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金属元素を含む分子性結晶の作成と伝導性・磁性の研究

金属元素を含む分子性結晶について、良質の単結晶を作成し、電気的、磁気的、光学的物性測定を温度-圧力-磁場の条件を変えて行い、伝導性と磁性の機構を解明することを目的に研究を行った。α-Et_2Me_2N[Ni(dmit)_2]_2は、低温まで金属的特性を示し、250KでEt_2Me_2N^+のorder-disorder相転移を起こす。この構造相転移の変化は激しく、温度や圧力の急な変化には、結晶に割れが生じ、端子がはずれて、電気抵抗の測定が困難になる。この問題を解決するために、温度変化を極めてゆっくり行い、4端子の金線を接着力の強い銀エポキシで付け、回転式微量油圧ポンプで結晶に圧力を徐々にかけた。これによって、低温、圧力下での一連の電気抵抗の測定に成功し、相図を作成した。その結果、250Kの相転移温度は、加圧によって徐々に上昇し、0.110.19GPaで室温に達することが明らかとなった。その割合は、0.1GPa当たり約20Kである。また、この相転移は250Kで磁化率の変化として観測される。今後、SQUID磁束計用に設計、製作した圧力セルを用いて、磁化率に対する圧力効果を調べ、電気抵抗の結果と合わせて、相図をより詳細に決定する予定である。BEDT-TTFとK_2[Pd(ox)_2]の電解合成法から板状結晶が得られた。赤外反射スペクトルは、結晶面内の異方性が小さいことを示している。電気抵抗と磁化率のいずれにも220K付近に急激な変化が観測された。ビラジカル2,6-pyridine-bis(nitronyl nitroxide)を合成し、磁性を調べた。磁化率_<x-p>Tは、10K付近で停留点を示した後、徐々に上昇するが、380Kでも0.70emu k mol^<-1>であり、大きな反強磁性相互作用が働いていることを示唆している。このビラジカルとCuCl_2またはZnCl_2の錯体の合成を試みている。(1)結晶作成:BEDT-TTFとK_2[Pd(ox)_2](支持電解質)と18-crown-6-etherの1,1,2-trichloroethane溶液から定電流(0.5μA)の電解合成法により、約10日間で板状結晶が得られた。(2)赤外反射スペクトル:結晶の長軸・短軸方向の赤外反射スペクトルは、両方向に分散をもち、結晶面内の異方性は小さい。これまでに測定したスペクトルの形状は類似しており、結晶は一種類と考えられる。(3)電気伝導性:電気抵抗は、室温から金属的な挙動を示して徐々に減少するが、220K付近で急に大きくなるとびを示し、それより低温では半導体的に増加する。半導体領域の200-50Kは熱活性化型であり、それ以下では活性化エネルギーが徐々に小さくなる。(4)磁性:SQUID磁束計で測定した磁化率の温度依存性には、225Kに急激な減少が観測され、ここを境に、冷却で徐々に減少する領域から温度依存性の小さい領域に変わる。

また、70K付近から減少していく。電気抵抗と磁化率に見られる225Kでの変化は、相転移と考えている。今後は、結晶構造・組成を決め、低温での赤外反射スペクトル・ラマンスペクトル、圧力下での電気抵抗の測定を行い、相転移と70Kでの変化について調べていく。2.回転式微量油圧ポンプ結晶の圧力下の電気抵抗は、4端子を付けた結晶を圧力媒体と高圧セルに入れ、油圧プレスで加圧しながら測定する。このための回転式微量油圧ポンプを作製した。これを用いて油圧の加減圧を微調整しながら行い、弱い有機結晶の圧力下の電気抵抗を細かく測定することが可能になった。α-Et_2Me_2N[Ni(dmit)_2]_2は、室温から低温まで金属的な電気抵抗の挙動を示すが、245KにEt_2Me_2N^+のorder-disorderの構造相転移に伴う抵抗の急激な上昇または減少が観測される。この電気抵抗の変化は、構造相転移に伴う結晶内のクラックが原因で、温度変化が急な場合には、結晶が割れることや結晶面につけた端子がはずれることで、測定ができなくなる。また、圧力下での実験では、圧力変化が急な場合は、測定が困難となる。今回は、昨年度に作製した回転式微量油圧ポンプを利用して、結晶に圧力を徐々にかけ、金を蒸着した結晶面に銀エポキシ接着剤を用いて端子づけをすることで、電気抵抗の低温、圧力下での一連の測定に成功し、245Kの相転移に対する圧力効果を調べ、相図を作成した。室温(293K)での圧力依存性の実験では、加圧に従って抵抗値が低下していくが、0.110.19GPaで大きな減少が見られ、それ以上では圧力による変化の小さな状態になる。一方、室温で0.17GPaと0.28GPaに加圧した状態で冷却し、測定した温度依存性では、常圧245Kに見られる相転移による大きな変化が消失し、代わりに、0.17GPaでは280K、0.28GPaでは304Kに小さな変化が観測された。常圧245Kの転移点とこれら2点に、圧力依存性で変化の現れた室温0.19GPaの4点の圧力と温度の関係を図示すると、同一の線上にあり、相関関係があることがわかった。すなわち、245Kの構造相転移の転移温度は、圧力によって上昇し、室温では0.110.19GPaで観測されることが明らかとなった。その温度上昇の割合は、0.1GPa当たり約20Kである。α-Et_2Me_2N[Ni(dmit)_2]_2の電気抵抗は室温から低温まで金属的な挙動を示すが、250Kでとびが観測される。これは、ET_2Me_2N^+のorder-disorder転移によりクラックが結晶に生じることによるもので、相転移温度は加圧により250Kから室温まで上昇する。高圧下での電気抵抗の測定から作成した相図を昨年度報告した。今年度は、圧力下の磁化率を測定するために、SQUID磁束計用のφ7mmの圧力セルを設計、製作した。磁化率には250Kに相転移が観測されるので、今後、高圧下の磁化率を測定し、電気抵抗の結果と合わせて相図を決定する予定である。また、良質の単結晶を得る条件を検討したところ、不活性雰囲気下での電解合成が重要であった。そこで、ガス置換のためのコックをつけた同軸型ガラスセルを設計、製作した。また、通常の電解合成法ではl0日間ほど定電流を流し続けるが、極少量の結晶の生成した約4日後に電流を止めることで良質の結晶が得られることを確認した。ピリジン環をもつビラジカル2,6-pyridine-bis(nitronyl nitroxide)を合成し、磁性を調べた。
大規模スクリーニングシステムによる肝再生医療を実現化する低分子化合物の同定

