hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超音波刺激,人工骨,骨形成因子(BMP)シグナル操作を組み合わせた骨欠損の修復

低出力超音波パルス(LIPUS)は骨折に対する治療においてその修復過程を促進することが報告されている。近年、開発された人工骨であるハイドロキシアパタイト多孔体(IP-CHA)は、優れた骨伝導能を持ち、骨切術や腫瘍切除術後などに生じる骨欠損部に使用する上で優れた補填材である。しかし、IP-CHA内部に新生骨が形成されるまでには長い期間を要する。我々は、LIPUSがIP-CHA内の新生骨形成に対して促進的に働くと考え、その効果について検討した。昨年度に得た結果を元に,さらに生体でのLIPUSのIP-CHA内の新生骨形成に対する効果を検討した.New Zealand white rabbitsを用いた動物実験を行った。両側の大腿骨穎部に直径4mmの骨孔を作成後、円柱状のIP-CHAを挿入し、右下肢のみLIPUSを1日20分間照射した。LIPUS照射後2週間、3週間でそれぞれIP-CHAを回収し、Micro-CTにて新生骨の体積を測定した。その結果、LIPUS照射後3週においてはLIPUS群で新生骨の体積は有意に増加していた。回収したIP-CHAをホルマリン固定後,脱灰し組織切片を作製した.骨基質の面積はLIPUSを照射したグループで,コントロールに比べて増えていた.IP-CHA内に進入した細胞の数も増加していた.これは,昨年度に行ったin vitroの,LIPUSが細胞の遊走能を促進するとの結果と整合する結果であった.免疫組織学的解析により,I型コラーゲンとオステオカルシンのシグナルは,LIPUSを照射したグループにおいてコントロールに比べて増強していた.このことは,LIPUSは骨欠損部に移植したIP-CHAに対して、骨基質の生産を促進する作用があると考えた.低出力超音波パルス(LIPUS)は骨折に対する治療においてその修復過程を促進することが報告されている。まず、LIPUSの機械的刺激がIP-CHAの強度を低下させないことを調べる目的で、水中にてLIPUSを48時間連続照射し、その強度を非照射群と比較した。その結果、LIPUS照射によって、圧縮強度の有意な低下は認めなかった。次にNew Zealand white rabbitsを用いた動物実験を行った。両側の大腿骨顆部に直径4mmの骨孔を作成後、円柱状のIP-CHAを挿入し、右下肢のみLIPUSを1日20分間照射した。次にLIPUSが新生骨形成を促進する機序を調べる目的で、MC3T3-E1細胞を用いて、Wound healing assayを行ったところ、LIPUS照射群では有意に細胞の遊走能が促進されていた。これらの結果よりLIPUSは骨欠損部に移植したIP-CHAに対して、新生骨形成を促進し、その機序の1つとして細胞の遊走能を促進している可能性が示唆された。回収したIP-CHAをホルマリン固定後,脱灰し組織切片を作製した.骨基質の面積はLIPUSを照射したグループで,コントロールに比べて増えていた.IP-CHA内に進入した細胞の数も増加していた.これは,昨年度に行ったin vitroの,LIPUSが細胞の遊走能を促進するとの結果と整合する結果であった.免疫組織学的解析により,I型コラーゲンとオステオカルシンのシグナルは,LIPUSを照射したグループにおいてコントロールに比べて増強していた.このことは,LIPUSは骨欠損部に移植したIP-CHAに対して、骨基質の生産を促進する作用があると考えた.
質量分析計による病原微生物迅速同定法の構築・臨床応用

細菌感染症の原因菌を確実かつ迅速に同定することは早期に有効な治療を開始するために必須である。従来、コロニーからの細菌同定には形態学的・生化学的手法が用いられてきたが、長時間を要し(平均24時間)、操作が煩雑で熟練を要するなどの難点があった。最近、質量分析計(MALDI-TOF MS)による細菌の種レベルの同定に有用であり、病院検査室に導入されている。本法は1菌種約5分ときわめて短時間に正確な同定結果が得られる。本法で同定率の低いグラム陽性菌に注目して、血液培養陽性ボトルの迅速同定、尿検体からの直接同定、肝胆膵領域術後患者のドレーン排液からの直接同定を構築し、臨床応用を行った。本法で同定率の低いグラム陽性菌に注目して、血液培養陽性ボトルの迅速同定、尿検体からの直接同定、肝胆膵領域術後患者のドレーン排液からの直接同定を構築し、臨床応用を目的とする。平成28年度は尿検体から直接細菌のタンパク質を抽出する方法の最低検出感度、安定性、再現性を確認した。その後臨床検体を使用して従来法及び16S rRNA解析との相関を確認した。平成28年度は尿検体から直接細菌のタンパク質を抽出する方法の最低検出感度、安定性、再現性を確認し、その後臨床検体を使用して従来法及び16S rRNA解析との相関を確認した。計画が順調に進展していると考えている。平成29年度は臨床検体を用いて、尿検体迅速同定検査を試み、同定・成績報告まで約30分で行うことができ、現状より23日、成績報告が早くなることを確認した。今年度の達成度はおおむね順調であった。平成29年度は血液培養グラム陽性菌陽性ボトルから直接細菌のタンパク質を抽出する方法の最低検出感度、安定性、再現性を確認する。その後臨床検体を使用して従来法及び16S rRNA解析との相関を確認する。

平成30年度は臨床検体を用いて、肝胆膵領域術後患者のドレーン排液から迅速同定検査を試みる。細菌のタンパク質抽出に使用するrapid BACpro(ニットーボーメディカル株式会社)とポリマー樹脂の購入に時間がかかり、次年度の購入になったため、255,497円を繰り越した。(理由)細菌のタンパク質抽出に使用するrapid BACpro(ニットーボーメディカル株式会社)の購入に時間がかかり、次年度の購入になったため、192,076円を繰り越した。rapid BACpro(ニットーボーメディカル株式会社)とポリマー樹脂の購入。
SOR光を利用した表面X線吸収分光法による電極/溶液界面のその場構造解析

