hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ビタミンDの代謝並びに作用機序解明を目的とした機能性化合物の設計,合成,応用研究

1)血液中に存在する微量のビタミンD代謝物を正確に定量するため、ビタミンDを特異的に蛍光あるいは化学発光標識する試薬を設計し、その合成を検討した。2)超高感度蛍光発色団である2,7ージメトキシキノキサリノン(DMEQ)基に、最も反応性の高いジエノフィルである1,2,4ートリアゾリンー3,5ージオン環(TAD)を結合させた、高蛍光性ジエノフィル(DMEQーTAD)の合成に成功した。本化合物は世界的に初めての共役ジエンを標的とする蛍光標識化合物である。3)DMEQーTADと各種ビタミンD代謝物と反応を検討し、いずれもほぼ定量的収率で蛍光標識体を生成することを明らかにした。4)DMEQーTADを用いる血漿中のビタミンD代謝物の蛍光定量法を検討し、25(OH)2D3並びに24,25ー(OH)2D3に関してその正確な定量分析法を確立した。5)従来定量法が知られていない活性型ビタミンDの主代謝物であるラクトンを本方法で定量するため、ラクトンの立体選択的合成法を検討しその簡単な合成法の確立に成功した。6)DMEQーTADをビタミンA類との反応を検討し、いずれも高い位置選択性で一種の付加体を生成することを見いだした。1。血液中に極微量存在するビタミンD代謝物を確実かつ正確に測定すため、ビタミンDの構造の特徴をなす共役トリエン部分を標的とする蛍光標識試薬をデザインし、その合成に成功した。試薬は超高感度蛍光発色団、2,7ージメトキシキノキサリノン(DMEQ)、を最も反応性の高いジエノフィルである1,2,4ートリアゾリンー3,5ージオン環(TAD)の4位に置換した化合物(DMEQーTADおよび(DMEQーTAD2)である。DMEQーTADはDMEQとTADをエチレン鎖を介して結合させた化合物で、ジニトロベラトロ-ルを原料にし、キノキサリノンー2ープロピオン酸を経て全収率33%で合成した。DMEQーTAD2はキノサキリノンー2ーカルボン酸とTADをベンジルエステル経由で結合させた化合物で、発色団合成子とジエノフィル合成子を合成の最終段階でエステル結合させ合成した。これらは、初めての高感度蛍光性ジエノフィルである。2。DMEQーTADsとビタミンD主代謝物との反応を検討した結果、いずれの代謝物も室温で瞬時に反応し、定量的収率でDMEQーTADs付加体を生成することが明らかになった。特にDMEQーTADは安定な結晶性化合物であり、反応性に富むため、極めて低い濃度(5x10^<ー9>M)の活性型ビタミンD_3をも、ほぼ定量的に蛍光ラベル化できることが明かとなった。3。ビタミンDーDMEQーTAD付加体は、HPLCー蛍光法でlpgまで検出可能であり、10pgまで直線性が得られた。以上の結果、DMEQーTADsはプラズマ中のビタミンD代謝物のアッセイに応用可能であることが示された。前年度までに、血液中に存在する微量のビタミンD代謝物を高感度に検出する試薬として、超高感度蛍光性ジエネフィル(DMEQーTAD)の合成に成功し、本試薬と各種ビタミンD代謝物と反応の検討から、DMEQーTADが血液中の微量のビタミンD代謝物の定量に利用可能であることを明らかにした。本年度は以下の研究を行った。1)DMEQーTADを用いる血漿中のビタミンD代謝物の蛍光定量法を検討し、25(OH)D3並びに24,25ー(OH)2D3に関してその正確な定量分析法を確立した。2)従来定量法が知られていない活性型ビタミンDの主代謝物であるラクトンを本方法で定量するため、ラクトンの立体選択的合成を検討し、その簡単な合成法の確立に成功した。現在、ヒト血漿中のラクトンの初めての定量を検討しているところである。

3)DMEQーTADをビタミンA類との反応を検討し、いずれも高い位置選択性で一種の付加体を生成することを見いだした。4)活性型ビタミンAであるビタミンA酸の高感度定量法は知られていない。現在、DMEQーTADを用いる血漿中のビタミンA酸の定量を検討中である。
最新の測地学的手法による中長期海水準変動の検証〜企画と調整

本研究は、測地学的手法によって地球温暖化による海水準変動の検証を行うための本格的な研究-重点領域研究-をスタートさせるために始められた。そのための企画と調整を行うことが目的である。結果的に、次年度に重点領域を提案するには至らなかったが、研究の問題点の把握、研究グループの考え方、研究体制の現状等につき認識を新たにすることができ、次次年度を目指して、さらに計画を練ることになった。実施事項平成6年7月19日、東京都港区の建設共済会館において、21名の参加をえて、第1回のワーキンググループ打ち合わせを開催した。同年10月13日、14日には東京大学海洋研究所の講堂においてシンポジウム「海水準変動検出へのアプローチ」を開催し、約40名の参加が得られた。また、シンポジウム終了後、同所で第2回ワーキンググループ打ち合わせを開催した。このシンポジウムの内容はプロシ-ディングとして印刷公表する予定である。平成6年11月8日、検潮測量ワーキンググループは、神奈川県油壺の検潮所(国土地理院の所轄)を視察した。そこにおいて、検潮測量の問題点、特に、海面を地球重心座標と結合するための具体的な方策について検討した。
環境調和型触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応の開発と実践的合成への展開

