンレス鋼溶接部の475°C脆化予測が可能であることが示唆された。ステンレス鋼は特定の温度域において熱時効により脆化が生じることが知られており、その程度は溶接部において顕著となる傾向がある。オーステナイト系ステンレス鋼溶接部では、高温割れ防止の観点から数%のδフェライト相を含む溶接金属となるよう溶接材料設計が実施されることから、フェライト相で475°C脆化が生じることが危惧される。本研究では、ステンレス鋼溶接部(フェライト相)における時効に伴う475°C脆化を予測することを目的とした。平成23年度(最終年度)では、析出硬化モデルに基づきスピノーダル分解に伴う硬さおよび靱性変化のシミュレーションを実施した。その結果、実機供用温度561Kにおいて、SUS316L鋼FAモード凝固では約5Gsからフェライト相が硬化するが、同鋼AFモード凝固の方がスピノーダル分解は遅く、約150Gsより硬化するものと予測された。

一方、ステンレス鋼を時効したときのフェライト相の硬さ変化および靭性変化を測定し、475°C脆化シミュレーション結果の妥当性を検証した。高純度30Cr-2Moフェライト系ステンレス鋼では、時効温度773Kにおいて、時効時間とともに硬さは高くなり、約40ksの時効時間において最も硬化するが、その後の長時間時効に伴い硬化は回復した。靱性値もスピノーダル分解に伴い低下するが、過時効領域では脆化が明確に回復する傾向が認められた。このような長時間時効に伴う硬化および脆化挙動は、本研究のシミュレーションによる予測結果とよく整合しており、フェイズフィールドモデルにより、ステンレス鋼溶接部における475°C脆化予測が可能であることが明らかとなった。さらに、本シミュレーションにより、ステンレス鋼多層盛溶接部における475°C脆化挙動も可視化予測することが可能であり、本検討の有効性が確認された。
DNAカーテン測定によるヒストン化学修飾がクロマチン凝集に与える影響の解明

真核生物の遺伝子発現は、クロマチン構造によって制御されている。有糸分裂期のクロマチン構造はコンデンシンとよばれるタンパク質によって制御されていることが知られている。また、クロマチンの構造変化はヒストンの化学修飾によっても制御されていることがわかってきた。本研究では、DNAカーテンと呼ばれる一分子蛍光顕微鏡観察法を用いて「ヒストンの化学修飾」と「コンデンシンが引き起こすクロマチンDNAの構造変化」の関係を明らかにする。
歯状回顆粒細胞樹状突起上のシナプス位置を決定する因子

シナプスの樹状突起上の位置は、神経情報が処理される際に大きな影響を与え、基部に位置するシナプスは、神経細胞の活動を強くコントロールし、先端部に位置するシナプスはそれを調節する。それ故、シナプスの樹状突起上の位置を決定する仕組みは、興味深い研究課題であり、解明が急がれるものである。これまでにシナプスの樹状突起上の位置決定の仕組みとして、二つの説が出されている。ひとつは、樹状突起表面に存在する分子が、部位によって異なっているか、勾配を持って分布しており、求心性線維はこの分子の分布を頼りに、シナプス形成位置を決めているとする説である。二つ目は、神経活動に依存してシナプス部位を争うことによりシナプスの配置が決まるという説で、NMDAレセプターなどの電位感受性受容体を介するものを想定している。本研究の目的は二つの説のどちらが正しいのか、ないしは双方の仕組みが協調しているのかを、ラット歯状回顆粒細胞の例をとって、明らかにすることである。これまでにNMDAレセプターの拮抗剤(APVないしCGP)を、一週齢以降のラットの歯状回にオスモティクポンプで脳内に注入して、求心性線維の配置形成に分阻害効果が無いかを調べたが、結果は否定的なものであった。海馬の各領域は、特徴的な神経細胞によって構成されており、各々の領域を別々に脳切片より切り出すことが可能である。そこで、一方の領域に特有なcDNAをクローニングするSubtraction Methodという方法を海馬に応用し、シナプス部位を決める可能性のある歯状回特異的な分子のcDNAをクローニングする試みを続けてきた。その結果、歯状回では無いが、嗅内皮質第2層神経細胞とCA3領域に強く発現する分EH1を発見した。現在この分子こコードするDNA塩基配列を決定する努力を続けており、配列よりこの分子の役割を調べようとしている。
排泄物中の抗がん剤によるトイレ汚染に対する曝露対策の確立