実際には、すでにAFM測定により構造の明らかになっている銅/GaAs(100)界面を測定対象とした。p-GaAs(100)(Zn:1.5x10^<19>cm^<-3>)を基板とし、0.1MH_2SO_4+0.1mM CuSO_4溶液中、-0.5V(vs.Ag/AgCl)で種々の時間、銅を電析させた。高エネルギー物理学研究所放射光実験施設(BL13)にて、SEXAFS測定を行った。GaAs電極表面にX線を約1.6°で入射し、銅蛍光X線量を19素子半導体検出器でモニターした。銅の電析量は、脱離時の電気量から見積もった。電析量が1単分子層(ML)以上の場合、EXAFS振動のフーリエ変換のメインピークは1つだけ観測され、このピークについて解析を行った。結合はCu-Cuであり、結合長、配位数は、6MLで2.52Å、9.8、1MLで2.54Å、4.4と求められた。この結果は、銅のfccバルク構造に対応する結合長2.56Åとほぼ等しいことから、1ML以上の場合にはGaAs上に電析した銅はfcc構造をとっていると結論された。また、配位数がバルクの値(12)より小さいことから、電析した銅は微小なクラスター構造をとっていると考えられる。これはすでに報告されているAFMの結果と一致している。一方、電析量が1ML未満の場合、解析結果は上記とは異なった。EXAFS振動のフーリエ変換には、銅のバルク構造に相当するピークは観測されず、あらたにそれより短い距離に位置する2つのピークが観測された。解析の結果、1つはCu-Oに相当し、結合長、配置数は、1.94Å、1.4と求められた。これは電析した銅に配位した硫酸イオンまたは水分子のもつ酸素によるものと考えられる。残りのピークの詳細については現在検討中であるが、EXAFS振動の振幅から、散乱原子はCu、Ga、Asのどれかであると考えられる。
倫理と宗教の相克と協働――ヘブライズム・ヘレニズムの交錯をめぐる比較研究

本研究の学術的な特色は、倫理の宗教的基盤を探ることを通して、しばしば対立的に考えられてきた倫理と宗教の協働の可能性を解明するにあった。研究代表者は、これをユダヤ・キリスト教の文脈で旧約・新約聖書と関連付けて行うとともに、後期西田哲学によってこの協働の哲学的基礎づけを行った。こうした研究の学術的な意義は、倫理的な混迷と、宗教的な抗争に奔る現代に、新しい哲学の灯をともす礎となり挑戦となることにある。代表者は自らの研究成果を国際的に発信し続けている。平成26年度の研究実績は以下の通りである。まず全体として11月に神戸女学院大学において研究会を開いた。関根は「旧新約聖書における命についての考え方」について、ショートは旧約聖書のダビデについて、また高橋はプラトンの後期対話篇における神と知性の関係について、それぞれ発表し、互いに検討した。次に個別研究として、関根は、オランダのファンデンヘック社から出た旧約ヘブライ語聖書の研究史をめぐる大部の本で、アジアの旧約学の歴史と成果を概観する英語の論文を担当、また来年の定年を前に研究室の紀要に遺す「旧新約聖書の一断面」という論文を紀要に執筆したのが、昨年度の主な仕事だった。ともに「倫理と宗教の相克と協働」という本研究のテーマと密接に関わっている成果である。ショートは、ダビデ王の神理解とイスラエル神との関係に基づいての倫理規定を検証しようとした。特に、ダビデ王が姦淫罪と殺人罪を起こした後、神への懺悔として継承されてきた詩篇51篇に注目した。その成果として、上述の研究会において「ダビデの倫理についての考察」と題した発表をし、ハーバード大学主催のブログ(https://blogs.law.harvard.edu/shortword)で、このテーマに関連したシリーズを書き始めた。本研究の学術的な特色は、倫理の宗教的基盤を探ることを通して、しばしば対立的に考えられてきた倫理と宗教の共働の可能性を解明する点にあった。関根はこの2年間、これをユダヤ・キリスト教の論脈で「旧新約聖書の一断面」(正・続)という2つの論考に纏め、旧約だけでなく新約聖書とも関連付けて明らかにした。また東西宗教交流学会に招かれての「西田哲学と旧約聖書」という講演では、後期西田哲学によって、この方向の哲学的基礎づけを行った。これは近々学会論集に掲載される予定である。関根はそうした自己の研究成果を、例えば“Philosophical Inquiries into Religions“と題する国際哲学会講演をもとにした論考で、ユダヤ教、キリスト教、イスラム教など一神教同士の非倫理的な暴力のはびこる現代世界に向け、国際的に発信し続けている。ショートは、ダビデ王が姦淫罪と殺人罪を起こした後、神への懺悔として継承されてきた詩篇51篇に注目し続けた。主な活動の一つとしては、2016年2月20日3月5日の期間、研究旅行をし、米国のハーバード大学にて同大学の教授らや博士課程の院生と研究についての懇談を持ち、同大学の図書館を利用した。本年度の研究成果として、2016年夏に、聖書文学学会(SBL)の2016年国際学会にて、二つの研究発表をする予定である。高橋は、プラトンの『法律』の研究におけるプラトンの神学、とりわけ知性としての神と魂との関係について、研究を進めた。それにより、魂の内にない知性としての神の可能性を探り、その成果を「後期プラトンにおける神、知性、魂」という論考にまとめた。本研究が「おおむね順調に進展している」と判断した理由として、まず研究組織全体の観点からは、互いの研究を披露し、批判的に検討する機会を持てたことが挙げられる。また個別研究の観点からは、関根による聖書を中心とした宗教と倫理との関係について、ショートによるダビデにおける神と倫理との関係について、また高橋によるプラトン後期対話篇における神と知性との関係について、それぞれ着実に成果を上げていることが挙げられる。倫理学研究計画に従い、互いの研究を批判的に検討する機会を設け、各自は自らの研究を、それを目指しかつそれから発展させるべく行う。各自の研究を推進するにあたっては、テキストの綿密な読解に基づいた他の研究者との対話によるところが多いので、今後は今までに比してよりいっそう、海外の研究者との学術交流を行うよう努める。平成27年度において、旅費や図書費ですこし纏まった支出が必要なので、前年度になるべく支出を抑制した。国内外の研究者との学術交流を積極的に行う予定である。
リンパ系幹細胞とストロ-マ細胞間の相互作用に関する研究

本年度は計画の2年目にあたるが、計画時に解明したいと考えていた骨髄や胸腺ストロ-マ細胞とリンパ系幹細胞の相互作用に関する大筋についてはほぼ理解できたのではないかと考えている。骨髄中でストロ-マ細胞が発現してB細胞の増殖を調節している分子については、ILー7,cーkitのリガンドであるSLFが固定された。しかし、西川らの研究によってSLFとILー7のみではストロ-マ細胞そのものを用いた培養に比較してたかだか1/10程度の増殖しか見られない事が明らかにされており他の分子の関与が示唆された。実際、菊谷らはストロ-マ細胞上のB細胞株の増殖を抑制するモノクロ-ナル抗体を樹立しており、この分子の解明が待たれる。一方B細胞分化のシグナルについては、仲野らの様にストロ-マ細胞由来とする実験結果と、西川らのB細胞自律的であるとする考えがあり、今後の課題であろう。胸腺内ストロ-マ細胞の役割についての解明もかなり進んだ。八木田、緒方、宮崎らの研究の結果、MHC分子、接着分子を介するT細胞増殖調節が可能な事や、ILー2、ILー7などのサイトカインの役割が明らかにされた。しかし、垣生らのSCIDマウス胸腺に関する研究は、胸腺内での細胞増殖シグナルの最も重要な部分がT細胞レセプタ-を介している事を示唆している。この点の確認については現在T細胞レセプタ-トランスジェニックマウスを用いて検討中である。以上の様にリンパ系幹細胞の増殖支持に関わる分子の大半については明らかになったが、造血幹細胞からリンパ系へのコミットメントの問題や、後期の分化に関するシグナルの実体、さらには細胞表面レセプタ-以降のシグナル伝達経路など、新たな問題が出ており、次年度はこの方向の研究に必要な実験システムを地道に開発する必要があろうと考えている。
日本および東アジア産の中・古生代魚類化石に関する古生物学的研究