従来、炭素求核剤を用いる炭素炭素結合形成反応は、当量以上の試薬を用いて別途調製した有機金属試薬、金属エノラート類を用いる例が主流であった。大量の廃棄物を生むこの反応形式に対して、反応系中で炭素求核剤を触媒的に発生させる手法は、廃棄物の生成を大幅に削減でき、環境調和型有機反応の観点から大きな注目を集めている。最近、ケトンやオキサゾリジノンを触媒的に求核的活性化する方法論は種々報告されるようになったが、比較的低い酸性度を持つ単純アルキルニトリルの触媒的求核的活性化法の開発は立ち後れていた。そこで、安定で取扱い易く、種々の官能基に容易に変換できるニトリル官能基の有機合成化学における有用性を鑑み、単純アルキルニトリルを温和な条件下で触媒的求核的活性化をする方法論を展開することとした。アルキルニトリルを求核剤、アルデヒドを求電子剤とする反応を視野に入れ、ニトリルのそのソフトなルイス塩基性に着目し、ソフトなルイス酸でニトリルのみを官能基選択的に活性化することを試みた。種々検討の結果、2.5-5mol%のCpRu(PPh_3)(CH_3CN)_2PF_6錯体を用いるニトリルを官能基選択的に活性化することで、DBUのようなアミン塩基でもアセトニトリルのα-水素を脱プロトン化して求核的に活性化し、アルデヒドへの付加反応が穏和な塩基性条件で進行することを見いだした。さらにメカニズム解析の結果、触媒サイクルにおけるRuアルコキシドが不安定なRu-DBU錯体の生成を促進すること、また、NaPF_6の添加によりRuアルコキシドがすみやかにNaアルコキシドに変換され触媒効率を上昇させることを突き止めた。この2.5-5mol%のRu錯体、5-10mol%のDBU、10mol%NaPF_6から成る三元触媒系により、アセトニトリルの触媒的求核的活性化が円滑に進行し、種々のアルデヒドと付加反応を起こしβ-ヒドロキシニトリルを77-93%の収率で与えた。さらに本反応条件はジフェニルフォスフィノイルイミンに対する付加反応にも適用可能で、対応するβ-アミノニトリルが77-91%の収率で得られた。既に開発に成功している亜鉛-連結BINOL錯体を用いる直接的触媒的不斉アルドール反応、マイケル反応を実践的に有用なレベルにまで効率化させるため、本反応の詳細な反応機構解析を行った。亜鉛と連結BINOL配位子からなる錯体のX線結晶構造解析、コールドスプレーイオン化マススペクトロメトリー(CSI-MS)により、本錯体が亜鉛3つと連結BINOL配位子2つからなる亜鉛3核錯体であることが判明したが、興味深いことに、触媒量の検討実験の結果、本錯体は反応の真の活性種ではないことが明らかになった。詳細な反応の速度論解析の結果、本錯体に反応基質であるケトンを加えた時に生じるより亜鉛リッチな錯体が反応活性種であることを突き止めた。反応活性種の亜鉛含量を考慮し、反応の触媒調製法を従来のジエチル亜鉛/連結BINOL配位子=1/2の比から1/4の比へと変えたところ、反応の立体選択性は保持したまま大幅に反応速度を向上させることを見い出した。さらに、MS3A存在下においてさらなる反応生の向上と触媒量の低減が可能となり、従来の触媒に比べより実用的な触媒系の確立ができた。本最適化反応条件により、従来は反応が進行しなかったヒドロキシプロピオフェンノンの直接的触媒的不斉アルドール、マイケル反応を効果的に促進することが可能となり、非常に価値の高い触媒的な4級不斉中心の構築が可能となった。さらに本触媒系は、メチルビニルケトンに対する直接的触媒的不斉マイケル反応をわずか0.01mol%の触媒量で高立体選択的に進行させ、実践性を兼ね備えた不斉触媒を開発することができたと言える。既に開発に成功している亜鉛-連結BINOL錯体の更なる有用性を模索し、重要生物活性化合物群の創製に大きく寄与するβ-アミノアルコール類を与える、ヒドロキシケトンの直接的触媒的不斉マンニッヒ型反応へと本錯体を応用することを検討した。包括的な探索の結果、N-ジフェニルフォスフィノイルイミンを基質として適用することで、わずか0.25-1mol%の亜鉛-連結BINOL錯体存在下反応は円滑に進行し、高収率(最高99%)、高立体選択的に(anti/syn=最高>98/2,最高995%ee)anti-β-アミノアルコールが得られた。次なる展開として、環境調和型有機触媒となりうるキラル2環性アミジンの不斉求核触媒、塩基触媒としての適用に注目したが、有用な合成法は当時非常に限られていた。そこで、新たなキラル2環性アミジンの一般的合成法を模索することにした。種々検討の結果、N-アルキルアジド側鎖を有するアミドをジクロロエタン中で臭化オキサリルと作用させることで、高収率にて環化生成物である2環性アミジンが得られることがわかった。反応溶液の赤外分光法による追跡によって、ハロイミニウム塩中間体を経てアジドが分子内で環化反応を起こしていることが明らかになった。

大量の廃棄物を生むこの反応形式に対して、反応系中で炭素求核剤を触媒的に発生させる手法は、廃棄物の生成を大幅に削減でき、環境調和型有機反応の観点から大きな注目を集めている。最近、ケトンやオキサゾリジノンを触媒的に求核的活性化する方法論は種々報告されるようになったが、比較的低い酸性度を持つ単純アルキルニトリルの触媒的求核的活性化法の開発は立ち後れていた。そこで、安定で取扱い易く、種々の官能基に容易に変換できるニトリル官能基の有機合成化学における有用性を鑑み、単純アルキルニトリルを温和な条件下で触媒的求核的活性化をする方法論を展開することとした。アルキルニトリルを求核剤、アルデヒドを求電子剤とする反応を視野に入れ、ニトリルのそのソフトなルイス塩基性に着目し、ソフトなルイス酸でニトリルのみを官能基選択的に活性化することを試みた。種々検討の結果、2.5-5mol%のCpRu(PPh_3)(CH_3CN)_2PF_6錯体を用いるニトリルを官能基選択的に活性化することで、DBUのようなアミン塩基でもアセトニトリルのα-水素を脱プロトン化して求核的に活性化し、アルデヒドへの付加反応が穏和な塩基性条件で進行することを見いだした。さらにメカニズム解析の結果、触媒サイクルにおけるRuアルコキシドが不安定なRu-DBU錯体の生成を促進すること、また、NaPF_6の添加によりRuアルコキシドがすみやかにNaアルコキシドに変換され触媒効率を上昇させることを突き止めた。この2.5-5mol%のRu錯体、5-10mol%のDBU、10mol%NaPF_6から成る三元触媒系により、アセトニトリルの触媒的求核的活性化が円滑に進行し、種々のアルデヒドと付加反応を起こしβ-ヒドロキシニトリルを77-93%の収率で与えた。さらに本反応条件はジフェニルフォスフィノイルイミンに対する付加反応にも適用可能で、対応するβ-アミノニトリルが77-91%の収率で得られた。
量子系におけるコヒーレンス消失とEPR相関の厳密な扱い