本研究は、間葉系幹細胞から肝細胞への分化誘導を促進する低分子化合物を抽出するために、濃度依存性にWnt/beta-cateninシグナルに反応する細胞株#7-1-2を得た。本細胞は、TCFモチーフを持ち、ルシフェラーゼ活性が高く、ばらつきが少なく、Wnt/beta-catenin経路抑制性低分子化合物を選択するための細胞ベースの大規模スクリーニングシステムとして利用できる。重症肝疾患の治療には、肝移植の優れた点を継承し、ドナー不足の欠点を補う治療法として、幹細胞を利用した再生医療の開発が期待される。われわれは、Wnt/beta-catenin経路抑制性の低分子化合物のうち、ヘキサクロロフェン、ケルセチン、イマチニブがヒト間葉系幹細胞を機能性肝細胞へ分化誘導することを見出した。そこで、本研究は、Wnt/beta-catenin経路抑制性低分子化合物を選択するための細胞ベースの大規模スクリーニングアッセイ系を創出し、肝細胞分化誘導性化合物抽出のためのシステム開発を図り、肝細胞分化誘導性化合物を抽出することを目的とする。スクリーニングは、ヒト間葉系幹細胞にCMVプロモーター上流に3回繰り返しのTCFモチーフをもつルシフェラーゼレポーター遺伝子を安定導入した細胞ベースのアッセイ系の構築を試みた。コントロール実験において測定値のばらつきが非常に大きく、大規模スクリーニングには不適であったので、平成23年度に、新規のルシフェラーゼレポーター細胞を樹立し、播種細胞数をウエル当たり2000個に増加させ、マルチドロップを使用し、播種細胞数のばらつきが減少させ、ハイドロキシウレア、コルヒチンなどにより、細胞周期を同調させるための諸条件を検討した。平成24年度には、さらにヒト間葉系幹細胞にCMVプロモーター上流に3回繰り返しのTCFモチーフをもつルシフェラーゼレポーター遺伝子を安定導入した細胞クローン19種類を新規に作製した。これらの細胞クローンについて、ヘキサクロロフェンの濃度を0、2.5、5、10&#61549;Mの4条件で検討した結果、濃度依存性にWnt/beta-cateninシグナルに反応する細胞株#7-1-2を得た。ルシフェラーゼ活性が高く、ばらつきが少なく、Wnt/beta-catenin経路抑制性低分子化合物を選択するためのシステムを開発した。重症の肝疾患の治療には、肝移植の優れた点を継承し、ドナー不足の欠点を補う治療法として、幹細胞を利用した再生医療の開発が期待される。我々は、Wnt/beta-catenin経路抑制性の低分子化合物のうち、ヘキサクロロフェン、ケルセチン、イマチニブがヒト間葉系幹細胞を機能性肝細胞へ分化誘導することを見出している。そこで、本研究は、Wnt/beta-cateninシグナル抑制性低分子化合物を選択する大規模スクリーニングシステムを導入し、肝細胞分化誘導能を持つ低分子化合物を抽出することを目的としている。スクリーニングは、ヒト間葉系幹細胞にTCFモチーフを3回繰り返しもつルシフェラーゼレポーター遺伝子を安定導入した細胞を用いた。しかし、これまでのレポーター細胞を用いたルシフェラーゼアッセイ系は、コントロール実験において測定値のばらつきが非常に大きく、大規模スクリーニングには不適であった。そこで、0.1% DMSOを用いたコントロール実験において、測定値のCV10%以下の実験系を構築することが理想的であり、以下の検討を行った。1.酵素活性の高い新規ルシフェラーゼレポーター細胞を樹立した。樹立したレポーター細胞は約48倍の活性を持っていた。2.播種細胞数をウェル当たり2000個に増加させ、酵素活性を高め、ルシフェラーゼ活性のばらつきが減少した。3.マルチドロップを使用し、播種細胞数のばらつきが減少した。4.無血清、ハイドロキシウリア、コルヒチンなどにより、細胞周期を同調させるための諸条件を検討し、細胞集団のWnt/b-cateninシグナルのばらつきを減少させるよう検討した。最終的には無血清による方法を採用した。以上の検討により、最も初期の従来法のCV105%に比較し、新規のレポーター細胞を用い、マルチドロップを使用し、細胞周期同調を導入することにより、CVが16%まで向上した。今年度、我々は大規模スクリーニングに適した方法の開発を検討してきた。具体的には、1.マルチドロップにより、細胞数のばらつきを最小限にする。2.高感度のルシフェラーゼ活性をもつ3回繰り返しのTCF4モチーフをもつルシフェラーゼ遺伝子の安定導入したヒト間葉系幹細胞の樹立。3.播種細胞数をウェル当たり2000個に増加させ、酵素活性を高め、ルシフェラーゼ活性のばらつきを減少させる。4.細胞周期の影響を最小限にするための同調培養の導入。5.酵素基質の添加時期の変更。以上の検討により、マルチドロップを用いず、マルチピペットを用い、活性のより低いルシフェラーゼ活性を持つヒト間葉系幹細胞を用いず、ウェル当たりの細胞数が少数であり、細胞同調を行わなかった従来法のCVは105%であった。これに比較し、新規のレポーター細胞を用い、マルチドロップを使用し、細胞周期同調を導入することにより、CVが16%まで向上した。

したがって、スクリーニング法としては、格段の向上を見たが、スクリーニング法の理想とされるCVが10%以下と比較すると、まだ改善の余地がある。平成23年度は、CVが10%以下の大規模スクリーニングに適した方法を開発することを目標としていたので、CVが16%といえ、まだ目標の数値に達していないことを考慮すると、研究の目的達成度としては、やや遅れている。Cell-based screening法の限界も想定されるが、CVが105%から16%へ格段の向上を示した点は好材料であり、今後種々の工夫を行いたい。新規に樹立したレポーター細胞について、マルチドロップの使用および細胞周期同調を導入することにより、CVが105%から16%に向上できた。しかし、理想とする測定の精度はCV10%以下であり、今後さらに検討を加える予定である。大規模スクリーニングを再度行いたいと考えている。具体的には、平成23年度に行った試みを一つ一つ再検討する。1.マルチドロップにより、播種細胞数のばらつきのばらつきを最小限としたい。。2.高感度のルシフェラーゼ活性をもつ3回繰り返しのTCF4モチーフをもつルシフェラーゼ遺伝子の安定導入したヒト間葉系幹細胞を、平成24年度にも再度作製し、スクリーニング用細胞としての有用性を検討したい。3.高感度で活性のばらつきを最小限とする、ウェル当たり播種細胞数を再検討したい。4.細胞周期の影響についおて再検討を行い、影響を最小限にするための同調培養の導入の更なる検討を行いたい。5.酵素基質の添加時期の再検討を行いたい。以上の検討により、スクリーニング法として理想とされるCV10%以下となる方法を開発することを目標とする。さらに、本スクリーニング法により、有効なWnt/beta-cateninシグナル抑制性低分子化合物を選択する。上記の目的を達するために、以下のように研究費を使用する計画である。(1)優れたCell-based screening法の確立に向けた研究1.マルチドロップにより、細胞数のばらつきを最小限にする試みを再度行う。2.高感度のルシフェラーゼ活性をもつ3回繰り返しのTCF4モチーフをもつルシフェラーゼ遺伝子の安定導入したヒト間葉系幹細胞を、再度樹立するための試みを行う。このため、再度、ヒト間葉系幹細胞への安定遺伝子導入を試み、多数個のクローンを樹立し、その中から高活性のルシフェラーゼ活性をもつ細胞クローンを選択する。遺伝子導入効率を上昇させるため、種々の遺伝子導入法を検討する。3.ウェル当たりの播種細胞数を再検討する試みを行う。4.細胞周期の影響を再検討し、この影響を最小限にするための同調培養を再検討し、本スクリーニング法へ導入する。5.酵素基質の添加時期により、安定した活性を得るための条件を再検討する。以上の検討により、優れたCell-based
人工筋アクチュエータのロバスト制御