1.日本産古生代軟骨魚類化石の分類学的・形態学的研究(1)赤坂石灰岩(ペルム系)産の板鰓類・ペタロドゥス類・コクリオドゥス類・硬骨魚類の歯化石を総括した。(2)宮城県本吉町の千松層(上部ペルム系)産の淡水生サメ類であるクセナカントゥス類のOrthacanthus sp,の歯化石を記載した(後藤ほか,2000)。(3)岐阜県上宝村福地の一ノ谷層(中部石炭系)産の板鰓類Cladodus sp.,Agassizodus sp.の歯、ペタロドゥス類のPetalodus alleghenensis, Janassa sp.の歯、コクリオドゥス類のCyrtododussp.,Poecilodus sp.の歯板、同地域の水屋ケ谷層(下部ペルム系)産のペタロドゥス類のPetalodus acuminatusの歯の記載をおこなった(論文訂正中)。2.日本産古生代魚類化石の総括的研究:板皮類2種、板鰓類13種、全頭類17種、硬骨魚類1種の計33種について、分類・層序・形態・古生物地理学的研究を総括し、その復元を行なった(後藤,1999,2002;Goto,2000)。3.日本各地の白亜紀および第三紀の地層から産出した原始的な形質を残す板鰓類であるラブカChlamydoselachus属の歯化石に関する研究:その産出を報告(後藤ほか,1999,2000)し、その記載と進化に関する論文を投稿中である(Goto,2001;後藤,2002)。4.北海道産の板鰓類化石に関する研究:白亜紀後期の25種、古第三紀の3種、新第三紀の6種、第四紀の1l種の計31種について総括(後藤・木札,1998)し、上部蝦夷層群(上部白亜系)産のラブカChlamydoselachus sp.,Sphenodus sp.、川上層群(漸新統)産のアイザメCentrophorus sp.について記載した(後藤・木村,2002)。5.新生代の魚類化石に関する研究:(1)神奈川県三浦市の三浦層群三崎層(中部中新統)から産出した世界で最大のハリセンボンDiodon属の歯板化石を記載した(後藤・上野,2002)。(2)巨大ザメCarcharocles megalodonの層位学的生存期間について研究した(兼子ほか,1998;矢部ほか,2000)。(3)掛川層群(鮮新統)産の板鰓類化石について記載した(横山ほか,2000)。6.世界ではじめてのメガマウスMegachasma pelagiousの歯と鱗に関する組織学的・発生学的研究を行なった(後藤,1999)。そのほか、脊椎動物における歯の発生と進化に関する研究を進めた(後藤・後藤,2001;Goto,2001)1.日本産古生代軟骨魚類化石の分類学的・形態学的研究(1)赤坂石灰岩(ペルム系)産の板鰓類・ペタロドゥス類・コクリオドゥス類・硬骨魚類の歯化石を総括した。(2)巨大ザメCarcharocles megalodonの層位

学的生存期間について研究した(兼子ほか,1998;矢部ほか,2000)。(3)掛川層群(鮮新統)産の板鰓類化石について記載した(横山ほか,2000)。6.世界ではじめてのメガマウスMegachasma pelagiousの歯と鱗に関する組織学的・発生学的研究を行なった(後藤,1999)。そのほか、脊椎動物における歯の発生と進化に関する研究を進めた(後藤・後藤,2001;Goto,2001)1.日本産古生代板鰓類化石に関する分類学的・形態学的研究として、岐阜県上宝村福地の一ノ谷層(中部石炭系)産の板鰓類のCladodus sp.,Agassizodus sp.、宮城県本吉町の千松層(上部ペルム系)産の淡水性板鰓類Orthacanthus sp.などの歯化石の記載をおこなった。2.日本産古生代ペタロダス類の歯化石に関する分類学的・形態学的研究として、岐阜県上宝村福地の一ノ谷層(中部石炭系)および水屋ヶ谷層(下部ペルム系)から産生した古生代軟骨魚類・ペタロドゥス類のpetalodus allegheniensis Leidy,?Janassa sp.などの歯化石の記載をおこなった。3.日本産古生代コクリオドゥス類の歯板化石に関する分類学的・形態学的研究として、岐阜県上宝村福地の一ノ谷層(中部石炭系)から産出した古生代軟骨魚類・コクリオドゥス類の?Deltodus sp.,Poecilodus sp.などの歯板化石の記載をおこなった。4.その他、日本産古生代魚類化石の復元、その生物層位学的・生物地理学的検討、日本産中生代サメ類化石の総括、岐阜県大垣市の赤坂石灰岩(ペルム系)産魚類化石の総括、白亜紀と第三紀のラブカchlamydoselachus sp.の歯化石の産出報告、板鰓類の歯の用語の検討、現生のメガマウスザメMegachasma pelagiousの歯と小歯の組織学的研究などをおこなった。1.日本産古生代板鰓類化石の分類学的・形態学的研究として,宮城県本吉町の千松層(上部ペルム系)産の淡水性板鰓類であるクセナカントゥス目のOrthacanthus sp.の歯化石の記載をおこなった(後藤ほか,2000)。3.日本産白亜紀および第三紀板鰓類の分類学的・形態学的研究として,北海道夕張市の上部蝦夷層群(Santonian),大阪府貝塚市の和泉層群(Maastrichtian),熊本県竜岳町の姫浦層群(Santonian),群馬県富岡市および安中市の富岡層群(中新世)から産出したラブカChlamydoselachus sp.およびThrinax sp.の歯化石について,記載をおこなっている。4.日本産古生代魚類化石の復元として,赤坂層群などの堆積環境の復元図を描いて,ペルム紀の熱帯の海に,板鰓類・ペタロドゥス類・コクリオドウス類の魚類が生息していた姿を示した(Goto, 2000)。5.新生代資料としては,世界各地から産出している巨大鮫Carcharocles negalodonの層序学的生存期間を再検討し,第四紀まで生息していたという説を否定した。また,神奈川県三浦市の三崎層(中新世)産の真骨魚類ハリセンボンDiodon sp.の巨大な歯板化石について報告した。2.日本産白亜紀および第三紀板鰓類の分類学的・形態学的研究として,北海道三笠市および夕張市の上部蝦夷層群(Santonian),大阪府貝塚市および泉南市の和泉層群(Maastrichtian),熊本県竜岳町の姫浦層群(Santonian),群馬県富岡市および安中市の富岡層群(中新世)から産出したラブカChlamydoselachus sp.の歯化石について,研究を進めている。このうち、富岡層群産のラブカの歯化石について論文(高桑ほか,2001)として発表し、白亜紀産のラブカ類については第3回国際中生代魚類会議で口頭発表し、現在論文を投稿中である。
宗教系学校の性教育における政治・文化的葛藤