Boson-Detector (BD)模型に関するディコヒーレンス、エンタングルメントの崩壊過程、さらには、エントロピーダイナミクスを明らかにするために、数学的な定式化を行った。その定式化を基礎に、スピン自由度がエンタングルした状態、所謂EPR状態の崩壊過程のダイナミクスを厳密に解き、エントロピーの時間進展を具体的に求めた。本研究の意義は、ディコヒーレンス、ディスエンタングルメント及びそれに伴う不可逆性の問題を、可逆な方程式を出発点にして厳密に解き、どのような条件下で不可逆性が生じるかを具体的に解明したという点にある。厳密に解ける模型を用いたEPR相関BD模型については検出装置系が調和振動子列で構成されているので、この模型の特徴を生かしてEPR相関の詳細な扱いを行った。2スピン系による縺れ合い状態を準備し、1つの粒子が飛ぶ経路に検出装置を設置して、その動的過程を明らかにした。量子情報の量子デンスコーディングのダイナミクスまた、以上の結果を踏まえ、量子デンスコーディングのダイナミクスを記述する動的模型を構成し、量子通信路行列、エラー確率、相互情報量を求めた。これはデンスコーディングのダイナミクスを論じ得る稀な方法論だと考えられる。さらに、量子論的マスター方程式を用いて、通信過程に及ぼす温度効果の詳細を求めた。これらの理論の展開には量子論的相互情報量を用いることが本質的である。Coleman-Hepp (CH)模型およびBoson-Detector (BD)模型に関するエントロピーダイナミクスについて、検出装置系の初期状態が熱平衡である場合の定式化を行った。本研究の意義としては、ディコヒーレンスやそれに伴う不可逆性の問題を、厳密に解ける模型を用いて可逆な方程式を出発点に論じたという点にある。まずBD模型については検出装置系が調和振動子列で構成されているので、コヒーレント状態を用いて熱平衡状態を表わし、厳密に全系の密度行列を定式化した。そして入射粒子スピン系(大きさ1/2)の縮約された密度行列を求めてエントロピーの定式化を行い、その数値計算例を示すことによって、温度効果と相互作用の強さとディコヒーレンスおよび緩和現象の関係を論じた。また、ディコヒーレンスに関しては、縮約された密度行列において、温度パラメータおよび調和振動子数をそれぞれ無限大の極限をとることにより、密度行列の非対角要素の消失を示した。続いてCH模型に関しては、検出装置系が大きさの任意なスピン列であり、スピンコヒーレント状態の方法論を採用して熱平衡状態を記述し、特殊な射影演算子を用いることによって、スピンコヒーレント状態の空間からスピン空間の情報を抜き出す、という手法を用いた。これによって入射粒子の縮約された密度行列を厳密に求めることができ、エントロピーの定式化が可能となった。以上の内容は、BD模型に関しては既に論文を投稿、査読中であり、CH模型に関しても現在投稿準備中である。
災害を意識した中学生の野外炊事実践授業の効果測定

災害を意識した中学生の野外炊事実践授業の場を設定。中学生が短時間でも学校活動の中に野外活動を取り入れることで、協働の意識ややる気、自分のすべきことを考えることにつながるかを、活動評価およびアンケートの分析により明らかにした。効果的な授業実践の実現のために授業の効果測定も実施し、数値でとらえ授業のありかたを考察した。ICT機器を活用した教材の効果をコントロール群において測定し、効果的「指導技法」を提案。野外炊事の中学校における効果を数値で測定し、野外炊事を取り入れた授業を根拠を持って紹介することを目的とする。野外炊事をおこなった群26名と実施なし群130名で、授業実施の効果を測定。授業内容についてのアンケートは作成、授業の効果測定は東京大学研究室大塚氏作成アンケートを使用。研究対象:都内中学生、3年生130名(男子65名女子65名)と東日本大震災をきっかけに始めた総合学習「生活を科学する」講座受講者26名の計156名。受講者は平成29年4月から11月の総合学習20時間内で時間と資材が限られている震災を意識してメニュー考案、防災センターで災害シミュレート体験、9月野外炊事実施。調査は授業実施終了後の12月実施。研究方法:1.実際の野外炊事活動を含む授業20時間実施群のほかに、コントロール群として、2.静止画像と野外炊事についての説明の音声、生徒が活動する野外炊事動画を入れた映像作品を観る群、3.生徒が活動する野外炊事動画を入れた映像作品のみを観る群、4.静止画像と野外炊事についての説明の音声のみを与える群、5.情報を与えていない群、に分け、自由記述法による評価とアンケートを実施。研究結果:能動的意欲は1.の実際の野外活動実施群は高かった。知識テストは静止画で野外炊事について説明した教材を使用した群が1.と同レベルで高得点であった。野外炊事実施に即したICTを活用した説明教材の取り入れ方を精査することが今後の課題である。
縄文時代の景観復元と生業に関する実証的研究

1.縄文時代後期の景観復元:ボーリングデータからは縄文時代の地形の基礎的部分を復元した。後期初頭段階には、沖積化による微高地形成が広く進むことを予想していたが、モデル地域とした津島岡大遺跡の発掘資料の分析から、その範囲は予想外に広いものではなかった。丘陵裾部の限定的な範囲に比較的安定した居住域を確認したが、周辺に広がる大半の沖積部は微高地部と河道などの低地部が複雑に入り組む起伏に富んだ地形と考えた。自然環境に関しては、植物遺体の分析から多様な植生を復元した。遺構の分布状況を重ね合わせて景観を復元すると次のようになる。居住域は丘陵裾部周辺を中心に森や野原を切り開いて形成され、周囲の低湿地に貯蔵穴が作られる。それを取り巻く地域の狭小な微高地上は、加熱処理などを行う作業場として利用される。2.生業の特性:種子の集成と分析からは「人里雑草」が多い点と利用可能な種類が多い点から、自然に対する積極的働きかけを確認することができた。また、植物食における多様な植物利用も再確認された。石器の集成と分析では、遺跡や時期ごとに組成が異なる傾向を顕著に認めるとともに、栽培関連石器(特に石包丁的な機能を予想される石器など)が、後期には各遺跡において一定の割合を占めることを明らかにした。以上の結果から、集落ごとに環境に即した形態を強くもつ縄文時代の生業を浮き彫りとし、多様性に富んだ植物食の存在を復元した。稲作に関しても、様々な成果から中期末から後期の段階には、一部の地域において生業の一部を構成した可能性は高い。それ以前に関しては、今後検討を重ねる必要があろう。3.今後の研究:プラントオパール実験ではその移動を確認したが、移動範囲の確認を課題として実験を継続的する。また、縄文時代後期の社会的特性を考える上で弥生時代との比較が課題であり、移行形態にも注目したい。縄文時代の環境復元と生業に関する研究に際して、1年目である平成12年度は、基礎的データの集成に重点をおいて研究を行った。本年度実施した研究の第1点は小規模な発掘調査である。津島岡大遺跡の中で縄文時代の遺構密度が高い範囲内に、6ヵ所の試掘坑を設定して調査した。個々の地点は約3m四方の限られた面積であったが、土層堆積状況から縄文時代の地形を復元するためデータを蓄積することができた。2点目は、6ヵ所の試掘坑に縄文時代の水辺遺構を検出した発掘調査地点を加えて行った土壌分析である。それぞれの中で分析に有効と考えられる地点・土層において、プラントオパール分析のほか花粉分析、土層の年代測定など幅広い分析を実施することができた。その結果、縄文時代後期においては、稲栽培の痕跡を確認することはできなかったが、当地域で特徴的な「黒色土」が水田耕土であることが科学的分析からも確認された。本土層は、従来の発掘成果を考えると、突帯文弥生時代前期と位置付けられているが、その段階において広範囲に水田開発が進んでいたことが想定され、縄文時代後期との生業面での差を確認することができた。また、植生・環境の復元においても成果が上がっている。土層の年代に関しては、縄文後期縁帯文の土器を包含する土層にBC1900年前後に数値が得られた。また、前述した「黒色土」の時期に関してはデータの蓄積が進み、堆積時期が縄文時代後期にさかのぼる可能性も認められ、従来の知見を再検討することも視野に入れて、土層の性格を考える上で重要なデータとなった。

