hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子キャビティを活用したニトロキシルとセレノシステインとの反応に関するモデル研究

生化学の分野で提唱されているHNOによって不活性化されたグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)のチオールによる再活性化機構が進行するかについて知見を得るべく、前年度キャビティ型置換基を活用することで単離に成功したN-ヒドロキシセレネンアミド(RSeNHOH)と各種チオールとの反応を検討した。RSeNHOHとジチオールとの反応では良好な収率で対応するセレネニルスルフィドを与えたことから、これまでに実験的検証例すらないままに議論されてきたRSeNHOHとチオールとの反応が従来の定説通りに進行することを初めて実証した。また、得られたセレネニルスルフィドは塩基性条件下を作用させることで定量的にセレノールを与えたことから、セレノールへの再活性化過程が進行することについても実証した。一方で、RSeNHOHについての単離例は現在までに本研究の一例のみであり、キャビティ型置換基の立体保護効果が与える影響については明らかとなっていない。そこで、キャビティサイズをおとした置換基を活用することでRSeNHOHの合成を検討した。合成は対応する臭化セレネニルに対して低温下でヒドロキシルアミン塩酸塩を作用させることで定量的に置換基サイズの小さいRSeNHOHを単離することに成功した。置換基サイズの小さいRSeNHOHは室温下で速やかに分解し、対応するジセレニドを与えることからキャビティ型置換基がRSeNHOHの分解過程を抑制する上で有用な速度論的安定化効果を付与していることが示唆された。さらに、これらの高反応性化学種を安定化するべく、新規アルキル置換立体保護基の開発するとともに、種々の含硫黄・セレン高反応性化学種の合成・単離に成功した。27年度が最終年度であるため、記入しない。活性窒素種の一種であるニトロキシル(HNO)が抗酸化酵素の一種であるグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)を不活性化することが報告され、活性中心のセレノシステインとHNOとが反応することで中間体としてN-ヒドロキシセレネンアミド(RSeNHOH)が生成すると提唱されているが、実験的な証拠に基づいた研究は行われていない。そこで、本研究では未だ実験的な情報がほとんど得られていないセレノールとHNOとの反応を解明するべく、その反応中間体と考えられるReSNHOHを分子キャビティによる速度論的安定化を活用して合成・単離し、種々の試剤との反応を通じて、性質の解明を行うことを目的とした。本年度は筆者の所属するグループで独自に開発したキャビティ型立体保護基を活用することにより、セレノールとHNOとの反応中間体として提唱されているRSeNHOHの合成・単離を行った。すなわち、二分子間反応過程によって失活しやすい種々の含セレン高反応性化学種の安定化に有効であったキャビティ型立体保護基(Bpq基)を有するセレノールを、セレノシステインのモデル分子として活用し、ニトロキシル供与体であるAngeli塩との反応からRSeNHOHが生成することを初めて観測した。また、別形式の反応によりRSeNHOHを合成・単離することにも成功し、各種分光分析および質量分析等から同定し、最終的にその構造をX線結晶構造解析により明らかにした。これはRSeNHOHの初めての合成・単離例である。さらに、単離したRSeNHOHを活用することで反応性について検討し、HNO供与体としての性質など興味深い性質を明らかにした。当初の予定通り、キャビティ型立体保護基を活用することでRSeNHOHの合成・単離に成功し、その構造をX線結晶構造解析によって明らかにした。また、合成・単離したRSeNHOHは固体および溶液状態で安定であり外部反応剤との反応についても検討を行った。

本年度キャビティ型立体保護基を活用することで安定にRSeNHOHが合成・単離できたため、これを活用することでRSeNHOHの反応性についての調査を進める。ニトロキシルによって不活性化されたグルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)は、チオールと反応することで再活性型のセレノール部位を再生すると提唱されているものの、その実験的根拠には乏しい。そこで、単離したRSeNHOHをモデル分子として活用し、チオールとの素反応過程の検証並びにセレノールヘの再活性化過程について検証する。また、立体保護効果が及びにくい際のRSeNHOHの性質についてもを明らかとするべく、立体保護基のかさをおとした際の性質についても検討を予定している。27年度が最終年度であるため、記入しない。
状況適応型HCI設計における利用状況把握のためのマイクロシナリオ手法の開発