1.人工筋アクチュエータの体積変動など非線形性を考慮したモデルを作成した。特に力-変位特性にヒステリシス特性を考慮するころにより収縮量が適切に評価できるようになった。空気圧サーボ弁のラップ特性が人工筋アクチュエータの動作に大きく影響することが明らかになりラップ領域におけるモデルを導出した。これらのモデルの妥当性を実験により確認した。2.空気圧システムにおいて非線形フィードバックによる線形化が理論的に可能であることが明らかになった。実験を通して厳密な線形化を用いる手法が空気のコンプライアンスおよびサーボ弁の流量特性など空気圧システム特有の非線形性の補償に非常に効果的であることを示した。また状態量として圧力より加速度をフィードバックしたほうが特性変動に対して強くなることがわかった。3.ディジタルロバストサーボ系におけるサンプリング周期と制御性能の関係を制御対象が1次と2次系の場合について調べた。不安定な2次系ではサンプリング周期によりサーボ系の性能が急激に悪化するなど制御系を設計する上で有用な結果が得られた。現在、得られた知見の理論的な取り扱いについて検討している。4.人工筋をアクチュエータとするサーボ機構を構成し、人工筋アクチュエータの力-変位特性の周波数による変化など制御系のパラメータ変動の大きさについて実験を行っている。これらの特性変動が明かになれば3の果を用いてサンプリング周期を決定しロバスト最適制御理論に基づき制御系を設計する予定である。これらの研究により空気圧システムの高性能化が図れるものと考えている。
光情報による植物の分化・代謝発現とタンパク質リン酸化反応

タチジャコウソウ(シソ科)の黄化苗を用い、光照射実験を行なった結果、モノテルペノイドだけでなく、セスキ、トリ、テトラテルペノイドの生成が、光受容体蛋白であるフィトクロムを介した反応であることが明らかとなった。一方、モノテルペノイド生合成の場である腺毛および腺鱗の形成も、同様にフィトクロム支配であることが判明した。即ち、植物の分化ならびにテルペノイド代謝の発現に、光受容体フィトクロムが深く関与していることが明らかとなった。次いで、光受容体であるフィトクロムから、上記の分化・代謝発現までの情報伝達に蛋白質のリン酸化反応が、介在しているのではないかと推測し、以下の実験を行なった。光処理した黄化苗の子葉から得た蛋白質をSDSーPAGEで泳動し、ニトロセルロ-ス膜に転写後、抗リン酸化チロシン抗体を作用させ、^<125>Iーprotein Aを用いて検出した。その結果、抗リン酸化チロシン抗体は、赤色光照射(2W/m^2、30分)した黄化苗の子葉中において、対照の暗黒下に比べて、25kDa蛋白質を特異的に検出することが明かとなった。25kDaの蛋白と抗体との反応は、5mMのリン酸化チロシン共存下では完全に消失したが、リン酸化スレオニンあるいはセリンの共存下で阻害されないことから、チロシン残基が特異的にリン酸化されていると考えられる。本蛋白のリン酸化反応は、赤色光に続いて照射した近赤外光により減少した。また、赤色光照射後30分後に最大となり、1時間後ではほとんど消失した。これらの結果より、フィトクロムが受容した光情報の伝達において、上記25kDa蛋白質チロシンリン酸化反応の促進が、重要な役割を果たしている可能性が示唆された。しかし、これらの実験結果は再現性の点で少し問題があったので、現在、再現性良く検出するための実験条件をさらに詳細に検討している。光情報による植物の分化・代謝発現とタンパク質リン酸化反応の関係を調べ、以下のような結果を得た。1.タチジャコウソウ実生を用い、腺鱗(head cellが812細胞からなる)だけでなく腺毛(head cellが1細胞からなる)も、モノテルペン生成に関与していることを新たに見い出した。また、その形態形成が、腺鱗同様にフィトクロ-ム支配を受けていることを明らかにすることができた。2.光処理した実生の子葉から抽出した蛋白をSDSーPAGEで泳動後、チロシンがリン酸化された蛋白のバンドを、リン酸化チロシン特異抗体を用いて検出した結果、約30kDaの蛋白の量が、赤色光近赤外光により可逆的に増減していることが判明した。すなわち、本蛋白はフィトクロ-ムを介して調節されており、その早い消長からシグナル物質として働いている可能性が示唆された。しかし、リン酸化された蛋白のバンドが、約2回に1度の割合で検出できず、その原因を究明中である。タチジャコウソウの種子を新たに購入したので、そのせいかとも考えたが、形態形成等の反応には、良い再現性が認められた。また、光処理した後のサンプルの保存も、瞬時に凍結して暗黒下に保存しているので、保存上の問題はないと思われる。リン酸化チロシン特異抗体の変性も認められなかった。

他方、本植物の子葉中の蛋白量は、動物に比べ約十分の一と低く、抽出にその原因があるのかもしれない。現在、抽出時に蛋白質を変性させるフェノ-ル性物質や、本バンドを乱す物質(塩?)の除去を試みている。タチジャコウソウの黄化苗は、受光すると、子葉上に多数の腺鱗を形成し、その中でモノテルペノイドを生合成する。この反応は、ともに光受容体であるフィトクロムの支配を受けている。昨年度、これらの分化・代謝発現とタンパク質リン酸化反応の関係を調べ、以下のような結果を得た。即ち、光処理した実生の子葉から得た蛋白をSDSーPAGEで泳動後、チロシンがリン酸された蛋白をリン酸化チロシン特異抗体を用いて検出した結果、25kDaの蛋白の量が、赤色光照射により増加し、続いて照射した近赤外光により減少した。本蛋白は、赤色光照射後30分に最大となり、3時間後ではほとんど消失することから、シグナル物質として働いている可能性が示唆された。しかし、これらの結果がその後十分に再現できなかったので、種子の光感受性、光処理した後のサンプルの保存法(瞬時の凍結処理、安全光下あるいは暗黒下保存)、細胞破砕法(凍結融解、安全光下など)、蛋白抽出時の添加剤(フォスファタ-ゼの阻害剤、金属トラップ剤、フェノ-ルトラップ剤(PVPP、XADー4)、SH剤、蛋白分解酵素阻害剤など)、特異抗体(モノクロPY20、ポリクロR13)などの要因を検討し、その原因を調査したが、結局究明できず、再現性の点で問題を残した。動物細胞では蛋白量も多く、鮮明な結果が得られることから、植物細胞に特有の問題点かもしれないと考え、培養細胞を用いて検討したところ、18kDaの蛋白のチロシンがリン酸化反応を受けることを見出したが、やはり再現性が低いことが判明した。
リサイクル分野で利用可能な易解体性粘着技術の開発