本研究では、抗がん剤曝露防止策の一つとして、排泄物中の抗がん剤で汚染されたトイレの清拭に適切な市販の洗剤について検討を行った。排泄物中の抗がん剤で汚染されたトイレの代替として、抗がん剤(ペメトレキセド(PEM)、またはフルオロウラシル(5-FU))を撒布し乾固したタイルを使用した。清拭には、蒸留水、80W/V%エタノール、トイレハイター®(花王株式会社、次亜塩素酸ナトリウム含有)の100倍希釈液、サンポール®(大日本除虫菊株式会社、塩酸含有)の5倍希釈液を使用し、抗がん剤を乾固したタイルにスプレーした後、ワイパーにて拭き取った。また、シート状の便座除菌クリーナ®(小林製薬株式会社、塩化ベンザルコニウム含有)については、直接清拭を行った。清拭後のタイルまたは清拭に使用したワイパーの抗がん剤の残存率は、LC-MS/MSを用い測定した。PEM、5・FUそれぞれのタイルへの残存率は、蒸留水では2.4%と1.2%、80W/V%エタノールでは1.3%と1.4%、便座除菌クリーナ®では86.8%と6.6%であり、シート状の便座除菌クリーナ®は清拭に不適であった。また、サンポール®使用後のPEM、5-FUそれぞれのタイルへの残存率は0.15%、0.38%であったが、PEMと5-FUの不活化率は0.07%、9.4%であり、不活化能をほとんど持たないことが分かった。トイレハイター®使用後のPEM、5-FUそれぞれのタイルへの残存率は0%、0.38%であり、不活化率は99.6%、7.4%であった。以上の結果より、トイレハイター®はPEMの除去に最も適していることが分かった。また、5-FUの除去には、トイレハイター®またはサンポール®が適していた。清拭に使用したワイパーには、PEMが0.7384.5%、5-FUが56.687.7%残存していたことから、清拭に使用するワイパーはディスポーザブルであること、手袋等を使用し、曝露を防ぐ必要があることが示された。今後、本研究の結果を基に、適切な排泄物取り扱いの指導箋を作成・交付し、医療従事者や患者およびその家族など多くの化学療法に関わる者の抗がん剤曝露対策へ役立てたい。
化合物半導体薄膜結晶の成長とその制御に関する研究

ワイドギャップIIIーV、IIーVI、IーIIIーV_2化合物半導体は、GaAsやInP系のIIIーV化合物半導体では不可能な機能性を実現し得る材料として、可視紫外域及び赤外域光機能素子や圧電性を利用した複合機能素子経の応用を目的に結晶成長、薄膜物性評価、デバイス応用の研究が進められてきた。新しい機能性を実現するために必然的に格子不整合の大きいヘテロ成長技術を必要としている。しかし、薄膜成長制御技術が不十分な点もあり、欠陥物性、光物性、伝導性等の物性が制御され、デバイス応用に十分耐え得る高純度・高品質薄膜結晶が得られていない。本研究では、具体的な材料としてAlN、GaN、ZnS、ZnSe、CuGaS_2、CuAlS_2、及びこれら材料の混晶を取りあげた。各分担者が開発した新しい化学気相成長法(CVD法)や分子線エピタキシー(MBE)法を用いて、「格子不整合緩和手段と評価」、「低温成長」、及び「成長雰囲気の高清浄化と原料の高純度化」、「基板/成長層界面や膜厚の原子層レベル制御及び評価」を共通の課題として研究を進め、物性制御された新しい機能性材料としての基礎を築くことを目的としている。東北大御子柴は、AlNエピタキシャル成長について、格子不整合緩和手段として「Al_2O_3基板初期窒化法」を確立し、更に、一層の膜質向上を目指して反応管内のガスフローパターンを制御するガスビームフロー方式を提案した。また、大型機器として走査型μーRHEED顕微鏡用4段電子銃及び画像処理装置を導入し、微小域結晶構造解析を行ない、結晶成長の原子レベル制御を行う見通しが立っている。名古屋大赤崎は、サファイア基板上のGaNエピタキシャル成長層の結晶性をAlNバッファ層を用いて格段に向上させ、世界で初めて高性能pn接合型GaN青色・紫外光発光ダイオードを開発した。明星大今井は、H_2VPE法において、陽電性のLi、In、Ga添加によるGaP上のZnS結晶の結晶性の向上をはかった。京都工繊大更家は、ZnSe、ZnSSeのMBE成長において、HeーCdレーザ光を照射し、表面吸着原子の表面永動を促進していること及び結晶性の向上を確認した。長岡技大飯田は、自由励起子発光を示すCuGaS_2成長を可能とした。以上のように、研究計画に沿って研究は進展しており、次年度以降の研究の見通しは立っている。
肥満小児におけるメタボリックシンドロームの実態と食事、運動による改善