種子と石器のデータベース化に関しては、岡山県下の資料をほぼ集成することができ、来年度の研究に向けての基礎作業を進めることができた。1.縄文時代後期の景観復元:地形復元では、土木工事のボーリングデータから想定できる旧地形とは必ずしも一致しないことがわかった。発掘資料からは後期初頭段階には、沖積化による微高地形成が進むことが予想された。しかし、その範囲は、モデル地域の津島岡大遺跡でも、丘陵裾部の限定的な範囲に狭小な広がりが確認される程度で、大半の沖積部には河道や谷が複雑に入り組んだ景観が想定される。自然環境に関しては、植物遺体の分析から多様な植生の復元と自然に対する積極的働きかけを確認することができた。発掘調査データを重ね合わせると、丘陵裾部周辺を中心に森や野原を切り開いて集落が形成され、周辺には河道などの湿地に貯蔵穴を随所に作り、その周囲の狭小な微高地を加熱処理などの作業場として利用した状況が復元できる。2.生業の特性:種子分析からは「人里雑草」が多い点と利用可能な種類が多い点が注目され、植物食における多様な植物利用が再確認された。石器分析では、遺跡や時期ごとに組成が異なる傾向が顕著に認められるとともに、栽培関連石器(特に石包丁的な機能を予想される石器など)が、後期には各遺跡において一定の割合を占めることが明らかとなった。以上の結果から、集落ごとに環境に即した形態を強くもつ縄文時代の生業が浮き彫りとなり、多様性に富んだ植物食の存在が復元できる。稲に関しても、様々な成果から中期末から後期の段階には、一部の地域において生業の一部を構成した可能性は高い。それ以前に関しては、今後検討を重ねる必要があろう。こうした主要な成果を印刷物として刊行した。3.今後の研究:プラントオパール実験では若干の移動が認められ、その程度の確認を課題として継続的に試行している。縄文時代後期の社会的特性を考える上で弥生時代との比較が課題であり、移行形態にも注目したい。
腫瘍選択的核酸送達技術を用いたがん治療法の開発

本年度は(1)核酸搭載脂質ナノ粒子の腫瘍への集積性評価、及び(2)カチオン性脂質のpKaがRNA干渉(RNAi)効果発現に与える影響評価に関する検討を行った。(1)腫瘍標的化ナノ粒子として、前年度までに開発したHB-EGF抗体修飾脂質ナノ粒子(αHB-EGF LNP)を用いた。蛍光標識siRNAをαHB-EGF LNPに搭載し、MDA-MB-231ヒトトリプルネガティブ乳がん細胞移植マウスに尾静脈内投与後の体内動態をin vivo及びex vivoで観察した結果、αHB-EGF LNPは対照LNPと比較しがんへの高いsiRNA送達能を示した。また、ポロ様キナーゼ1(PLK1)に対するsiRNAを封入したαHB-EGF LNPは、担がんマウスのがん増殖を有意に抑制し、当該ナノ粒子のがん治療応用可能性が示された。(2)本研究ではカチオン性脂質の構造変化を最小限に抑えたpKa制御とRNAi効果検討のため、原子径の小さなフッ素に着目した。エチレンジアミン(EDA)またはジエチレントリアミン(DETA)の1級アミンにフルオロメチル基を導入した各カチオン性脂質を合成した。各脂質を含むリポソームにsiRNAを搭載しRNAi効果を評価したところ、CH3基導入EDA脂質(pKa=8.2)含有リポソーム(EDA-CH3-Lip)、CF3基導入DETA脂質(pKa=7.1、<3.0)含有リポソーム(DETA-CF3-Lip)が高いRNAi効率を示した。siRNAの細胞内挙動を共焦点顕微鏡で観察した結果、EDA-CH3-Lip及びDETA-CF3-Lip導入群で、他群と比較し素早いsiRNAの細胞質拡散が認められた。高いRNAi効果を引き起こすリポソームはsiRNAの細胞質リリースの点で優位である可能性が示され、カチオン性ベクターのアミン残基数に応じた適切なpKa制御の重要性が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。microRNA-499(miR-499)は、血管新生や細胞増殖を促進する重要なシグナル経路であるWnt経路やカルシニューリン経路を標的とするmicroRNAである。近年、血管新生阻害薬により腫瘍の無秩序な血管構造が正常化され、抗がん剤の腫瘍送達効率が向上することが報告されていることから、本研究では、miR-499の持つ血管新生抑制作用に着目し、miR-499による血管正常化を期待して、Doxorubicin(DOX)との併用療法を検討した。miR-499の送達ベクターとしては当研究室が開発したtetraethylenepentamine-based polycation liposomes(TEPA-PCL)を用いた。さらに、腫瘍血管内皮細胞および種々のがん細胞に高発現している血管内皮増殖因子受容体-1に親和性を有するAla-Pro-Arg-Pro-Gly(APRPG)ペプチドを、PEGをリンカーとしてTEPA-PCLの膜表面に修飾した(APRPG-miR-499)。この複合体を、Colon26 NL-17細胞皮下移植マウスに静脈内投与し、miR-499の効果を評価した。はじめに、血管正常化の指標としてmiR-499による血流改善効果を検討した。血流を有する血管を染色し、腫瘍内血管の血流の有無を評価した結果、APRPG-miR-499投与群において顕著な血流改善効果が認められた。次に、APRPG-miR-499の投与4日後にDOXを静脈内投与し、血管正常化作用によるDOXの腫瘍への集積性の変化を評価した結果、対照群と比較してAPRPG-miR-499の前投与によりDOXが腫瘍に有意に多く集積した。最後に、Colon26 NL-17移植マウスにAPRPG-miR-499を静脈内投与し、その4日後にDOXを静脈内投与することで、miR-499とDOXの併用療法による抗がん効果を評価した。miR-499とDOXの併用療法は、DOX単独療法と比較して有意にDOXのがん増殖抑制効果を増強した。miR-499について、これまでに報告したがん細胞増殖抑制作用に加え抗がん剤アシスタントとしての有用性が明らかになり、新たながん治療戦略の創出に寄与する可能性が示された。以前より検討してきたsiRNA内封抗体修飾脂質ナノ粒子のがん治療への応用展開に加え、microRNA-499(miR-499)による抗がん剤の作用増強効果検討を引き続き行い、miR-499が血管正常化を介して抗がん剤ドキソルビシンのがん組織への集積向上、延いては抗がん作用増強に寄与することを明らかにした。さらに、siRNAのリポソームへの内封法として凍結融解を提唱し、その簡便かつユニークなsiRNA内封技術を用いて種々のデータを蓄積した。miR-499に関する研究、および凍結融解によるsiRNAの内封に関する研究については筆頭著者または共著者として既に論文化を達成している。以上のことを踏まえ、順調に研究を進展させたと考えている。本年度での研究では、MDA-MB-231細胞移植モデルマウスを用いて、インビボにおけるαHB-EGF LNPの組織集積性および治療効果について検討を行った。はじめに、担がんマウスにトリチウム標識LNPを尾静脈内投与し24時間後の生体内分布を評価した結果、αHB-EGF LNPはPEG修飾LNPと同等の血中滞留性およびがんへの集積性を示すことが明らかになった。