主鎖にポリウレタンまたはポリアセタール骨格を有する易解体性粘着剤を開発した。作製したポリウレタン型およびポリアセタール型易解体性粘着剤はともに、初期粘着強度が10N/20mmと高いものを作製することができた。また、熱酸発生剤を加え加熱することで、粘着強度を0N/20mmに低下できることを示した。さらに、新たなトリガーとして超音波照射による易解体可能な粘着剤の開発を進めた。その結果、熱酸発生剤を内包したマイクロカプセルを含有した易解体性粘着剤は、超音波照射を20分間行うことで粘着強度を10N/20mmから1N/20mmまで低下させることに成功した。近年、リサイクルや資源の有効利用の観点から、使用後の製品を容易に解体する解体性技術が注目を集めている。光や熱などの外部刺激により粘着力が低下する刺激応答性易解体性粘着剤は、刺激を与えない状態では一定の粘着力を有するが、刺激を与えることで粘着力が短時間で著しく低下し、容易に剥離することが可能となる。本研究では光や熱などの刺激に応答し活性種を生成する潜在性化合物と、活性種をトリガーとして分解反応を引き起こす粘着性ポリマーを組み合わせ、刺激応答性易解体性粘着剤の開発を目的とする。本年は昨年度に引き続き、ポリウレタン系易解体粘着剤の最適化を行うと共に、ポリアセタール系易解体粘着剤を新規に開発し、その最適化を行ってきた。ポリアセタール型易解体粘着剤は一段階で合成が可能であり、初期粘着強度も1011N/20mmと高いものを作成することができた。熱酸発生剤を加え加熱することで、粘着強度を0N/20mmに低下させることができた。また、新たなトリガーとして超音波照射に着目した易解体粘着剤の開発を進めているところである。具体的には金属微粒子含有粘着剤を作製し、超音波照射に伴う粘着強度変化について測定を行っている。粘着剤膜厚、金属粒子の種類、サイズ、量等を調整することで、超音波照射により粘着強度を減少させることに成功した。さらに、超音波照射により内容物を徐放可能なマイクロカプセルの合成に着手した。今後、それぞれ条件決定や最適化を行い、超音波照射により易解体可能な粘着剤の開発を進める。本研究では光や熱などの刺激に応答し活性種を生成する潜在性化合物と、活性種をトリガーとして分解反応を引き起こす粘着性ポリマーを組み合わせ、刺激応答性易解体性粘着剤の開発を目的とした。ポリウレタンおよびポリアセタールを主鎖とする易解体粘着剤を開発し、その最適化を行ってきた。ポリアセタール型易解体粘着剤は一段階で合成が可能であり、初期粘着強度も10N/20mmと高いものを作成することができた。また、新たなトリガーとして超音波照射に着目した易解体粘着剤の開発を進めた。具体的には金属微粒子含有粘着剤を作製し、超音波照射に伴う粘着強度変化について測定を行い、最適化条件の検討を行った。また、熱酸発生剤を含有したマイクロカプセルは、超音波照射によりカプセルの破壊が起こり、熱酸発生剤の放出が起こることを確認した。また、マイクロカプセルを含有した粘着剤は、超音波照射を20分間行うことで粘着強度が10N/20mmから1N/20mmまで低下することを見出した。これまでにない新しい易剥離粘着剤を開発するとともに、新しい活性種やトリガーの検討を行ってきた。その結果、超音波照射により易剥離可能な新しい粘着技術の開発に成功することができた。研究実施計画では、本年度は分解性官能基を有する主鎖分解型粘着剤の開発を中心として行うこととなっており、主に次の三点について検討を行った。(1)易剥離粘着剤の最適化及び低温分解化

(2)新規主鎖分解型ポリアセタール系粘着剤の合成と評価(3)新規分解性モノマー(2官能型、光分解型)の合成と評価易剥離粘着剤の最適化と共に低温分解化の検討を行った。40度程度で分解する熱酸発生剤を用いて低温分解化を検討した。低温では酸発生が不安定であるため所定温度に到達するまでに易剥離が開始されることがわかった。これまでに報告例の無いポリアセタール系粘着剤の合成に成功した。この粘着剤はジビニルエーテルとジオールから構成され、弱粘着から強粘着まで強度を調製することが可能である。この粘着剤は酸を加えて加熱することで容易に易剥離可能である。今後データの蓄積を行い特許出願を目指す。さらに継続して(3)新規分解性モノマーの合成を行い、順次評価を行う予定である。本年は昨年度に引き続き、ポリウレタン系易解体粘着剤の最適化を行うと共に、ポリアセタール系易解体粘着剤を新規に開発し、その最適化を行ってきた。ポリアセタール型易解体粘着剤は一段階で合成が可能であり、初期粘着強度も1011N/20mmと高いものを作成することができた。この粘着剤は熱酸発生剤を加え加熱することで、粘着強度を0N/20mmに低下させることができた。また、新たなトリガーとして超音波照射に着目した易解体粘着剤の開発を進めているところである。金属微粒子含有粘着剤は、粘着剤膜厚、金属粒子の種類、サイズ、量等を調整することで、超音波照射により粘着強度を減少させることに成功した。研究申請書に基づき、分解性官能基を有する主鎖分解型粘着剤の開発を中心として・分解性粘着ポリマーの最適化と基本物性評価・分解性官能基を有する新規粘着剤の合成及び活性種発生のための刺激の探索とその評価の2点についてはほぼ目標を達成することができた。次年度に、更なるデータの追加、刺激応答性評価等を行い、基礎データの充実を目指す当初の研究計画に対し、概ね計画通りに進行している。次年度は既開発のポリウレタン型およびポリアセタール型易解体粘着剤の発表を積極的に行うと共に、超音波照射により易解体可能な粘着剤の開発を進め性能向上を行っていく。本年度、目標としていた下記2点に関して、ほぼ達成することができた。・分解性粘着ポリマーの最適化と基本物性評価・新規粘着剤及び活性主発生のための刺激の探索とその評価本研究は3ヵ年の計画であるため、次年度以降、更なるデータの追加、刺激応答性評価等を行い、基礎データの充実を目指す。次年度は・潜在性化合物の合成と最適化と・刺激応答性粘着剤の刺激応答性および粘着特性評価を中心に研究を推進する。また、超音波により解体可能な粘着剤の開発を行うためのアイデアの検証も同時並行で行って行く。次年度使用額(490円)については、残額が小額であり、物品費・旅費などで使用することが出来なかった。そのため、残額に次年度に繰り越して使用する。次年度も消耗品を中心に研究費を使用する。超音波剥離可能な粘着剤の開発にあたり、超音波端子、発信子ならびに電源の購入を予定している。また、研究成果について、学会発表を複数行うため、その旅費および参加費、さらに、論文投稿を予定しておりその費用を計上する。使用計画については当初の申請どおりである。
重症貧血マウスモデルにおける新規造血構造体誘導機構の解明