小児におけるメタボリックシンドローム(MS)診断基準暫定案を用いて平均年齢9.4歳、肥満度42.7%の肥満小児549名(男児338名、女児211名)のMS発症頻度を検討した。ウエスト径の判定において異常値(≧80cm)は全体の56.8%に認められ、肥満男児において肥満女児よりも異常値の頻度は高かった(61.5%vs49.3%)。次いで異常値が多かったのは中性脂肪(34.8%)、拡張期血圧(22.0%)であり、HDL-C(6.9%)、空腹時血糖(7.4%)、収縮期血圧(8.0%)では異常と判定される頻度が比較的低かった。全体では11.5%(肥満男児10.1%、肥満女児13.7%)がMsと診断され、予備群(腹部型肥満および脂質代謝異常、血圧高値、高血糖のうち1つのリスクを持つ者)を合わせると、49.9%(肥満男児50.9%、肥満女児48.3%)がMSを疑われた。これらの結果より、小児においても肥満に伴いMsのリスクは明らかに上昇すると考えられた。次に、平均年齢9.9歳、平均肥満度54.1%の中高度肥満小児39名(男児27名、女児12名)を対象に約4ヶ月間にわたる食事療法(必要所要量の7580%程度)、運動療法(平均心拍数120140拍/分の運動を1日3060分、週57回)を実施した。減量プログラム前ではウエスト径の異常が81.6%に認められ、全体として13.2%がMSと判定されていた(予備群を含めると65.8%)。プログラム後、体重は平均で8.1kg減少し、内臓脂肪面積も平均53.3cm2から33.1cm2へと有意に減少した。一方で、全身持久性の指標である最大酸素摂取量は体重が減ったにもかかわらず絶対値において有意に増大し(1461.5→1499.0ml/min)、体力面においても改善が認められた。減量プログラム後におけるウエスト径の異常値出現頻度は81.6%から13.2%へと減少し、中性脂肪、収縮期血圧、空腹時血糖においては異常値出現頻度が0%となった。その結果、MSと診断される頻度は13.2%から2.6にまで減少し、肥満小児に対して食事面、運動面で対策を行うことのMSに対する改善効果が認められた。肥満や糖・脂質代謝異常、高血圧などの動脈硬化危険因子は同一個人に集簇して存在しやすいことが明らかにされており、近年、メタボリックシンドローム(MS)といった概念で整理されつつある。本研究は日本人肥満小児におけるMSの実態を把握するため、MSの発症頻度や、それに対する性や年齢、肥満度の影響を検討した。