本研究は、北海道、中部、近畿の宗教系の中学校と高等学校35校に対する面接調査、および全国の宗教系高等学校332校に対する調査票調査を実施した。性教育バッシングの影響は強く認められなかったが、以上の調査から宗教系学校における性教育では、宗教教育が一定の影響力を持つ状況が明らかになった。2009年度は、本研究計画の初年度であった。宗教系学校における性教育の実施状況とその背景にある政治的・文化的な促進要因と阻害要因を検証することが本研究の目的である。当初の研究計画では初年度に全宗教系学校に対するアンケート調査を実施する予定であったが、「日本性教育協会」、「私学教育研究所」、「"人間と性"教育研究協議会」等の関係者に聞き取り調査を行ったところ、最初にアンケート調査を行うと適切な調査票を作れないのではないかとの指摘を頂いたため、予定を変更した。性教育と宗教に関係する資料を収集して検討したほか、上記、調査協力団体に私学における性教育の取り組みに関する資料を提供してもらい、宗教系学校で性教育を実施してきた教員や学校の紹介を受けた。東京や名古屋などの各地域において、宗教系学校で性教育を実施してきた教員(養護教諭、保健体育教諭)の実体験について聞き取り調査を行い、今後の調査票調査のための基礎資料を集めた。宗教系学校の性教育は、養護教諭や保健体育教諭などによって包括的性教育が意図的に行われている学校もあるが、宗教科目の時間に「生命尊重」の意識を高める目的で実施されている例もあり、それが連携なく並行している部分もあるなど、学校間や学校内での格差があることがうかがい知れた。本研究の目的は、宗教とジェンダー、セクシュアリティ、リプロダクションとの具体的・現代的なかかわりを明らかにすることである。この目的遂行のため、日本および諸外国の宗教系学校が行う性教育の実施の内容、その背後にある葛藤状況を調査した。平成22年度は、当初、宗教系学校への面接調査をH22.4H22.12までに実施し、調査票調査の検討、プレ調査票の作成、プレ調査の実施、本調査票の作成を平成22年度内に終了する予定であった。しかし、実際には、宗教系学校への面接調査(北海道内9校)での状況から判断して、調査票作成にはかなりの工夫が必要だと判断されたため、こちらの調査票調査の実施と入力、分析については最終年度に行うこととした。結果、五か月の遅延が出たため、本調査表の作成を平成23年度の10月までに終える計画としたが、実際には、平成23年度の計画と並行して調査票の作成は平成24年1月までずれ込んだ。宗教系学校への調査については、平成23年度の調査計画と並行して、近畿地域の宗教系学校20数校から協力を得て、性教育や宗教教育の実施状況に関する情報を得た。これらの聞き取りの知見を基に、調査票を平成24年1月に作成した。3か月の遅延であったが、プレ調査を簡略化することにより、ほぼ計画通りに研究を進められた。成果発表については、平成23年度日本宗教学会大会において「宗教系学校の性教育」のタイトルで調査の経過を発表し、有益なコメントを頂いた。本研究の目的は、日本および諸外国における宗教とジェンダー、セクシュアリティ、リプロダクションとの具体的・現代的なかかわりを明らかにすることである。このため、まず、日本の宗教系学校が行う性教育の実施の内容、その背後にある葛藤について調査した。最終年度である本年度は、本研究計画の最終年度に当たるため、初年度、前年度に行った面接調査の結果を参考にして、宗教系学校の性教育における実施状況や特徴、問題点を全体的な解明を目的として、調査票調査を実施した。ただし、前年度までの面接調査の結果から、宗教系学校においては単に「性教育」というキーワードでは宗教との関係の全容が見えてこないことが明らかになったため、宗教教育の内容についても尋ねた。とくに「いのち」をテーマにした教育の実施状況についても尋ねた。2011年3月11日に発生した地震の影響を鑑み、対象地域を限定して実施する予定であったが、当該地域の宗教系学校に大きな被害状況が確認されなかったことから、全国の宗教系学校を対象とした調査票調査を実施した。また、予定されていた補充的な宗教系学校への聞き取り調査も近畿圏の20数校から協力を得て実施した。予定していたプレ調査は十分に実施できなかったが、全国の宗教系学校(高等学校中心)332校に調査票を配布し、150校余りの回答を回収している。調査票配布が1月末であり、回答期限を2月末としたため、現在、調査票データの入力作業中であるため、詳細な結果は2012年4月現在では判明していない。成果発表については、2011年9月に行われた日本宗教学会で「宗教系学校の性教育」というタイトルのもと発表を行い、有意義なコメントを頂いた。
骨形成能を有する生体吸収性マグネシウム合金の可能性－骨代謝に与える影響の検討－