申請者らは骨吸収抑制剤である窒素含有型ビスホスホネート(NBP)を用いて、独自の重症貧血マウスモデルを確立し、腹腔内に新規の造血構造体を誘導することに成功した。申請者は、前年度中に計画書にある大網の造血微小環境解明のため、サイトカイン類の発現について解析及び、造血前駆細胞の動態について、造血器官である骨髄と末梢血で解析実施し、大網組織において、SCF,IL3といった造血を刺激するサイトカインの発現を確認した。またHSPCsの末梢動員に関与するサイトカインであるGCSFの血清中濃度を測定したところ、NBP投与後に一過性に増加していることが確認された。そこで今年度は、対照群と重症貧血誘導時の大網におけるサイトカイン類の発現量の変化を解析したところ、造血サイトカインであるIL3やGCSFのほか、ヒスタミン合成酵素であるHistidine decarboxylase(Hdc)の発現の上昇を確認したため、このHdcに着目した研究を進めた。Hdcを遺伝的に欠損したマウスを用いて、造血組織の解析を実施したところ、骨髄では変化が認められなかったものの、脾臓において、正常時においても野生型よりも赤血球造血が亢進していることが確認出来た。また、脾臓を摘出したところ、髄外造血や貧血を誘導しないにもかかわらず、新規造血構造体の形成を認めた。以上の結果から、Hdcあるいは、ヒスタミンが新規造血構造体形成に何らかの影響を与えている可能性が示唆された。本研究内容については、解析結果がまだ十分に揃っていないため、今後の更なる研究が必要であると考える。申請者は、平成29年度中に、新規造血構造体誘導実験を実施し、経時的に組織学的解析を進めてきた。その結果、肉眼で認識可能な新規造血構造体を形成する以前から、大網組織中に、TER119陽性の赤芽球が集合する状態を確認した。このことは、リンパ節や造血組織の形態形成とは異なり、予め、ある程度分化の進んだ細胞が集合して構造体の基礎となる組織を形成している可能性が示唆された。さらに、新規造血構造体誘導から、経時的に血清中及び大網におけるサイトカイン発現の解析を行った。その結果、血清中では造血幹細胞や前駆細胞を末梢へと動員するサイトカインであるGCSF濃度の上昇が認められとともに、大網では造血幹細胞や前駆細胞の遊走に関連するCxcl12(SDFー1)の発現が確認された。このことは新規造血構造体形成時には、末梢血中に造血幹細胞や前駆細胞が動員され、同時に大網から造血幹細胞や前駆細胞を誘導する因子が発現されることにより、新規造血構造体形成へと繋がる可能性が示された。これらの結果については、日本解剖学会及び日本比較免疫学会等学術集会において、発表を行っている。申請者らはさらに、新規造血構造体形成に当たって、造血や炎症に関連する接着因子、VCAM-1,N-カドヘリン,ICAM-1などの大網組織における発現局在を調べた。その結果、一部の接着因子の発現が、新規造血構造体形成時に上昇していることが確認された。このことは、新規造血構造体の誘導される大網では、サイトカイン類のみではなく、ストローマ細胞による造血微小環境が整備されている状況にあることが示唆された。平成29年度前半時期は実験環境が整っていたため、順調に研究を進められ、概ね計画通りであった。後半期は所属変更のため、実験が一時的に進められない状況にあったが、少しずつ実験環境を整えることができたため、目立った遅れは生じなかった。平成30年度は、新規造血構造体誘導における因子についての解析をさらに進めていく予定である。またHistidine decarboxylase欠損マウスを用いて同様の実験系を行うことで、新たな知見をもとめて行きたいと考えている。

得られた結果については積極的に学術集会等で発表することで社会への還元を検討している。当該年度は、所属異動があり、論文投稿や学会発表のための費用を予定より使用しなかったため、次年度は、学会旅費等に使用する予定である。
複数の自律型海中ロボットの連携による海底広域探索手法の開発

本研究では複数の自律型海中ロボット(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)の連携による海底観測手法の開発を進めている.全自動観測のために,AUVは自己位置を正確に推定することが必要となる.本研究では複数のAUVを展開し,そのうちの一台が海底に着底し測位の基地局となることを交互に実施することで,AUVのみで正確な位置推定および広域にわたる海底観測を実現する.本年度に開発した項目を以下に示す.1)着底装置の改良と海域試験:AUVが安定して海底に着底するために,海底付近において全自動で浮力を調整する装置の開発を行った.昨年度まで基本が完成し,今年度は改良および実海域での試験を行った.これまで浮力調整のための制御信号を逐一AUVから送っていたが,信号の流れをプログラム化したマイクロコンピュータを装置内部に搭載し,改良を行った.これによりAUVのプログラムを簡略化した.改良した装置をAUVに搭載し,水深3040mの海域にて,多数回にわたって浮力(2kg/min)を全自動で調整することに成功した.2)提案手法の実証試験:昨年度を含めて,移動AUVの位置推定手法,推定情報の共有手法,行動制御手法の定式化と検証を進めてきた.そして二台のAUV “Tri-Dog 1"と“Tri-TON 1"に手法を実装し,水槽試験,実海域試験(水深3040m)を実施した.結果,基地局を多数回交代することに成功し(水槽試験:13回,実海域試験:5回),200mの距離を全自動で航行することに成功した.位置推定誤差も1m以内に抑えられることを示し,定量的に手法の有効性を実証した.合わせて海底の映像や水温,塩分濃度の分布を取得することに成功し,新たな海底探査手法として有用性を示す成果が得られた.3)手法の拡張性検証:実海域での試験結果をもとに,さらに多くのAUVを展開した場合の手法の拡張性と地形が複雑な海域での手法の適用可能性について,シミュレーションを通じて幅広く検証した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では複数の自律型海中ロボット(AUV : Autonomous Underwater Vehicle)が連携して効率的に海底を観測する手法の開発を進めている.本手法では二台のAUV AとBを想定する場合,Aが海底に着底し,Bは着底したAを基準に自己位置を推定し,移動および海底の観測を行う.Bが一定範囲の観測を終了した後,今度はBが着底し,これまで着底していたAはBを基準に位置推定および観測を開始する.交互に着底して位置推定の基準となることで,広範囲の海底を高精度に観測することが可能になると考えている.本年度に開発した手法の概要を以下に示す.1)位置推定情報のAUV間の共有手法:位置推定は移動AUVによって行われる.移動AUVが一定の観測を終了後,着底して基準となる前に,位置推定情報を次に移動を開始するAUVに伝達する必要がある.水中では電波が使用できないため,情報通信は音響を用いる.音響は通信速度が電波に比べて極めて遅いため,大量の情報のやり取りが難しい.そのため移動AUVの推定情報を効率的に圧縮し,少ない情報量で次に移動を開始するAUVに伝達する手法を開発した.シミュレーションを通じて手法の検証を行い,実際に二台のAUVに本手法を実装した.実装の第一段階として一台は移動型のAUV("Tri-Dog 1")に,もう一台は着底型の擬似AUV("Seafloor Station")に実装し,実海域実験を実施し,本手法の有効性および性能評価を行った.今後は手法の改良および二台の移動型AUVによって広域観測の実証試験を進めていく.2)着底装置の開発:着底AUVは移動AUVの基準となるため,海底で潮流や外乱等に対して安定している必要がある.そのためAUVが海底付近で自律的に重量を調整するシステムの設計・開発を進めている.本装置を用いてAUVは着底の際には重量を増加させて動きにくい状態となり,移動の際には浮力を発生させ重量を軽くすることで動きやすい状態になる.本装置開発のため補助金を活用した.開発は現在も進行中で,来年度にわたって動作試験を進めていく.本研究では複数の自律型海中ロボット(AUV : Autonomous Underwater Vehicle)が連携して効率的に海底を観測する手法の開発を進めている.海底観測のためには自己位置を正確に推定しつつ行動することが必要となる.これまでは移動しない固定基準局の周囲を単体で観測する手法が行われているが,基準局によって観測範囲が制限されることが問題であった.本研究では二台のAUVを展開し,一方が他方の位置推定のための基準局となり,基準局を交互に交代することで,広域にわたる海底観測を実現する.本年度に開発した項目を以下に示す.1)着底装置の設計・開発:基準局となるAUVは移動AUVの基準となるため,海底で潮流や外乱等に対して安定している必要がある.しかし移動の際, AUVは中正浮力(浮きも沈みもしない状態)であると移動しやすく望ましい.基準局と移動中の相反する2つの浮力状態を達成するために, AUVが海底付近で自律的に浮力を調整するシステムの設計・開発を行った.