またpolo-like kinase 1(PLK1)に対するsiRNA(siPLK1)を内封したαHB-EGF LNPをがんモデルマウスに投与し、遺伝子抑制効果を評価したところ、移植がんにおけるPLK1タンパク質の発現抑制ならびにがん増殖抑制効果が認められ、がんへのsiRNA送達におけるαHB-EGF LNPの有効性が示唆された。一方、siRNAの簡便なPCLへの内封およびがん治療への応用を目的とし、前年度に続く検討を行った。PCLとsiRNAを混合し室温で20分間静置することで作製したリポプレックスを液体窒素で凍結後、攪拌しながら融解することで凍結融解リポプレックス(FT-Lpx)を得た。通常多重膜リポソームを凍結融解すると1枚膜のリポソームが形成されるが、リポプレックスを凍結融解すると反対に脂質膜の数が増えることが電子顕微鏡観察から明らかになった。siRNAの複合体内局在を明らかにするため、金ナノ粒子標識siRNA(Au-siRNA)を用いてリポプレックスを調製し、電子顕微鏡観察を行ったところ、多くのAu-siRNAがFT-Lpxを構成する多重膜リポソームの膜間に存在する様子を認めた。続いて蛍光標識siRNA搭載FT-Lpxを調製し、がんモデルマウスへ投与後のインビボイメージングを行った結果、投与48時間後におけるがんへのsiRNA集積が認められ、FT-Lpxががんへの新規siRNA送達戦略となることが期待される。以前より検討してきたsiRNA内封脂質ナノ粒子のがん治療への応用展開として、がんモデルマウスにおけるHB-EGF抗体修飾脂質ナノ粒子のがん組織への集積性およびがんにおける標的遺伝子抑制効果を明らかにした。また、siRNAのリポソームへの内封法として提唱した凍結融解技術について、siRNAのリポプレックス内局在および生体内挙動の解析を行い、全身投与型製剤としての応用可能性を示した。以上の内容について学会発表や論文による情報発信を予定しており、これらを踏まえ概ね順調に進行していると考える。本年度は(1)核酸搭載脂質ナノ粒子の腫瘍への集積性評価、及び(2)カチオン性脂質のpKaがRNA干渉(RNAi)効果発現に与える影響評価に関する検討を行った。(1)腫瘍標的化ナノ粒子として、前年度までに開発したHB-EGF抗体修飾脂質ナノ粒子(αHB-EGF LNP)を用いた。蛍光標識siRNAをαHB-EGF LNPに搭載し、MDA-MB-231ヒトトリプルネガティブ乳がん細胞移植マウスに尾静脈内投与後の体内動態をin vivo及びex vivoで観察した結果、αHB-EGF LNPは対照LNPと比較しがんへの高いsiRNA送達能を示した。また、ポロ様キナーゼ1(PLK1)に対するsiRNAを封入したαHB-EGF LNPは、担がんマウスのがん増殖を有意に抑制し、当該ナノ粒子のがん治療応用可能性が示された。(2)本研究ではカチオン性脂質の構造変化を最小限に抑えたpKa制御とRNAi効果検討のため、原子径の小さなフッ素に着目した。エチレンジアミン(EDA)またはジエチレントリアミン(DETA)の1級アミンにフルオロメチル基を導入した各カチオン性脂質を合成した。各脂質を含むリポソームにsiRNAを搭載しRNAi効果を評価したところ、CH3基導入EDA脂質(pKa=8.2)
GPS受信機網を用いた地震起源の電離圏変動に関する研究

1.2000年1月から2007年10月までに日本で起きたマグニチュード6.0以上の地震(20例)について、地震発生後のTEC変動を調べた。このうち、2004年9月5日の紀伊半島沖地震、2007年1月13日の千島列島東方沖地震、2007年3月25日の能登半島地震、2007年7月16日の新潟県中越沖地震の4例において、地震発生から十数分後に震央の位置から遠ざかる方向に伝搬するTEC変動が観測された。さらに、そのうちの3例において、赤道向きに伝搬するTEC変動の振幅が他の方向に伝搬する場合よりも大きいことが明らかになった。この結果は、地震によるTEC変動は、地震に伴って発生した音波が原因であり、音波による中性大気の振動によって電離圏プラズマは磁力線平行方向にのみ動かされるため、このような震央に対する非等方的なTEC変動が起こる、と考えられる。本研究の結果は、地表付近の大気波動が超高層大気に与える影響は小さくないことを表しており、大気の上下結合を解明する重要性を示している。2.米国に設置されている1400台以上のGPS受信機を用いて、米国上空における電離圏全電子数の2次元マップを作成した。これまでに、中規模伝搬性電離圏擾乱や電離圏トラフの広域水平二次元構造が明らかになり、新たな観測結果が得られている。さらに、従来知られていない電離圏現象(例えば、線状に1,000km以上細長く伸びた領域でTECが増大・減少し、数10分で消滅する現象)も観測されており、電離圏の2次元観測の有効性が示された。1.国内外で公開されているGPS観測データを収集し、全電子数の算出及びデータベースを作成した。2.平成19年3月にインドネシアに出張し、パダン及びコトタバンのGPS観測装置の保守及びデータ収集を行った。3.これまでに、GPSから得られた全電子数データを使うことにより以下の研究成果を得た。(1)2007年1月13日04時23分UTに千島列島東方の北緯46.1度、東経154.2度においてM8.2の地震が発生した。国土地理院が国内に整備しているGPS受信機網(GEONET)のデータを用いて、地震後の全電子数(Total Electron Content ; TEC)変動を調べた。その結果、地震発生の約30分後の0450-0455UTに、北緯38-42度、東経143-145度において、位相速度970m/sで南西へ伝搬するTEC変動が見られた。TEC変動の振幅は、約0.03TECU(1TECU=10^<16>m^<-2>)であった。このTEC変動は南西方向に伝搬しており、震央から波動が伝搬してきたと考えられる。これらの結果から、このTEC変動は地震に伴って発生した音波が原因と考えられる。(2)地震の発生頻度が高く、かつGPS受信機が多数設置されている日本及び南カリフォルニアにおけるGPS受信機網のデータを用いて電離圏全電子数(TEC)を算出し、両地域におけるTECの水平二次元構造を明らかにした。2002年のデータを統計解析した結果、中規模伝搬性電離圏擾乱(MSTID)は以下のように三種類に分類されることが明らかになった。(1)冬季の昼間に発生し、南あるは南東方向に伝搬するもの。これら昼間のMSTIDは、中性大気の大気重力波に起因するど考えられる。(2)夏季夜間に発生頻度が高く、南西方向に伝搬するもの。電離圏におけるプラズマ不安定が、MSTIDの発生に関係していると考えられる。(3)夏季の日出没時に発生するMSTID。MSTIDの波面が日没線とほぼ平行なことから、日没時における急激な温度変化によって生じた重力波が原因と考えられる。この日出没時のMSTIDは、GPS観測では本研究によって初めて観測された。