機器やシステムの開発における上流設計のプロセスでは、当該機器・システムのユーザのニーズや必要性に滴合した開発を行わねばならず、そのためにはユーザやその生活や業務の実態に関する的確な情報を把握することが必要である。その目的を実現するためにインタビューや観察というフィールド手法を用いられることが多いが、そこから得られた情報については、それを的確に外化し、関係者で概念共有することが大切である。フィールド手法から得られる情報は質的、定性的なものであり、質問紙調査の結果のように平均値を算出したりする統計的な処理は適用できない。そこでシナリオという形で情報の集約を図る方法が考案され利用されてきたが、得られた情報を適切に集約し表現するためにはそれなりの熟練と作文能力が必要であった。そこで、シナリオ手法に関する手順を整理し、マイクロシナリオ手法を開発するに至った。マイクロシナリオ手法では、まずユーザに関する情報やその生活・業務の実態に蘭する情報をGI(基本情報)として整理し、問題点についてはpMS(問題マイクロシナリオ)として要約する。pMSに関するキーワード検索にもとづいて類似の問題を抽出し、その問題点を整理した後、それに対する解決案であるsMS(解決マイクロシナリオ)を記述する。特定の問題に関するsMSを複数考案した後、その重要性や実現可能性などに関する計算を行い、最適と考えられるsMSを選択する。このようなマイクロシナリオ手法を開発し、複数の企業の協力を得ながら情報通信機器や機械製品などの開発に適用し、その妥当性や利便性の確認を行った。さらにマイクロシナリオ(特にpMS)の作成を支援するアルゴリズムを考案し、その特許化を行った。・初年度のH17年度は、これまで断片的に進めてきたマイクロシナリオ手法(MSM)の開発を統合することを行った。・この手法によると、インタビューなどのフィールドワーク手法によって、ユーザやその利用状況に関する状況を把握し、それを問題マイクロシナリオ(pMS)として記述する。問題マイクロシナリオとは比較的短いシナリオに、一つずつ問題点を記述したものであり、全体に共通するインフォーマントの情報(たとえばライフヒストリー、基本属性など)は基本情報(GI)として別途まとめておく。・それぞれの問題マイクロシナリオについて、その内容をあらわす適切なキーワードをタグとして抽出し、それを各問題マイクロシナリオの属住データとして付与しておく方法をとった。ただし、この点については、キーワード抽出の作業が若干主観的なものになりがちなため、シソーラスを用いて自動抽出する方式も併せて検討した。後者をツールとして実装すれば、シナリオ分析のプロセスがかなり省力化できるものと思われる。・共通するタグ情報(キーワード)を含む問題マイクロシナリオをグループ化し、そこから問題点をまとめ、次にそれに対する解決策の案出を行い、解決マイクロシナリオ(sMS)を記述する。この解決マイクロシナリオを比較評価することによって、最適な解決案を選択し、設計の中流工程へとつなげてゆく。・こうした形で手法をまとめた結果、HCI設計の上流工程における利用状況把握において、利用者の状況に適合した形でシナリオをまとめる手法を体系的にまとめることが出来た。その結果は研究代表者の所属するメディア教育開発センターの研究報告として執筆した。・なお、pMSの代わりにGTSのopen codingを利用するなど、今現在も検討を要する課題が残っており、H18年度には、そうした可能性の分析を行うと同時に、マイクロシナリオ分析システムとしてツール化を進める計画である。
非線形光学を用いた波長変換中赤外光源の開発とその分光応用