本装置はジャバラ状の風船,油,油をくみ上げるポンプと制御回路で構成される.油を風船に送ることで風船が膨らみ,浮力を獲得し移動しやすくなる.逆に油を風船から戻すことで風船が縮み,浮力を減少させて着底する.本装置開発のため補助金を活用した.システムは完成し,最終的な調整試験を行う予定である.2)二台のAUVへの手法の実装:昨年度までに移動AUVの位置推定手法,少ない情報量で正確に推定情報を共有する手法,音響通信による二台の制御手法の開発・検証を進めてきた.二台のAUV "Tri-Dog 1"と"Tri-TON"に手法を実装し,実海域実験を実施し,手法の有効性および性能評価を行った.今後は手法の改良および二台が連携するための音響通信システムの見直しを行い,広域観測の実証試験を行う.本研究では複数の自律型海中ロボット(AUV: Autonomous Underwater Vehicle)の連携による海底観測手法の開発を進めている.全自動観測のために,AUVは自己位置を正確に推定することが必要となる.本研究では複数のAUVを展開し,そのうちの一台が海底に着底し測位の基地局となることを交互に実施することで,AUVのみで正確な位置推定および広域にわたる海底観測を実現する.本年度に開発した項目を以下に示す.1)着底装置の改良と海域試験:AUVが安定して海底に着底するために,海底付近において全自動で浮力を調整する装置の開発を行った.昨年度まで基本が完成し,今年度は改良および実海域での試験を行った.これまで浮力調整のための制御信号を逐一AUVから送っていたが,信号の流れをプログラム化したマイクロコンピュータを装置内部に搭載し,改良を行った.これによりAUVのプログラムを簡略化した.改良した装置をAUVに搭載し,水深3040mの海域にて,多数回にわたって浮力(2kg/min)を全自動で調整することに成功した.2)提案手法の実証試験:昨年度を含めて,移動AUVの位置推定手法,推定情報の共有手法,行動制御手法の定式化と検証を進めてきた.そして二台のAUV “Tri-Dog 1"と“Tri-TON 1"に手法を実装し,水槽試験,実海域試験(水深3040m)を実施した.結果,基地局を多数回交代することに成功し(水槽試験:13回,実海域試験:5回),200mの距離を全自動で航行することに成功した.位置推定誤差も1m以内に抑えられることを示し,定量的に手法の有効性を実証した.合わせて海底の映像や水温,塩分濃度の分布を取得することに成功し,新たな海底探査手法として有用性を示す成果が得られた.3)手法の拡張性検証:実海域での試験結果をもとに,さらに多くのAUVを展開した場合の手法の拡張性と地形が複雑な海域での手法の適用可能性について,シミュレーションを通じて幅広く検証した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。二台の海中ロボットが海底で交互に基準となる際に,推定した位置情報を共有する手法の開発が完了し,実海域実験を通じて有効性を示すことができたためである.これにより二台のロボットがナビゲーションを行うための基礎手法の開発が終了したと考える.これまで開発を進めてきた要素手法(位置推定・推定情報の共有・制御)を二台の実機に実装し,海域試験を通じてナビゲーションを実施できたためである.また海域での実験データをもとに手法の有効性や改良点も検証できた.
清朝によるモンゴル統治メカニズムの研究-皇帝の王公支配と旗社会の変容をめぐって

本年度は昨年度に収集した中国・北京の満洲語史料を補完するため、主にモンゴル国・ウランバートルのモンゴル語史料を調査した。研究成果の概要は以下の通りである。第一に、北京の満洲語史料から、清朝中央部の政策決定過程、皇帝とモンゴル王公・現地派遣大臣の三者の応答を追った。その結果、モンゴル社会における変容の契機とされてきた乾隆48(1783)年諭旨が実は有力モンゴル王公ツェデンドルジの失脚事件に関連して出されたことを明らかにした。第二に、ウランバートルのモンゴル語史料から、この諭旨に対するモンゴル社会の具体的反応、個別の旗・個別の訴訟事例から社会構造の変容について検討を試みた。その結果、この諭旨を利用した訴訟が積極的に引き起こされたこと、しかし必ずしも構造的な社会変容がモンゴル全土で生じたとは言えないことなどを明らかにした。本研究により、各国に所蔵されたレベルや言語を異にする様々な一次史料を相互に比較参照するアプローチの必要性・有効性が確認されるとともに、乾隆40-50年代の政治・社会状況を具体的事例に即して解明した。さらに清朝の対モンゴル政策の中心には常に皇帝とモンゴル王公個々の人的結合あるいはモンゴル王公間の勢力関係があり、従って現地社会の支配関係・社会関係は清朝の把握範囲外にあったこと、しかしながら、現地社会においては、個々の社会的事件が時々の中央政局の動向と密接に連動して生起していたことなど、今後の清朝史・モンゴル史研究に幾つかの新たな視点を提示した。研究成果の公表については、昨年度に引き続き特に国外に向けた発信に重点を置いた。8月にモンゴル国で開催された第9回国際モンゴル学者会議において「アシグ章京の訴訟とその背景」と題する発表をおこなったほか、研究成果の核となる部分を2編のモンゴル語論文として発表した。広大な版図を有した清朝の統治構造は、時に「ゆるやかな統合」「帝国的統治構造」などと形容されるが、清朝が個々の地域、就中「周縁」の藩部地域をいかに統治したか、その実態は十分解明されていない。特にモンゴル史研究においては、清朝の定めた身分制度や法制度などが現地社会に浸透する一方、モンゴル王公による恣意的支配も併存・持続されると論じられてきた。しかし、統治制度の強制にせよ恣意的支配の放任にせよ、その前提となる時々の皇帝の具体的政策やその背景・意図は充分検証されていない。そこで本研究では、一つの画期とされる乾隆4050年代を対象に、第一に、皇帝の対モンゴル王公・社会政策とその背景・意図、王公間の勢力関係などを解明し、第二に、モンゴル社会の基本的権力構造の在り方を解明した上で、皇帝の政策・意図がモンゴル側にいかに認識され、いかなる社会変容をもたらし得たのかを解明する。総じて、政治史と社会史・制度史をリンクさせより包括的な歴史像構築を目指すものである。本年度は、海外調査による基本史料の収集を中心に、国内外の学会において成果を発表した。第一点目の清朝中央部の政争については、89月の北京・第一歴史档案館での史料調査により政治事件の具体的経緯・背景を解明した。その成果を10月の東北史学会において「乾隆48年トシェートハン失脚事件とその背景乾隆帝のモンゴル統治をめぐって」と題し報告した。第二点目の社会変容については、モンゴル国立歴史中央文書館所蔵のモンゴル語史料を分析し11月に東北アジア研究センター共同研究会で発表した他、12月の国際シンポジウム「1911年のモンゴル民族革命の前提条件と国際情勢」(於ウランバートル)で「清朝統治とモンゴルの社会変容」と題し報告した。本年度の成果は既に原稿にまとめており来年度投稿予定である。