さらに、従来知られていない電離圏現象(例えば、線状に1,000km以上細長く伸びた領域でTECが増大・減少し、数10分で消滅する現象)も観測されており、電離圏の2次元観測の有効性が示された。
紫外線被曝した生体皮膚における突然変異誘発の解析

紫外線による皮膚癌誘発のリスクを評価するために、突然変異検出用トランスジェニックマウスを用いて、生体皮膚における紫外線誘発突然変異の解析を行った。(1)UVB照射後、時間が経過するにつれマウス皮膚表皮・真皮における突然変異の誘発が認められ、一定時間後最大頻度に達したあとは、長期にわたってその値を維持した。(2)00.5kJ/m^2のUVB照射または0240kJ/m^2のUVA照射によりマウス皮膚表皮・真皮ともに線量依存的に突然変異の誘発が認められた。また040分の正午前後の太陽光照射によりマウス皮膚表皮・真皮ともに照射時間依存的に突然変異の誘発が認められた。誘発効率はいずれの紫外線でも表皮の方が真皮より高かった。(3)UVB・UVA・太陽光で誘発された突然変異によるDNAの塩基配列変化を解析したところ、いずれの場合でも、表皮・真皮ともにピリミジン塩基が連続した部位でのG:C→A:T変異が大部分を占め、またCC→TT二重塩基置換も検出され、紫外線に典型的な突然変異パターンとなった。また哺乳類細胞のDNAメチル化部位であるCpG配列にこれらの突然変異が高頻度に発生する傾向が見られ、CpGが紫外線誘発突然変異のホットスポットとなりうることが示された。(4)UVBと太陽光は高線量域では突然変異頻度の飽和が見られたが、その飽和誘発頻度は太陽光がUVBよりも高かった。(5)UVAにおける線量あたりの突然変異誘発効率はUVBのものよりも低かった。(6)UVB・UVA・太陽光による皮膚炎症の誘発と突然変異誘発の関係を調べたところ、いずれも炎症が誘発されないような低い線量から突然変異は高頻度で誘発されていることが明らかとなった。(1)UVB照射後、時間が経過するにつれてマウス皮膚表皮・真皮における突然変異の誘発が認められ、一定時間後最大頻度に達したあとは、長期にわたってその値を維持した。(2)00.5kJ/m^2のUVB照射によりマウス皮膚表皮・真皮ともに線量依存的に突然変異の誘発が認められた。誘発効率は表皮の方が真皮より高かった。(3)UVBが誘発された突然変異によるDNAの塩基配列変化を解析したところ、表皮・真皮ともにピリミジン塩基が連続した部位でのG:C→A:T変異が大部分を占め、またCC→TT二重塩基置換も検出され、紫外線に典型的な突然変異パターンとなった。(4)UVA・太陽光につても、線量依存的に皮膚表皮・真皮における突然変異の誘発が認められた。UVAにおける線量あたりの誘発効率はUVBよりも低かった。(5)UVBによる皮膚炎症の誘発と突然変異誘発の関係を調べたところ、炎症が誘発されないような低い線量でも突然変異は高頻度で誘発されていることが明らかとなった。前年度に引き続き紫外線による皮膚癌誘発のリスクを評価するため、突然変異検出用トランスジェニックマウスを用いて、生体皮膚における紫外線誘発突然変異の解析を行った。(1)0240kJ/m^2のUVA照射によりマウス皮膚表皮・真皮ともに線量依存的に突然変異の誘発が認められた。(2)040分の正午前後の太陽光照射によりマウス皮膚表皮・真皮ともに照射時間依存的に突然変異の誘発が認められた。

(3)UVA・太陽光で誘発された突然変異によるDNAの塩基配列変化を解析したところ、UVBと同様の結果が得られ、表皮・真皮ともにピリミジン塩基が連続した部位でのG:C→A:T変異が大部分を占め、またCC→TT二重塩基置換も検出され、紫外線に典型的な突然変異パターンとなった。また哺乳類細胞のDNAメチル化部位であるCpG配列にこれらの突然変異が高頻度に発生する傾向が見られ、CpGが紫外線誘発突然変異のホットスポットとなりうることが示された。(4)UVBと太陽光は高線量域では突然変異頻度の飽和が見られたが、その飽和誘発頻度は太陽光がUVBよりも高かった。(5)UVAにおける線量あたりの突然変異誘発効率はUVBのものよりも低かった。(6)UVA・太陽光による皮膚炎症の誘発と突然変異誘発の関係を調べたところ、UVBと同様に、炎症が誘発されないような低い線量でも突然変異は高頻度で誘発されていることが明らかとなった。
科学コミュニケーターの資質を持った理科教員の育成と実験・観察支援システムの構築