新規開発したMg合金と、コントロールとしてTiを用いてプレート(2 mm×3 mm×0.5 mm)を作成し、ラットの頭部骨膜下、背部皮下組織、大腿筋肉内に1枚ずつ移植し、移植1、2および4週後にμCT撮影と病理組織学的分析を行った。Mg合金は頭部骨膜下、背部皮下組織、大腿筋肉内の順に分解した。分解に伴い空孔が形成され、移植後4週までに縮小した。不溶性塩の析出量には部位差はなかった。病理組織学的には、Mg合金はTiと同様に生体適合性は良好であった。いずれもプレート周囲には1週で血管に富む厚い未熟な被膜が形成され、4週後には成熟化した。分解の早い頭部では初期の被膜形成が最も厚く形成された。顎顔面領域の骨固定材として、現在流通しているチタン製と吸収性高分子材料製の双方の欠点をカバーする第3の素材としてのマグネシウム合金が注目されている。本研究では、Mg合金の生体内分解挙動と、合金周囲組織の反応の病理組織学的観察に加え、骨形成能に関して重点的な検討を行い、将来的に吸収性金属製プレートに骨形成能を持たせることを目標とした。平成26年度は、In vivoにおける埋入部位の特性によるMg合金の分解挙動の差を、組織学的評価と合わせて検討した。ラットの体内の複数個所にMg合金を埋入し、一定期間経過後に合金を取り出しマイクロCT撮影し、ラットの体内各部位におけるMg合金の分解挙動を明らかにした。分解に伴い発生したガスの経時的変化も記録し、分解速度や部位との関連を明らかにした。埋入部位の病理組織標本を作製し、合金ー組織界面の反応を病理組織学的に観察した。チタン埋入群をコントロールとして生体親和性を比較した他、血流量や可動性などの観点から埋入部位を組織学的に分類し、組織特性に応じた反応形式を明らかにした。また全身臓器への影響を確認するため、血液、尿を採取し、為害作用がないことを確認した。さらには埋入材料をEDX、EPMAで分析し合金表面の腐食生成物の組成と周囲イオンの局在について分析した。顎顔面領域の骨固定材として、現在流通しているチタンと吸収性高分子性材料の双方の欠点をカバーする第3の素材としてマグネシウム合金が注目されている。マグネシウム合金は吸収性の他に、骨形成を促進する可能性があるとされている。現在国内外で心血管ステントやクリップ、骨接合材などの分野で研究が進められている。本研究では、マグネシウム合金の生体内分解挙動と、合金周囲組織の反応の病理組織学的観察に加え、骨形成能に関して重点的な検討を行い、将来的に吸収性金属製プレートに骨形成能を持たせることを目標としている。平成27年は、平成26年度に引き続き、In vivoにおける埋入部位の特性によるマグネシウム合金の分解挙動の差を検討した。分解挙動に影響する因子として、合金周囲に形成された腐食生成物の量及び分布、周囲の組織学的反応の違いについて検討した。その結果、脂肪組織と筋肉組織及び骨膜下の間で分解速度が異なり、その差が組織学的にはマグネシウム合金周囲の被膜形成の差と関連していることが明らかとなった。被膜の厚さが部位により異なり、骨膜下では著明な被膜増生を認めた。腐食生成物の組成についてEDX分析を行ったところ、カルシウムやリンなど、マグネシウム合金組成元素以外の元素の蓄積を認めた。しかし部位による違いを認めず、腐食生成物の被覆による分解速度の抑制作用は低いものと考えられた。また、ある組成のマグネシウム合金においては、骨膜下に埋入した場合にその下床の骨への著明な骨新生が確認された。今後は部位ごとの形成される被膜の構成細胞の違いについて、免疫染色を用いた検討を行う予定である。予定通りに実験・解析を行い、得られた結果の一部を英文雑誌であるBiomedical Materialsに投稿、受理された。平成26年のin vitro試験(液体中での分解挙動を今回の開発合金において調査する疑似体液浸漬試験およびMg合金を動物内へ埋入し、生体吸収、組織半のを観察するラット埋入試験)、平成27年の血管新生および骨形成に関する試験を中心におこなった実験とin vitro試験(血管内非細胞系のMg合金存在下の挙動を細胞培養試験にて明らかにする血管内非西郷培養試験および、埋入した合金周囲の組織反応と骨形成について詳細に検討するラット埋入試験)の結果を用いて平成28年度も研究を続けた。ラット脛骨にドリルで孔をあけ、孔内をあけ、孔内へ円柱状のMg合金を埋入した。1、2、4、8、16、24週経過後にラットを屠殺し、μCTを用いて合金分解量と骨形成量、ガス生成量の計測を行う。組織標本を用いて、インプラント周囲の骨形成量、腐食生成物量、合金と骨との接触率を計測する。EPMAを用いたイオン動態の詳細な検討を行い、学術論文を提出しアクセプトされた。Mg合金はを用いた顔面骨用固定材は、とりわけ小児症例においては第一選択となる可能性が高い。また、今回使用するMg合金は、顎顔面領域で用いることを念頭に入れた配合であるが、郷土や分解速度を調整して使用目的に応じた新たな合金を作成する準備は府銭整っている。骨置換や骨増生が必要な部位への移植材料として用いるなど、形成外科のみならず幅広い領域での応用も可能であり、臨床的意義は大きいと想定される。

新規開発したMg合金と、コントロールとしてTiを用いてプレート(2 mm×3 mm×0.5 mm)を作成し、ラットの頭部骨膜下、背部皮下組織、大腿筋肉内に1枚ずつ移植し、移植1、2および4週後にμCT撮影と病理組織学的分析を行った。Mg合金は頭部骨膜下、背部皮下組織、大腿筋肉内の順に分解した。分解に伴い空孔が形成され、移植後4週までに縮小した。不溶性塩の析出量には部位差はなかった。病理組織学的には、Mg合金はTiと同様に生体適合性は良好であった。いずれもプレート周囲には1週で血管に富む厚い未熟な被膜が形成され、4週後には成熟化した。分解の早い頭部では初期の被膜形成が最も厚く形成された。予定通りに実験・解析を行い、得られた結果の一部を論文として投稿準備中であるため、順調な進展である。骨形成が増加するメカニズムを解明するために、生体へのマグネシウム合金埋入後の骨代謝マーカーの変化について計測を予定している。また分解速度の差をもたらす組織学的な変化について、免疫染色を用いた検討を予定している。形成外科学Mg合金は、器械的強度と生分解性を併せ持つ以外に、生体必須元素として骨形成を増進する作用を持つと言われている。平成27年度は、主に骨に対するMg合金の作用を中心に調査する予定であり、具体的にはMg合金埋入ラットにおける骨代謝マーカーの推移等を検討する予定である。また、H27年度の形成外科基礎学会において研究成果の発表を予定している。効率的に研究を行うことが出来たため、必要経費を予定より抑えることができたため。端数がでてしまったため。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成28年度請求額とあわせ、平成28年度の研究遂行に使用する予定である。次年度使用額には、今年度の研究をっ効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成27年度請求額とあわせ、平成27年度の研究遂行に使用する予定である。
消化器がんにおけるREG蛋白質の発現と患者予後判定