8月にモンゴル国で開催された第9回国際モンゴル学者会議において「アシグ章京の訴訟とその背景」と題する発表をおこなったほか、研究成果の核となる部分を2編のモンゴル語論文として発表した。
産業革命以降の二酸化炭素濃度増大に対する木本植物の光合成・生長反応の機作

大気二酸化炭素(CO2)濃度は地球誕生以来常に変化し、最終氷期に最低値をとった後、産業革命以降は主に人間活動の影響で上昇を続けている。最も楽観的なシナリオをもとにしたシミュレーション結果でさえ、来世紀中に現在の1.5倍の濃度になるとしている。こうした大気CO2濃度の変化に伴って、植物はその生理・形態的性質を変化させてきたと推測される。そこで本年度は、生育型の異なる木本植物を230ppm(産業革命前,LC)、360PPm(現在,PC)、450ppm(21世紀,HC)の3種類の濃度で栽培し生長解析を行った。腐葉土の分解により放出されるCO2を利用し、低CO2濃度制御にはソーダ石灰を用いた。今年度は、亜高山帯に分布するミズナラを材料として追加して実験を行い、また暴露期間を4ヶ月と長期化させて実験を行った。これにより、木本植物のCO2反応性が生育型に依存するのか、生育地に依存するのかを解析した。ブナ科の亜高山性落葉樹(ミズナラ)では、CO2濃度増大による生長促進は顕著でなく、形態解析結果からもブナ科の低地性落葉樹(クヌギ、コナラ)とほぼ同様の反応性を示すことが明らかになった。以上より、木本植物のCO2反応性はその生育型によって類型化され、生育地には依存しないことが示唆された。大気二酸化炭素(CO_2)濃度は地球誕生以来常に変化し、最終氷期に最低値をとった後、産業革命以降は主に人間活動の影響で上昇を続けている。こうした大気CO_2濃度の変化に伴って、植物はその生理・形態的性質を変化させてきたと推測される。そこで本年度は、生育型の異なる木本植物を230ppm(産業革命前,LC)、360ppm(現在,PC)、450ppm(21世紀,HC)の3種類の濃度で栽培するための廉価版システムを構築し、これを用いて生長解析を行った。腐葉土の分解により放出されるCO_2を利用し、低CO_2濃度制御にはソーダ石灰を用いた。また暴露装置(Open Top Chamber)は圃場に温室資材を用いて作成した。暴露装置の性能については、CO_2濃度・温度制御ともに良好な結果が得られた。ブナ科の落葉樹(クヌギ、コナラ)では、同様にCO_2濃度増大による生長促進は顕著でなく、一方同じ科の常緑樹(シラカシ、マテバシイ)では、特にLCとPCの間で顕著な生長促進が見られた。以上より、木本植物はその生育型によってCO_2反応が類型化されることが示唆された。
顎舌骨筋を経由して波及する病変の進展様式の最新画像診断技術による描出

当大学口腔解剖学教室の研究者に今回の研究に関する知識や技術の提供の承諾を得、解剖体7体を使用した。剖出後の顎舌骨筋部と比較するために、剖出前にそれらのCT撮像を行い、再構成して得られた横断像および冠状断像から顎舌骨筋部の不連続部とそれに関連した変化について評価した。その後、顎下部皮膚側より剖出をおこない、顎二腹筋の走行を確認後、顎舌骨筋を観察し、筋の走行、筋束の状態、筋に入り込む神経や血管、および筋を通過する神経あるいは血管について評価した。剖出の各段階でデジタルカメラにて特徴的な剖出所見を記録した。その結果、顎舌骨筋の不連続部の発現頻度は高く、また画像上でも描出されることがわかった。これらの検討結果については、平成16年の画像診断臨床大会にて報告した。一方で顎舌骨筋を経由する病変の検討について資料収集、情報収集をおこなった。国内では特に東京歯科大学歯科放射線学講座の佐野教授、音成助手の研究協力を得、症例の収集を行った。国外においては、ハーバード大学のDr.Curtinのもとを訪問し、再び研究協力を依頼した。そしてハーバード大学付属マサチューセッツ眼耳科病院(Massachusetts Eye and Ear Infirmary)放射線科の種々の症例を収集した。当初は顎舌骨筋の描出に関する検討をする予定であったが、それに先立ちこれまでに撮像された病変の検討をする必要があり、収集した症例により、顎舌骨筋を経由する病変の波及経路について、検討した。その結果、近年の多列検出器CTや高解像度T1強調MR画像により、顎舌骨筋と病変との関係および波及経路についての描出が十分に可能であることがわかった。これについては、先の解剖体による検討とあわせて、国内では頭頸部放射線研究会、および国外では北米放射線学会にて報告した。北米放射線学会では、Certificate of Merit賞受賞となった。当大学口腔解剖学教室の研究者に本研究の研究予定内容を説明し、本研究で行う顎舌骨筋の剖出に際し、解剖学教室の研究施設の使用、研究材料である解剖体の提供、および研究を効率的におこなうための知識や技術の提供について承諾を得た。そして解剖体6体の顎顔面部を提供された。剖出後の顎舌骨筋部と比較するために、剖出前にそれらのCT撮像をし、得られた横断像を再構成し、2,3種類のスライス方向より、顎舌骨筋部の横断像および冠状断像を得た。それらの画像から顎舌骨筋部の不連続部とそれに関連した変化について評価し、剖出をはじめた。剖出は顎下部皮膚側よりおこない、顎二腹筋の走行を確かめた後、顎舌骨筋を観察し、筋の走行、筋束の状態、筋に入り込む神経や血管、および筋を通過する神経あるいは血管について評価中である。剖出の各段階でデジタルカメラにて特徴的な剖出所見を記録している。一方で、ハーバード大学のDr.CurtinおよびPhramongkutklao病院(バンコク)のDr.Suwansa-ardに本研究に対してのアイデアや関連症例の画像提供などの研究支援を要請した。また本研究に先駆けて行っていた顎舌骨筋の上方を走行する舌神経を画像上で同定する試みをアメリカ頭頸部放射線学会にてポスター発表し、参加者より本研究に有益な意見や情報を得ることができた。さらに新潟大学の高木教授に、手術時の経験より顎舌骨筋と病変との関連についての有益な情報を得た。次年度は顎舌骨筋の描出に最適なCTあるいはMRのプロトコールを検討する予定であるが、それについてはボランティアが必要であり、そのインフォームドコンセントのための書類を準備中である。
超音波部分溶解析出HAp/BMP-2複合物による骨膜上誘導骨の移植実験