対象は平均年齢9.1歳の肥満小児247名(男児151名、女児96名、平均肥満度45.7%)であり、空腹時採血により中性脂肪、HDLコレステロール、血糖値、インスリン値、尿酸値、GPTの定量を行った。また、血圧測定、ならびに腹部CT撮影を行い、腹部脂肪分布の検討を行った。その後、2005年に発表されたMSの診断基準と小児適正体格検討委員会の提唱しているカットオフ値を用いMSの判定を行った。日本人小児におけるMSの発症頻度は、標準体重児で0.91.4%(原ら2005)と報告されているのに対し、肥満小児では14.6%と高値を示した。MSの発症頻度は全体として性差は認められなかったが、肥満度が高くなるほど、また年齢が上昇するほど高頻度に出現することが示唆された。脂質代謝や血圧では異常値の頻度に性差が認められないにもかかわらず、内臓脂肪の異常値は男児に(オッズ比女児に対し2.7倍)、また、インスリン値の異常は女児に(オッズ比男児に対し2.8倍)高頻度であり、小児期であっても性によりMSを形成する基盤が異なる可能性が示唆された。尿酸値やALTなども肥満小児(特に男児)において高頻度に異常値が認められたことから、このまま肥満が放置された場合、動脈硬化性疾患のみならず痛風や脂肪肝などの疾患を発症する可能性が示唆された。現在、MSを有する肥満小児を対象とした食事療法、運動療法を実施中であり、次年度はこれらの結果も踏まえて現状および対策を整理する予定である。小児におけるメタボリックシンドローム(MS)診断基準暫定案を用いて平均年齢9.4歳、肥満度42.7%の肥満小児549名(男児338名、女児211名)のMS発症頻度を検討した。ウエスト径の判定において異常値(≧80cm)は全体の56.8%に認められ、肥満男児において肥満女児よりも異常値の頻度は高かった(61.5% vs 49.3%)。次いで異常値が多かったのは中性脂肪(34.8%)、拡張期血圧(22.0%)であり、HDL-C(6.9%)、空腹時血糖(7.4%)、収縮期血圧(8.0%)では異常と判定される頻度が比較的低かった。全体では11.5%(肥満男児10.1%、肥満女児13.7%)がMSと診断され、予備群(腹部型肥満および脂質代謝異常、血圧高値、高血糖のうち1つのリスクを持つ者)を合わせると、49.9%(肥満男児50.9%、肥満女児48.3%)がMSを疑われた。これらの結果より、小児においても肥満に伴いMSのリスクは明らかに上昇すると考えられた。次に、平均年齢9.9歳、平均肥満度54.1%の中高度肥満小児39名(男児27名、女児12名)を対象に約4ヶ月間にわたる食事療法(必要所要量の7580%程度)、運動療法(平均心拍数120140拍/分の運動を1日3060分、週57回)を実施した。減量プログラム前ではウエスト径の異常が81.6%に認められ、全体として13.2%がMSと判定されていた(予備群を含めると65.8%)。プログラム後、体重は平均で8.1kg減少し、内臓脂肪面積も平均53.3cm^2から33.1cm^2へと有意に減少した。一方で、全身持久性の指標である最大酸素摂取量は体重が減ったにもかかわらず絶対値において有意に増大し(1461.5→1499.0ml/min)、体力面においても改善が認められた。減量プログラム後におけるウエスト径の異常値出現頻度は81.6%から13.2%へと減少し、中性脂肪、収縮期血圧、空腹時血糖においては異常値出現頻度が0%となった。その結果、MSと診断される頻度は13.2%から2.6%にまで減少し、肥満小児に対して食事面、運動面で対策を行うことのMSに対する改善効果が認められた。
新規"非両親媒性"高分子ミセルの開拓

溶媒に対して親和性の低い不溶部と溶媒によくなじむ可溶部を1分子中に合わせもつ両親媒性高分子を用いる従来のミセル形成法に対し、分子中に不溶部を含まず、分子的に完全に溶解している"非両親媒性"高分子に対して新規なミセル形成法を確立し、新しい高分子ミセルの形成法の開拓とそれに基づく材料設計を行った。側鎖に電子供与基を有し、かつ分子的に完全に溶解するブロック共重合体およびランダム共重合体を合成し、この非両親媒性高分子について、光散乱を用いてミセルの形成を検討した。その結果、この高分子は単独では自己組織化能を示さないが、側鎖の電子供与基と水素結合や塩を形成する化合物を添加することにより、数十数百ナノメートルの球状のミセルを形成することを見出した。得られたミセルの流体力学的半径や会合数は、高分子の分子量だけでなく、添加する化合物の官能基数や炭素鎖長に依存したことから、このミセル形成では、ミセルの大きさや会合数を添加剤の構造によって制御できることを明らかにした。また、この新規な非両親媒性高分子ミセルの形成を熱力学的および速度論的にも解明し、形成のエントロピーやエンタルピーを算出するとともに、速度定数を決定した。さらに、このミセル形成を利用して、分子中に染料や紫外線吸収剤などの機能性物質を有する非両親媒性高分子を合成し、機能性物質のナノ粒子化を図ることに成功した。特に、染料分子と紫外線吸収分子を共重合体中に導入し、ミセル上でのその位置を選択することにより、耐光性の高いナノ染料を得ることができた。本研究は、溶媒に溶けない不溶部と溶媒によくなじむ可溶部の両方を1分子中に合わせもつ両親媒性高分子を用いる従来のミセル形成法に対し、分子中に不溶部を含まず、分子的に完全に溶解している"非両親媒性"高分子に対してミセル形成法を見出し、確立することを通して、新しい高分子ミセルの形成法の開拓とそれに基づく材料設計を行ったものである。以下にその概要を述べる。本年度は以下の計画にしたがって研究を行った。(1)非両親媒性高分子の設計と合成(2)ミセル形成条件の探索(3)形成のドライビングフォースとなる化合物の構造とミセルの流体力学的半径および会合数との関係の検証(4)ミセル形成に及ぼす溶媒効果および温度効果(5)ミセル形成の熱力学的および速度論的解明(1)では、側鎖に電子供与基をもち、しかも分子的に完全に溶解する高分子を合成した。この非両親媒性高分子について、光散乱を用いてミセルの形成を検討した。その結果、この高分子は単独では自己組織化能をもたないが、高分子中の電子供与基と水素結合や塩を形成する化合物の存在によって自己組織化し、ミセルを形成することがわかった((2))。このようにして得られたミセルの流体力学的半径や会合数は、高分子の分子量だけでなく、添加する化合物の官能基数や炭素鎖長に依存することがわかった。このことから、このミセル形成では、ミセルの大きさや会合数が、添加剤の構造によって制御できることが明らかになった((3))。また、このミセル形成が溶媒の極性や温度に左右されたことから、臨界ミセル濃度をこれらのファクターによって制御できることがわかった((4))。さらに、この新規な非両親媒性高分子ミセルの形成を熱力学的および速度論的にも解明し、形成のエントロピーやエンタルピーを算出するとともに、速度定数を決定することができた((5))。前年度に引き続き、溶媒に可溶なセグメントのみからなる"非両親媒性"高分子を用いて、新規なミセル形成法の確立を目的に研究を行った。その結果、このミセル形成を可逆的に制御することに成功すると同時に、ミセルの形成-崩壊を熱力学的および速度論的にも明らかにすることができた。本年度は以下のことがらを中心に検討を行った。[本年度の検討事項]