膵β細胞の増殖因子として発見されたREG (Regenerating gene)は、REG Iα、REG Iβ、REG III、HIP/PAP、REG IVの5つの遺伝子ファミリーから構成されている。近年、種々の消化器がんにおいてREG Iα遺伝子が発現していること、さらにはREG Iα遺伝子の発現が患者の予後と負の相関関係を示すことが明らかとされつつある。本研究の目的は、各REGタンパク質に対するモノクローナル抗体を作成し、それらを用いて種々の消化器がんにおける各REGの発現を検討することにより、それらの発現とがん患者の生命予後との関係を明らかにすることである。本年度は、以下の成果が得られた。1)昨年度に精製まで完了したREG Iα、REG IβおよびREG IVに対するモノクローナル抗体に加え、本年度ではREG IIIおよびHIP/PAPに対するモノクローナル抗体の精製が終了した。2)各REG遺伝子を過剰発現させた培養細胞系の上清を精製することにより、非常に純度の高い(100%)各REGタンパク質が得られた。3)2)で得られた各REGタンパク質を抗原に用いて、ウエスタンブロット法を施行した。その結果、1)で得られた各モノクローナル抗体の特異性が確認された。以上の結果により、各REGタンパク質の発現を特異的に認識することが可能となった。現在、各モノクローナル抗体を用いた免疫組織染色の条件設定を行っている。インスリン産生細胞の再生増殖因子として発見されたRegはヒトではREG Iα,REG Iβ,REG III, HIP/PAP, REG IVの5つの遺伝子からなる増殖因子遺伝子ファミリー、REGファミリーを作っており、REGファミリー蛋白質は胃腸管上皮細胞などで増殖因子として機能することが明らかになっている。申請者らは、(1)ヒト胃がん、大腸がん細胞にREG Iα遺伝子が発現していることを見出し、(2)REG Iα遺伝子を発現している胃がんは発現が無い例に比べ生命予後が悪いことを明らかにした。(3)またヒトREG III遺伝子を見出し、REGファミリーの全メンバーを明らかにした。本研究の目的は消化器がん(大腸がん・胃がん・胆管がん等)でREGファミリー蛋白質全てのメンバーの発現とがん患者の生命予後の関係を明らかにし、新しいがん予後診断のマーカーとすることである。本年度の研究実績は以下の通りである。1.5種類のヒトREGファミリー蛋白質(REG Iα,REG Iβ,REG III, HIP/PAP, REG IV)の構造を比較し、構造的差異が大きく、抗原性の高い部分を選び、抗原ペプチドを設計・合成した。2.合成ペプチドをマウスに免役し、脾細胞とミエローマ細胞を融合させて、相互に交差認識のない抗原特異的免疫グロブリンを産生するハイブリドーマを作製した。3.抗原特異的ハイブリドーマ細胞をマウスに移植し、その腹水からそれぞれのREGファミリー蛋白質に特異的なモノクロナール抗体を調製した。4.REGファミリー蛋白質に対するモノクロナール抗体を用いて免疫組織学的検討を行うための標本作製法・ブロッキング法・一抗体濃度・二次抗体濃度・抗体反応温度と時間・発色法等の至適条件の検討を開始した。
肝臓変異マウスを用いた門脈を起点とする胆管細胞分化の決定と形態形成機構の解明

本研究では、胆管の形態形成機構を明らかにするため、変異マウス肝臓における組織構築異常の解析およびキメラ解析から、肝細胞の成熟化と胆管形態形成がカップルすること、特に細胞接着分子(E-cadherin、EpCAM分子など)がこのカップリングに関わる可能性を示した。また、胆管形態形成に他器官からの因子(ホルモン)も直接関わりうる。肝芽細胞集団の細胞分化ではJag1-Notch系が重要な働きをする。マウス肝臓における胆管形成機構を明らかにするため,肝臓変異マウスを用いて,次の研究を実施した。(1)肝特異転写因子の一つであるCIEBPαの遺伝子欠失マウス肝臓では,肝細胞の成熟化がおこらないが,同時に胆管形態形成も異常であるため,肝細胞の成熟化と胆管形態形成がカップルしていると考えた。これを証明するため,CIEBPα遺伝子座について野生型-ヌル型マウス間でキメラマウスを作製し,その肝臓構築を解析する計画だが,本年度はその予備実験を行った。集合法によるインビトロでのキメラ胚の作出に既に成功し,現在,胚を偽妊娠雌マウスへ移植中である。平成20年度内には解析し,成果を出す予定である。(2)invマウス肝臓における胆管形態形成に他器官からの因子(ホルモン)が直接関わるか,そのホモ型個体における内分泌器官の異常を解析した。脳下垂体,甲状腺,副腎,膵臓などを形態学ならびに免疫組織化学的(各種ホルモンの発現など)に解析したところ,膵臓の外分泌部が嚢胞を形成することを見つけた。他の内分泌器官は多少発生が遅れるが,異常は認められなかった。他方,ホモ型肝臓における胆管形態異常は,胆管だけにとどまらず,胆管,肝動脈と門脈からなる"門脈トライアッド"の異常であることを発見した。ホルモンが,直接胆管形態形成を制御しているかはまだ解析が必要だが,inv変異の責任遺伝子であるinversinの発現を肝臓の発生過程で再検証すべきと考えられた。マウス肝臓における胆管形成機構を明らかにするため、肝臓変異マウスを用いて、次の研究を実施した。(1)肝特異転写因子の一つであるC/EBPαの遺伝子欠失マウス肝臓では、肝細胞の成熟化がおこらないが、同時に胆管形態形成も異常であるため、肝細胞の成熟化と胆管形態形成がカップルしているのではないかと考えた。これを証明するため、C/EBP α遺伝子座について野生型-ヌル型マウス間でキメラマウスを作製し、その肝臓構築を解析した。例数は少ないが、肝細胞の成熟化と胆管形態形成がカップルしているという結果を得た。また正常な胆管形態形成には、E-cadherinやEpCAMなどの接着分子の発現変化が大きく関わっていることを示唆する成果も得た。(2)inv変異の責任遺伝子であるinversinの発現を肝臓の発生過程で再検討したところ、肝臓では実質部に顆粒状のシグナルを認めた。これは一次繊毛の基部付近に発現するという報告と一致している。(3)C/EBPα遺伝子欠失マウス及び野生型マウスで、Notchシグナル系の遺伝子発現をRT-PCR法により調べたところ、ヌル型胎児肝臓で、Jaggedl、Notch2に加え、Notchl、3、及びHesl遺伝子の発現上昇が認められた。また、肝芽細胞の培養系におけるこれらの遺伝子の働きを調べるため、温度感応性ゲルを用いた肝芽細胞の培養系を確立した。
錯体分子力による異常電荷分離ナノ構造体の創生