HApに超音波部分溶解析出処理を施すと、BMP-2添加時の硬組織誘導能が向上されると示唆された。但し、今回の処理条件では、骨形成の進行に時間がかかり、HApは9か月後も全て吸収されずに残存した。また、HAp単独でもラットのような小動物の頭部骨膜上へ埋入しても、骨誘導を生じる事が示唆された。なお新生骨と頭頂骨とは骨架橋を認めないので、骨膜上の新生骨は容易に摘出して骨移植へ用いることができると考えられた。前年度はBMP-2を添加しラットの頭部骨膜上へ埋入した際に埋入物中の骨形成範囲が未処理のものに比べ、4、8週後においてより広範囲で認めることを確認したが、8週後も埋入物全体的に骨形成を認めず、HApも全て吸収されておらず、最終年度はPDP-HApにBMP-2を添加し長期埋入した際の骨誘導とHApの吸収性について組織学的に観察し単独で埋入したものと比較した。PDP-HAp(3×3×3mm)にrhBMP-2(1μg)を添加したBMP-2添加群と、PDP-HAp(3×3×3mm)単独群とを、それぞれWistar系ラット(雄性、4週齢)の頭部骨膜上へ埋入し、3,6,9か月後に安楽死させ摘出し組織学的観察を行った。BMP-2添加群の3か月後の骨形成範囲は埋入物中の約55%程であった。その後、徐々に骨形成範囲は拡大し9か月後で約91%となった。しかしHApは全て吸収されずに残存した。これは、これまでの処理条件では深部まで構造の変化が生じていないためであると考えられ、より深部まで構造が変化し少量の細胞増殖因子の添加で早期に骨形成が生じ、HApが速やかに吸収・置換されるように処理方法をさらに改良する必要があると思われた。また、単独群では3,6か月後では骨形成を認めなかったが、9か月後に一部に新生骨を認め、HApを単独で犬やヒヒなどの大型動物の筋肉内に埋入した際に骨誘導を生じた報告はあるものの、小動物での報告はなく、ラットのような小動物の頭部骨膜上という異所性の実験環境でも骨誘導を生じることが示唆された。既存の非吸収性ハイドロキシアパタイト(HAp)を改良して骨成長因子の保持力を増大し骨誘導能を向上させることを目的とし、HApに超音波部分溶解析出処理(Partial Dissolution-Precipitation technique)を行った。HApブロック(アパセラム-AX、HOYA、東京)を同HAp細粒が完全溶解している硝酸水溶液中に含浸し超音波で部分溶解を行った。アンモニア水を滴下し熟成して析出処理を行い、濾過、蒸留水で洗浄後、乾燥し超音波部分溶解・析出処理を施したHAp(PDP-HAp)の完成とした。SEM像では未処理HApが比較的平らな表面構造であるのに対し、PDP-HApはミクロ気孔やマイクロクラックを生じ、表面に針状微細結晶が多数析出していた。超音波処理時間を25分、30分、35分と変更したところ、35分処理では原型をとどめないまでに細分化され、25分処理と30分処理との比較では、SEM像で30分処理の方がより広範囲にマイクロクラックを生じており、30分を処理時間として設定した。実験群:PDP-HAp、対照群:未処理HApのそれぞれ4×4×4mmブロックにrhBMP-2(1μg)を添加したものを、Wistar系ラット(雄性、4週齢)の頭部骨膜上へ埋入し、1、2、4、8週後に安楽死させ摘出し組織学的観察を行った。実験群および対照群のどちらも1週後は骨形成を認めず、2週後は一部の辺縁部気孔内に骨形成を認めた。4、8週後は実験群では新生骨の形成範囲が徐々に増大し、中心部にかけても一部の気孔内に骨形成を認め、形態計測で4、8週後において有意に骨形成範囲が広範囲におよぶことが確認された(student's t検定、p<0.05)。以上よりHApに超音波部分溶解・析出処理を施すことでBMP-2添加時の骨誘導能が改良されることが示唆された。骨形成範囲に関して埋入4、8週後では有意差がみられたが、1、2週後においてはほとんど差がみられず、またHApの吸収性に関しても著明な差が確認できず、その原因として現在の処理方法では、(SEM像の観察において)構造の変化した部分が表層のみに認められ、深部にまでは構造の変化がおよびにくいとみられ、埋入初期から著明な差がでるよう、より深部まで構造が変化していくような処理方法の改良や埋入方法の変更などが、さらに今後必要と思われるため。

超音波処理時間などを調整したり、加工するブロックサイズおよび埋入方法についても考察し、体液がより中心部にまで浸透しやすく、また吸収もされやすくなる処理方法についてさらなる改良を行っていく。現在の処理方法で調製したHApの長期埋入での評価を行うとともに、超音波処理時間を含めた様々な処理方法についての実験をまずは行っていく。その後に、最良の処理方法で改良したHApブロックを用いて、BMP-2を添加してできた誘導骨の移植実験を行っていく。
近代日本画の彩色表現の研究－西洋顔料と岩絵具を使い分けた芝居絵屏風の継承から

本研究は、近代日本画の彩色表現における西洋顔料と岩絵具の使い分けの根拠が、作家・制作者以外の外的要因によって決定されるのか否か検証するものである。狩野派に学び幕末明治期に活躍した絵金(弘瀬洞意)の芝居絵屏風が制作され初めた江戸後期は、舶来の顔料(西洋顔料)が日本画に使用され初めた時期であり、これまで調査した全ての芝居絵屏風にも、同一画面上に西洋顔料と岩絵具の使用を確認した。しかし、調査した全ての芝居絵屏風は、西洋顔料と岩絵具の発色特性を生かして描かれておらず、絵金自身の美意識によって彩色されたとは到底思えなかった。本研究は、この彩色の理由を科学的調査と民俗学的調査によって探るものである。