(1)ミセル形成に及ぼすジアミンの影響について調べた。(2)ミセル形成を可逆的に制御する方法を探索した。(3)ミセルの崩壊-再形成を熱力学的および速度論的に解明した。我々は平成16年度に、単独では自己組織化能をもたない高分子に、外部から自己組織化のドライビングフォースを与えることによって、高分子が自己組織化してミセルを形成するという、新しいミセルの形成法を見出した。この結果に基づいて、本年度はまずはじめに、ミセル形成の誘発物質となるジアミンの種類や構造とミセル形成との関係について詳細に検討した((1))。その結果、アミノ基の塩基性や立体障害、また、アミノ基同士の空間的な距離によって、臨界ミセル濃度やミセルの会合数が大きく左右されることがわかった。一方で、このミセル形成は大きな温度依存性を示した。そこで、このミセル形成を温度によって可逆的に制御することを検討した((2))。その結果、ミセルは温度の上昇によりジアミンを放出しながら崩壊したが、温度を下げることによって再びジアミンによりミセルが再形成された。このことから、ミセル形成を温度によって可逆的にコントロールできることを見出した。さらに、このミセルの崩壊-再形成は平衡反応であることを見出し、その経時変化の測定によって、ミセルの崩壊および再形成のそれぞれについてエンタルピーとエントロピーを算出することができ、このミセル形成を熱力学的および速度論的にも解析することができた。本研究の最終年度である本年度は、分子中に染料や紫外線吸収剤や記憶貯蔵物質などの機能団を有する非両親媒性高分子を合成し、昨年度までに確立した非両親媒性高分子のミセル形成法の結果に基づいて、この機能性高分子のミセル化を行うとともに、機能団の超微粒子化を検討した。さらに、その超微粒子の機能評価を行った。具体的な検討事項は以下のとおりである。(1)機能団を有する非両親媒性高分子の合成を行った。(2)非両親媒性高分子のミセル形成による機能団の超微粒子化を図った。(3)機能団の導入位置と超微粒子のサイズおよび会合数との関係を検討した。(4)染料ナノ粒子の耐光性の評価を行った。(1)では、非両親媒性ジブロック共重合体を形成する2つのセグメントの一方あるいは両方に、染料分子や紫外線吸収剤などの機能団を導入した。導入率は、いずれも1-2%とした。ジブロック共重合体への機能団の導入の確認には、核磁気共鳴測定装置を用いて行った。(2)では、これらの機能団を有する非両親媒性ジブロック共重合体についてミセル形成を行った結果、数十ナノメートルの球状超微粒子が生成したことが、ヘリウムネオンレーザーを用いる光散乱測定法により明らかになった。また(3)では、ブロック共重合体中の機能団の導入位置とミセルの大きさや会合数との関係を検討した結果、ブロック共重合体の分子量が等しくても、ミセルの外殻に機能団が存在する微粒子は、ミセル内部の核に存在するそれよりもミセルサイズが大きくなることがわかった。また、ミセルの会合数は、機能団の導入位置に関わらず、ブロック共重合体の分子量の増加とともに減少した。さらに、ミセルの核に染料分子が導入された微粒子について、JIS規格の耐光性試験機用いて耐光試験を行った結果、ミセルの外殻に紫外線吸収剤が存在する微粒子では、存在しない微粒子に比べ、退色度が非常に低く抑えられ、耐光性の極めて優れたナノ染料分子であることがわかった。