理科の実験・観察を児童・生徒に印象づけるための動的実験・観察教材として,室内用を29件,野外用を3件開発した.そして,それらを授業実施するため,教師,児童・生徒,保護者,地域のボランティアと大学教員や学芸員,学生としての院生と学部生からなる室内型と野外型の支援システムを構築した.さらに,学生・院生の科学コミュニケーターとしての意識を高めための,支援システムを活用した科学コミュニケーター育成プログラムの開発を試みた.理科の実験・観察を児童・生徒に印象づけるための動的実験・観察教材として,室内用を29件,野外用を3件開発した.そして,それらを授業実施するため,教師,児童・生徒,保護者,地域のボランティアと大学教員や学芸員,学生としての院生と学部生からなる室内型と野外型の支援システムを構築した.さらに,学生・院生の科学コミュニケーターとしての意識を高めための,支援システムを活用した科学コミュニケーター育成プログラムの開発を試みた.実験・観察の指導をする学校教師や博物館の学芸員が自然科学の手法や概念を取得し,児童生徒を理科好きに導けるように(1)「体感」して理解する動的実験・観察教材の開発と(2)実施のための支援システム作りのための基礎研究を実施した.(1)はラボワーク教材とフィールドワーク教材からなる.ラボワーク教材は,電磁気現象,燃料電池,イオン性液体,遣伝子等を取り上げ,先端科学の研究成果を学校での理科実験で実用化することと、児童生徒の科学への興味関心を高める「化学マジック」教材等の開発を試み、附属学校や一般校で実践した.フィールドワーク教材は,児童生徒が地域の動植物種を調べ,食物網をモデル化し生息許容個体数を見積もるために,八王子市東部の多摩丘陵を例に基礎研究を実施した.また,将来の生態系を予測する教材を開発するために,過去の生態系を復元し,生態系の時間変化の特徴を捉えることも試みた.なお,実験・観察教材の開発段階から授業実践まで本学初等・中等教員養成課程理科専攻の学生と教育学研究科の院生延92名を参加させ,科学コミュニケーターの資質を持つ理科教員養成の在り方の基礎研究を実施した.科学の基礎知識を十分に理解することは勿論であるが,知識を伝達するための話術,コミュニケーションを保つための人間関係の育成など,大学での教育で必要な事柄が明らかになった.更に,教育ボランティアによる実験・観察授業の支援システムの在り方に関しては,北米における学校支援システムを基に日本版にシステムを改良し,地質野外授業で実践した.日本版システム運用の一般化に関する課題が明らかになった.1年目の研究では,理科教育に関する研究論文を2編出版した.また,本学初等教員養成課程の理科を専攻しない学部生が将来小学校教員として理科実験と観察の授業指導ができるための教科書を作成し,現在,印刷中である.昨年度に引き続き,実験・観察の指導をする学校教師や博物館の学芸員が自然科学の手法や概念を取得し,児童生徒を理科好きに導けるように(1)「体感」して理解する動的実験・観察教材の開発と(2)実施のための支援システム作りのための基礎研究を実施した.(1)はラボワーク教材とフィールドワーク教材からなる.ラボワーク教材は,電磁気現象,燃料電池,イオン性液体,遺伝子等を取り上げ,先端科学の研究成果を学校での理科実験で実用化することと、児童生徒の科学への興味関心を高める「化学マジック」教材等の開発を試み,附属学校や一般校で実践するとともに本学で開催した「青少年のための科学の祭典東京大会in小金井」でも実践した.教材を開発していく中で,教科書にある学習内容との関連付けが教育上重要との知見を得て,今年度は,特に,この関連付けを重視した教材の開発を試みた.フィールドワーク教材は,児童生徒が地域の動植物種を調べ,食物網をモデル化し生息許容個体数を見積もるために,八王子市東部の多摩丘陵を例に基礎研究を実施した.また,将来の生態系を予測する教材を開発するために,過去の生態系を復元し,生態系の時間変化の特徴を捉えることも試みた.今年度も,実験・観察教材の開発段階から授業実践まで本学初等・中等教員養成課程理科専攻の学生と教育学研究科の院生を参加させ,科学コミュニケーターの資質を持つ理科教員養成の在り方の基礎研究を継続して実施した.昨年度の研究で,科学の基礎知識を十分に理解することは勿論であるが,知識を伝達するための話術,コミュニケーションを保つための人間関係の育成など,大学での教育で必要な事柄が明らかになったので,これを育成するための方策を検討した.教育ボランティアによる実験・観察授業の支援システムの在り方に関しては,北米における学校支援システムを基に日本版にシステムを改良し,地質野外授業で実践した.日本版システム運用の一般化に関する課題が明らかになった.1年目の研究では,理科教育に関する研究論文を2編出版した.また,本学初等教員養成課程の理科を専攻しない学部生が将来小学校教員として理科実験と観察の授業指導ができるための教科書を作成し,現在,印刷中である.1,2年目に引き続き,(1)「体感」して理解する動的実験・観察教材の開発と(2)実施のための支援システム作りのための基礎研究を実施した.そして,授業支援として,児童・生徒,教師,地域・保護者ボランティア,大学教員,大学生・院生のTAからなる支援パターン図を描くことを試み,支援のパターン化を試みた.支援システムの形態は,野外型の観察授授業と室内型の実験・観察型の2つに区分される.野外型では,多様な自然を対象にするため,専門性と経験を必要とするので,専門家の関与が非常に重要なポイントとなる.

そのため,授業者として,専門家に委ねることが良いと思われる.また,野外活動での児童・生徒の安全性の確保するうえでは,保護者ボランティアの関与が不可欠である.一方,室内型では,比較的,教師が主体的に指導できる例が多い.実験・観察のための装置,器具,試薬調整など,準備と後片付けに要する時間を要するので,大学生・院生のTAによる支援が必要である.また,支援システムに基づく授業実施に際して,授業者が専門家であっても,教育課程や当該校でのカリキュラムを理解した上で,実施しなければならない.専門家が授業した例では,事前の打ち合わせにより,野外学習実施までの準備授業,生徒の知識量などに関して,把握できていたので,授業がスムースに進んだ.また,児童・生徒も,授業当初は珍しさがあったが,時間とともに平常化した.このように,支援システムによる実験観察授業の有用性が確かめられた.学生・院生を活用することで,彼らの科学コミュニケーターとしての意識を高めることができた.
希土類系イオンの磁気モーメント作用によるピンニングセンター研究の新展開

本研究は高温超伝導GdBCO薄膜中に、磁性材料である希土類酸化物RE2O3(RE=Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er and Yb)及び、希土類金属RE(RE=Sm, Gd, Dy, Ho and Nd)をドープする事により、人工ピン止めセンターを作り出し臨界電流密度の向上を目指す研究を行った。電流を多く流していくと、量子化磁束が移動しようとするが、常伝導磁性ナノ粒子にピン止めされる。更に、磁性ナノ粒子は磁気モーメントを持っているため、量子化磁束が移動しようとすると、平行であった量子化磁束Φと磁性ナノ粒子の磁気モーメントMとの間に、トルクが働き、Mを回転させるエネルギーが必要になる。つまり、磁性ピン止めセンターを用いることで、常伝導によるピン止めと、磁気モーメント相互作用によるピン止めの、2種類のピン止め力が共存することになり、強力なピン止めセンターになると考え実験を行った。実験の結果、Sm2O3希土類酸化物、Dy希土類金属をドープした時、自己磁場臨界電流密度Jcは、それぞれ3.1[MA/cm^2]、4.1[MA/cm^2]と最も高くなり、磁性ナノ粒子のピン止めセンターは有効である事を確認した。また、磁気モーメントの大きさにより臨界電流密度Jcも変化する傾向が確認されている。更に、走査型プローブ顕微鏡により薄膜の磁気力像を評価した結果、単位砲のa、b軸方向に波長が約1.5μmの周期性を持った像が得られた。これは、薄膜内で磁気的な要素が局所的に存在し、それも周期性を持っていることを意味しており、現在その起因を検討しているところである。超伝導材料は電気抵抗がゼロのため、電流を流してもジュール熱などエネルギーの損失なしに電力を送電することが出来る。また、1[cm^2]面積当たり数MAの電流を流しても、電気抵抗はゼロの状態、つまり、超伝導状態を保つことが出来る。そこで、超伝導線材で電磁石を作ると強磁場を作り出すことが可能となる。しかし、強磁場中で超伝導状態を保持するにはピンニングセンターと言われる量子化磁束の運動を止める不純物を添加する必要がある。そこで、本研究ではピンニングセンターの材料として、磁気モーメントの大きな希土類酸化物、希土類金属のナノ粒子を導入することで、磁場中の臨界電流密度Jc(電気抵抗がゼロの状態で流すことが出来る最大の電流密度)を高くし、等方的なJcを持ったGdBCO超伝導薄膜を開発する事が目的である。H19年度は、純粋なGdBCO超伝導薄膜において、自己磁場中のJcが4.26[MA/cm^2]、臨界温度Tc=91.8[K](電気抵抗がゼロになる温度)の薄膜を作製できた。また、希土類酸化物RE203(RE=Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er)をドープしたところ、希土類元素REの原子番号の増加と共にJcが向上し、純粋な薄膜より約4桁も向上することが明らかになり、また、有効ボーア磁子数と相関がある事も見えてきた。また、金属Gdをドープする事で、磁場中Jcは10Tまでの印加磁場中でも超伝導状態を保ち、強磁場にも強いピンニングセンターになる事が分かった。本研究は高温超伝導GdBCOスパッタ薄膜中に、磁性材料である希土類酸化物RE203 (RE=Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er and Yb)及び、希土類金属をドープする事により、人工ピン止めセンターを作り出し臨界電流密度の向上を目指すものである。