本研究では、金属錯体のもつ非共有結合性相互作用の総和を「錯体分子力」と定義し、この錯体分子力を効果的に活用することにより、カチオンとアニオンが異常電荷分離状態にある新種のナノ構造体の開発について検討した。その結果、配位結合に加えて、水素結合やCH-π相互作用の形成が可能な官能基を錯体中に複数導入することにより、多数のカチオン種とアニオン種がクラスター状にそれぞれ異常集積化したナノ構造体の構築に成功した。本研究では、錯体分子力を用いて、カチオンはカチオン同士で、アニオンはアニオン同士で集積するような異常電荷分離状態をもつ金属超分子ナノ構造体の開発について検討した。まず、平成25年度は、親水性の配位子として含硫アミノ酸類を、一方、疎水性の配位子としてフォスフィン類の中からジフェニルビスフォスフィン類を選択し、これら有機配位子と直線性金属イオンである金(I)イオンとの反応経路を設定することにより、2分子の含硫アミノ酸と1分子のジフォスフィン配位子を含むキラルな金(I)多核錯体を合成、単離した。得られた金(I)錯体については、IRスペクトル、NMRスペクトル、吸収、CDスペクトル、ならびに元素分析により同定するとともに、単結晶X線構造解析によりその分子構造を決定した。これにより、この種の錯体の第二の金属イオンに対する錯体配位子としての機能性に関する知見を得た。次に、上記で得た金(I)錯体に含硫アミノ酸部位のキレート配位に有利な金属イオンを反応させることにより、親水性基と疎水性基を併せ持つキラルな多核金属錯体の合成を試みた。また、反応溶液に、様々な無機塩、有機塩、錯塩を添加することにより、対イオン種の異なる多核錯体の単離を目指した。単離できた化合物については、各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに基礎物性の調査を行った。また、代表的な化合物については、試行錯誤を繰り返して単結晶を合成し、その分子構造を決定するためにX線構造解析を進めた。このようなナノ構造体構築の鍵となるのは、構成単位となるカチオン性あるいはアニオン性金属錯体に超分子相互作用の形成が可能な官能基を複数導入する事である。そこで、今年度は、まず、平成25年度に引き続き、親水性の配位子として含硫アミノ酸類を、一方、疎水性の配位子としてジフェニルフォスフィン類を選択し、これら有機配位子と直線性金属イオンである金(I)イオンとの反応経路を設定することにより、親水性基と疎水性基を併せ持つキラルな金(I)多核錯体を新たに合成、単離した。また、各種金属イオンとの定性的な反応により、この種の錯体が第二の金属イオンに配位可能な錯体配位子として機能することを確認した。次に、上記で得た金(I)錯体および昨年度得られている錯体に含硫アミノ酸部位のキレート配位に有利な金属イオンを反応させることにより、水素結合能とπ-π/CH-π相互作用能を併せ持つ両親媒性のキラルな多核金属錯体の合成を試みた。その結果、この反応溶液に、様々な無機塩、有機塩、錯塩を添加したところ、いくつかの無機塩を添加した場合に単結晶を得ることができた。これらの化合物については、各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに基礎物性の調査を行うとともに、単結晶X線解析により、その大まかな分子構造を決定した。本研究では、錯体分子力を用いて、カチオンはカチオン同士で、アニオンはアニオン同士で集積するような異常電荷分離状態をもつナノ構造体の開発について検討した。そこで、平成26年度までに、親水性の配位子として、アミノ基、カルボキシル基、およびチオール基を有する含硫アミノ酸類を、疎水性の配位子として、二座のフォスフィン配位子であるジフェニルフォスフィン類を導入したキラルな金(I)多核錯体を合成した。この金(I)多核錯体と各種金属イオンとの反応により、この種の錯体が第二の金属イオンに配位可能な錯体配位子として機能することを確認した。また、上記の金(I)錯体に含硫アミノ酸部位のキレート配位に有利な金属イオンを反応させ、ある種の無機塩を反応液に添加することにより、水素結合能とπ-π/CH-π相互作用能を併せ持つ両親媒性のキラルな多核金属錯体が単結晶として生成することを見出していた。今年度は、これらのナノ構造体結晶の合成法の確立を行うとともに、各種分析機器を用いて、それらの同定ならびに物性の調査を行った。また、結晶成長の条件の改良により、極めて良好な単結晶を合成し、X線解析により、異常電荷分離ナノ構造体の精密な分子構造を決定した。

本研究では、金属錯体のもつ非共有結合性相互作用の総和を「錯体分子力」と定義し、この錯体分子力を効果的に活用することにより、カチオンとアニオンが異常電荷分離状態にある新種のナノ構造体の開発について検討した。その結果、配位結合に加えて、水素結合やCH-π相互作用の形成が可能な官能基を錯体中に複数導入することにより、多数のカチオン種とアニオン種がクラスター状にそれぞれ異常集積化したナノ構造体の構築に成功した。研究実施の概要に記したように、異常電荷分離ナノ構造体の構築に有用と考えられる錯体配位子の合成に成功している。また、その構造を単結晶X線解析から明らかにし、金属イオンに対する錯体配位子としての機能性を認めている。さらに、金属イオンとの反応により、目的とするイオン性の多核金属錯体の形成も認めており、対アニオン種の添加により結晶性化合物も単離している。そのいくつかについては、単結晶X線解析も行い、錯イオンの構造と異常電荷状態の形成も認めている。従って、研究は順調に進展したと言えるが、良好な単結晶が得られなかったため、十分な構造解析結果を得るに至っていない。錯体化学いくつかの化合物については、単結晶X線解析により錯イオンの構造を明らかにするとともに、異常電荷分離状態の形成も認めている。しかし、構造解析の精度が良くないために、細部についての詳細な構造については不明である。そこで、27年度は、これらの化合物について、結晶成長の条件を工夫することにより、極めて良好な単結晶を作成し、より精度の高い単結晶X線解析を行う。また、他の化合物についても、単結晶の合成とX線解析による固体構造決定を進める。これにより、錯体分子力による異常電荷分離ナノ構造体の構築、ならびに、この種の構造体の形成に関する指導原理を追求して行く。研究実施の概要に記したように、異常電荷分離ナノ構造体の構築に有用と期待される錯体配位子の合成に成功している。さらに、金属イオンとの反応により、目的とするイオン性の多核金属錯体の形成も認めており、また、対アニオン種の添加により結晶性化合物も得ており、そのいくつかについては、単結晶X線解析も進めている。従って、研究は順調に進展していると言える。平成26年度は、機能性錯体配位子の合成とそれをベースとする電荷分離型ナノ構造体の合成を行った。また、代表的な化合物については、その単結晶の合成とX線解析による構造決定を試みた。その結果、ナノ構造体の単離に成功し、そのおおまかな構造を決める事ができた。しかし、良好な単結晶が得られなかったために、学会発表や学術誌への公表には不十分な解析結果しか得られなかった。そこで、今年度は、結晶成長の条件を改良するなどして、良好な単結晶を合成する。また、放射光施設を用いた構造解析実験を行うなどなどして、公表に十分値する解析結果を得るために、研究期間の延長を申請する。いくつかの化合物については、単結晶X線解析により錯イオンの構造は明らかとなっているが、構造解析の精度が良くないために、細部についての詳細な構造についてはいまだ不明である。そこで、26年度は、これらの化合物について、極めて良好な単結晶を作成し、より精度の高い単結晶X線解析を行う。また、他の化合物についても単結晶の合成とX線解析による構造決定を進める。これにより、錯体分子力による異常電荷分離ナノ構造体の創生、ならびに、この種の構造体の形成に関する指導原理を追求して行く。平成27年度は、平成26年度の残額を利用して、これまで開発してきた機能性錯体配位子をベースした電荷分離型ナノ構造体の合成手法の確立を実施する。
バイオセメントと木質バイオマスを利用した重金属汚染の統合バイオレメディエーション