磁性材料は磁気モーメントを持っているため、常伝導状態において、磁場中に試料を置くことで、ナノ磁性粒子の磁気モーメントを外部磁場Bの方向に揃えておく。その後、液体窒素の中に入れ、超伝導状態を作り出す。電流を流すと自己磁場が発生し、超伝導体内部に侵入する。或いは、外部磁場を印加し、下部臨界磁場を超えると、量子化磁束が超伝導体内に侵入する。電流を多く流していくと、量子化磁束が移動しようとするが、常伝導磁性ナノ粒子にピン止めされる。この時、ナノ粒子内の磁気モーメントMの方向と、量子化磁束Φの方向は一致する。更に、電流を流していくと、量子化磁束には強いローレンツ力が働き移動しようとする。常伝導ナノ粒子でもあるので、超伝導領域を壊すエネルギーが必要なため、ピン止めされる。更に、磁性ナノ粒子で磁気モーメントを持っているため、量子化磁束が移動しようとすると、平行であった量子化磁束Φと磁性ナノ粒子の磁気モーメントMとの間に、トルクが働き、Mを回転させるエネルギーも必要になる。つまり、磁性ピン止めセンターを用いることで、2種類のピン止め力が共存することになり、強力なピン止めセンターになる。実験の結果、Sm203希土類酸化物をドープした時、自己磁場臨界電流密度が3.1[MA/cm^2]と最も高くなり、磁性ナノ粒子のピン止めセンターは有効である事を確認した。また、磁気モーメントの大きさにより臨界電流密度Jcも変化することが確認されている。
チーム学習を取り入れたアクティブラーニング型授業の開発

金沢工業大学の工学基礎数理科目を対象として学生の学力の格差に対応できる学生主体の新しい授業形態を開発し,学生の学習意欲の高い学びの空間を創造することを試みた.具体的には,チーム活動と学生が積極的に授業に参加することのできるアクティブラーニングの思想を取り入れた学生主体の授業の授業を創造し実践した.これによって,生が積極的に参加,活動できる授業形態を考案し,学生が互いに教えあう学びの空間を作り出すことができた.金沢工業大学の工学基礎数理科目を対象として学生の学力の格差に対応できる学生主体の新しい授業形態を開発し,学生の学習意欲の高い学びの空間を創造することを試みた.具体的には,チーム活動と学生が積極的に授業に参加することのできるアクティブラーニングの思想を取り入れた学生主体の授業の授業を創造し実践した.これによって,生が積極的に参加,活動できる授業形態を考案し,学生が互いに教えあう学びの空間を作り出すことができた.本年度は以下の活動を行った。(1)学生の学習履歴と意識調査アクティブラーニングの思想を取り入れた学生主体の授業の授業を創造するにあたって、まず、学生の学力の現状を知るために、アンケートや面談を通じて学生の意識調査を行うとともに、結果をまとめることによって、学生の気質と学習意欲などを考察した。(2)アクティブラーニングのための教材開発学生が主体的に授業に参加でき、学生のモチベーションを高めることができるさまざまな教材を作成するための準備を行った。(3)授業へのチームラーニング手法導入の検討アクティブラーニング型の授業を構築するための準備として学生がチームを作り、わからないところをピックアップし、協力して理解を深め、効率的に学力を向上させる手法を検討した。さらに、その手法をチームラーニングとして授業の中に導入するための手法を検討するとともに授業の中に取り入れて、試行を行った。そして、以上の結果を日本機械学会および応用物理学会にて成果発表を行った。平成20年度は以下の活動を行った。(1)アクティブラーニング型授業の実践平成19年度に構築したアクティブラーニング型授業について,担当する数理の基礎科目に導入し,実践することによって,教育としての有効性や実施運営上の課題などについて検討を行った。(2)学生アンケートに基づく、学生の学習意欲と学力向上の評価チーム学習を取り入れたアクティブラーニング型授業を受けた学生に対してアンケート調査を行い、学生の学習に対する意欲がどの程度向上したか、学力がどの程度向上したかを評価した。(3)教員による評価他の教員に見学してもらい、授業で取り入れたさまざまな手法に関しての評価を受ける。その結果をふまえて、効率的に学力を向上させる手法を検討した。(4)アクティブラーニング型授業プログラムの準備平成20年度の実施結果をふまえて,アクティブラーニング型授業のコースウエアを検討した.平成21年度は,平成20年度の研究成果を受けて,以下の取り組みを行なった.第1に平成20年度に構築し,実践したアクティブラーニング型授業の実施結果をまとめるとともに,改善点を抽出した.その上でより高い教育効果を得ることを目指して,授業内容の再検討を行うとともに,改良版アクティブラーニング型授業を構築した.さらに,構築したシステムを実際に授業で実践し,その手法の妥当性と効果について検討し,本研究で提案したアクティブラーニング型の授業が教育効果の高い授業法であることを確認した.加えて,本授業を他の教員に対して公開することによって,他の教員の評価を受けた.第2にアクティブラーニングの手法を授業時間だけでなく,時間外の課外学習に取り入れる手法について検討した.ここでは,学生が授業時間外に自ら学ぶ,寺子屋型課外学習支援空間の導入を提案した.そして,この課外学習支援を実施することによって,学生の課外学習も含めた総合的な学習支援システムが,学生の学習意欲と理解度向上に大きく役立つことを明確にした.第3に本研究で得られたアクティブラーニング型授業の教育効果を,日本工学教育協会,日本教育工学会,初年次教育学会など,教育関係の学会で講演発表を行い,学外の様々な教員から評価を受けた.最後に,これまでの3年間の研究内容について総括するとともに,本級で得られた成果が学生の数理科目に対する学習意欲と学習スキルを向上させる有効な手段であることを実証した.加えて,本研究で得られた結果をもとに,アクティブラーニングの将来的な展望についても検討した.