本研究では,高濃度の重金属で汚染された土壌をバイオセメント技術により封じ込めを行い,流出した低濃度の重金属汚染水を重金属結合性バイオマスにより完全浄化することが可能なバイオレメディエーションシステムを開発することを目的とした。バイオセメントに最適な微生物を単離することが可能な新規スクリーニング手法をベースとして,重金属耐性の選択圧をかけることでバイオセメントに適する重金属耐性微生物の探索を行った。ザンビア共和国のKabwe地区は高濃度の鉛やカドミウムによる重金属汚染が広がる地域であり,そこの土壌から高いウレアーゼ活性と砂の固化能力を示し,かつ重金属イオン耐性を示すグラム陽性バクテリアOceanobacillus profundus KBZ 2-5株の単離に成功した。次に,モデル重金属汚染土壌を用いた固化試験を行った。これまでの研究において高い固化能力が確認されているPararhodobacter sp.を用いて重金属を添加した珪砂(モデル汚染土壌),および実際の重金属汚染土壌の固化実験を行い,いずれの試料も微生物による固化が可能であることが示された。カチオン性のポリペプチドであるポリリジン(poly-Lys)を添加し,砂粒子とバクテリアのバインダーとしての機能・効果を検討した。その結果,ポリリジン添加系では砂の一軸圧縮強度(UCS)が30%増大することが分かった。ポリリジンの添加により析出するCaCO3の結晶形態が変化し,それが砂の固化強度に影響したことが考えられる。一方,金属結合性バイオマスの作製を目的として,重金属結合タンパク質とセルロース結合モジュールを融合した新規融合タンパク質分子をデザインし,発現ベクターの構築,およびタンパク質発現を行った。この新規融合タンパク質は大腸菌を用いて可溶性発現が可能であり,セルロースを吸着剤としたタンパク質精製が可能であった。本年度は,微生物の探索,モデル汚染土壌を用いた固化実験,セルロース結合性・重金属結合性融合タンパク質の創製を行った。新規スクリーニング法を改変することにより,バイオセメンテーションが可能かつ重金属耐性を示すバクテリアを取得することに成功している。現在は,そのバクテリアの特性(培養特性,ウレアーゼ活性,ウレアーゼ分泌性,等)を評価しており,基礎特性の取得が終わり次第,固化実験に用いる予定である。重金属汚染土壌の固化実験は,これまでに高い固化能力が示されている当研究室が単離したバクテリアを用いて行い,現時点では固化供試体の強度が目標値(10 MPa)までは到達していないが,降雨を想定した浸漬実験においても固化体が破壊されないこと,および供試体への送風下でも砂微粒子の飛散がないことを確認しており,本来の目的には十分利用できると考えている。また,バイオポリマー(poly-Lys)の添加により供試体の固化強度が増大することが明らかになり,学術的にも非常に興味深い結果が得られた。また,重金属結合性かつセルロース結合性の融合タンパク質のデザインと発現に成功し,セルロース結合性が確認された。一方,融合タンパク質の相対位置や数によっては,セルロース結合能が著しく低下することが分かり,セルロース結合における重要ファクターについての重要な知見が得られた。以上より,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。汚染土壌より単離した重金属耐性を示すバイオセメンテーション用バクテリアを用いて,実際の汚染土壌の固化実験を行い,重金属の封じ込め効果を検討する。また,種々の顕微鏡(SEM/EDX,蛍光顕微鏡,共焦点レーザー顕微鏡,等)を用いて供試体中での微生物と重金属の分布を調査する。2018年度の研究において単離した微生物が細胞外高分子物質(EPS)を分泌することが分かり,それが重金属除去にどのように影響するかについても従来の予定に加えて検討を行う。一方,融合タンパク質を吸着したセルロースを用いて溶液中の重金属が除去できるかについて検討する。

この新規融合タンパク質は大腸菌を用いて可溶性発現が可能であり,セルロースを吸着剤としたタンパク質精製が可能であった。本年度は,微生物の探索,モデル汚染土壌を用いた固化実験,セルロース結合性・重金属結合性融合タンパク質の創製を行った。新規スクリーニング法を改変することにより,バイオセメンテーションが可能かつ重金属耐性を示すバクテリアを取得することに成功している。現在は,そのバクテリアの特性(培養特性,ウレアーゼ活性,ウレアーゼ分泌性,等)を評価しており,基礎特性の取得が終わり次第,固化実験に用いる予定である。重金属汚染土壌の固化実験は,これまでに高い固化能力が示されている当研究室が単離したバクテリアを用いて行い,現時点では固化供試体の強度が目標値(10 MPa)までは到達していないが,降雨を想定した浸漬実験においても固化体が破壊されないこと,および供試体への送風下でも砂微粒子の飛散がないことを確認しており,本来の目的には十分利用できると考えている。また,バイオポリマー(poly-Lys)の添加により供試体の固化強度が増大することが明らかになり,学術的にも非常に興味深い結果が得られた。また,重金属結合性かつセルロース結合性の融合タンパク質のデザインと発現に成功し,セルロース結合性が確認された。一方,融合タンパク質の相対位置や数によっては,セルロース結合能が著しく低下することが分かり,セルロース結合における重要ファクターについての重要な知見が得られた。以上より,本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。汚染土壌より単離した重金属耐性を示すバイオセメンテーション用バクテリアを用いて,実際の汚染土壌の固化実験を行い,重金属の封じ込め効果を検討する。また,種々の顕微鏡(SEM/EDX,蛍光顕微鏡,共焦点レーザー顕微鏡,等)を用いて供試体中での微生物と重金属の分布を調査する。2018年度の研究において単離した微生物が細胞外高分子物質(EPS)を分泌することが分かり,それが重金属除去にどのように影響するかについても従来の予定に加えて検討を行う。一方,融合タンパク質を吸着したセルロースを用いて溶液中の重金属が除去できるかについて検討する。
シグマ共役系シリコンクラスターおよびポリシランの量子物性

ナノメートルサイズのシグマ共役シリコン化合物・シリコンメゾスコピック構造のサイズ・次元に依存した光物性を研究することによりシグマ共役結合の化学的・物理的な本質の解明を試み、それらの物質の量子物性と新しい光機能性について研究を行った。ナノメートルサイズのシリコン量子物質として、ポーラスシリコンと酸化シリコンナノボールを中心に研究した。これらサイズや構造の不均一性がさけられない物質を高いエネルギーを持つフォトンで励起した場合には、非常にブロードなスペクトルを示す。一方、発光スペクトル内を共鳴的にレーザーで励起した場合には、発光するナノクリスタルのサイズや場所を選択的に励起できるため発光にシリコン固有の微細構造が現われた。共鳴励起実験からフォノン構造とストークスシフトのサイズ依存性を明らかにした。酸化に伴う発光スペクトルの変化の起源を明らかにするために、シリカガラスにイオン打ち込みした試料との比較を行った。酸素に関連した新しい表面準位の形成が可視発光に重要であることがわがった。さらに、光疲労実験で赤外領域にも準位が形成されることがわかった。こららの局在準位と量子準位の相互作用が電子物性を支配することを示した。有機ポリシランの高い正孔ドリフト移動度は、シリコン主鎖に非局在化したσ電子共役によるものであるが、ポリシランの光機能性を高める目的で、シリコン主鎖や側鎖にπ電子共役系分子を持つ新しいポリシラン化合物を合成し、その機能性について研究した。側鎖にカルバゾール基を有するポリシランでは、キャリア生成功率が上昇し、新しい光電材料として期待されることを実験的に明らかにした。