本研究では,非線形光波長変換を用いた波長可変で狭スペクトルの中赤外光発生に取り組んでおり,昨年度までに,差周波発生(DFG)用の2波長励起光源として周期分極反転LiNbO_3 (PPLN)結晶を用いた光パラメトリック発振器(OPO)とそのスペクトル制御,および中赤外光発生DFGのための結晶材料に対する基礎検討を行った.本年度は,まず高速な波長同調を実現するために電界同調に対する検討を進め,新たに中央部に電界印加用のセグメントを設けた特殊なPPLNを設計・作製し,OPO動作特性を検討した.PPLNへの印加電圧05kVを用いた電界同調により,シグナル波に対して1.93-1.91μm,アイドラー波に対して2.38-2.40μmの波長可変性を得た.これにより,AgGaS_2(AGS)を用いたDFGから波長94-10.5μmの中赤外光を得ることに成功した.実用的な中赤外光源を実現するには,さらに発生効率を高め,高出力を得ることが重要となるが,DFGを用いた方式ではその実現が難しい.そこで,新しい方式として,OPOによって中赤外光を直接発生させることを検討した.このため,新しい非線形光学材料としてZhGeP_2(ZGP)に着目した.この中赤外領域のZGP-OPOには狭スペクトルの長波長(2μm以上)励起光源が必要となる.そこで,まず波長1.06μmのNd:YAGレーザー光を励起光源としてKTP-OPO(タイプII位相整合)を縮退点付近で発振させ,狭スペクトルの2μm帯光源を得た.さらに,この光源を用いてZGF-OPOを,広い波長領域6-9μmで発振させることに成功した.このZGP-OPOでは,波長8μm付近で10%程度の非常に高い変換効率が得られており,ピーク出力で数百kW以上の高出力を実現した.これは,これまでOPOとDFGを組み合わせた中赤外光発生の実験をはるかに上回る特性である.なお,さらに変換効率を高めるためには,ZGP-OPOの共振器内にAGSなどのDFG結晶を挿入すればよいと考えられ,これにより,バックコンバージョン効果を抑制できるとともに,シグナル光子からさらにアイドラー光子(中赤外域)を発生させることができ,20%以上の変換効率も実現できることを明らかにした.本研究では,非線形光波長変換を用いて波長可変で狭スペクトルの中赤外光発生を行い,これを分子分光に応用することを目的としている.従来用いられてきた固体レーザーは,発振波長が固定もしくは離散的な波長の付近で小さい波長可変性しかもたず,用途が限られている.これに対して非線形光学デバイスは紫外から遠赤外にいたる波長域をカバーすることが可能である利点を有する.今年度は,波長1.064μmのNd : YAGレーザーを励起光源とする中赤外光発生のために,光パラメトリック発振器(OPO),光パラメトリック発生器(OPG),差周波混合器(DFG)の3つのデバイスの研究開発を行った.まず,OPOやOPGの実現のために,周期分極反転を施したニオブ酸リチウム(PPLN)結晶の設計・製作を行い,ドメイン周期の変化と温度同調により,高効率かつ広帯域に波長可変な2波長(シグナル,アイドラー)発生を行った.このPPLNを用いたOPO/OPGにより,波長5μmまでの中赤外光の発生を実現した.さらに,5μmを超える中赤外光の発生のためにDFGの検討を行った.DFG用の結晶には,中赤外域で透過性に優れたAgGaSe_2,AgGaS_2およびGaSe結晶を用いた.これにより,波長18μmまでの中赤外光発生を実現した.これらの結晶で高効率に差周波混合を行うためには,DFG結晶へ入力する2波長を変化させる時に結晶を回転させるか温度を変化させて位相整合をとる必要があり,この要求を満たすシステム開発を行った.この波長可変な中赤外光を分子分光に応用するためには,さらに狭スペクトル化制御を行う必要がある.DFGを用いた場合のスペクトル幅はOPO/OPGから発生する2波長のスペクトル幅で決定されるため,現在,光注入法を用いたOPO/OPGの狭スペクトル化制御の検討を進めている.本研究では,非線形光波長変換を用いた波長可変で狭スペクトルの中赤外光発生に取り組んでおり,昨年度までに,差周波発生(DFG)用の2波長励起光源として周期分極反転LiNbO_3 (PPLN)結晶を用いた光パラメトリック発振器(OPO)とそのスペクトル制御,および中赤外光発生DFGのための結晶材料に対する基礎検討を行った.本年度は,まず高速な波長同調を実現するために電界同調に対する検討を進め,新たに中央部に電界印加用のセグメントを設けた特殊なPPLNを設計・作製し,OPO動作特性を検討した.PPLNへの印加電圧05kVを用いた電界同調により,シグナル波に対して1.93-1.91μm,アイドラー波に対して2.38-2.40μmの波長可変性を得た.これにより,AgGaS_2(AGS)を用いたDFGから波長94-10.5μmの中赤外光を得ることに成功した.実用的な中赤外光源を実現するには,さらに発生効率を高め,高出力を得ることが重要となるが,DFGを用いた方式ではその実現が難しい.そこで,新しい方式として,OPOによって中赤外光を直接発生させることを検討した.

このため,新しい非線形光学材料としてZhGeP_2(ZGP)に着目した.この中赤外領域のZGP-OPOには狭スペクトルの長波長(2μm以上)励起光源が必要となる.そこで,まず波長1.06μmのNd:YAGレーザー光を励起光源としてKTP-OPO(タイプII位相整合)を縮退点付近で発振させ,狭スペクトルの2μm帯光源を得た.さらに,この光源を用いてZGF-OPOを,広い波長領域6-9μmで発振させることに成功した.このZGP-OPOでは,波長8μm付近で10%程度の非常に高い変換効率が得られており,ピーク出力で数百kW以上の高出力を実現した.これは,これまでOPOとDFGを組み合わせた中赤外光発生の実験をはるかに上回る特性である.なお,さらに変換効率を高めるためには,ZGP-OPOの共振器内にAGSなどのDFG結晶を挿入すればよいと考えられ,これにより,バックコンバージョン効果を抑制できるとともに,シグナル光子からさらにアイドラー光子(中赤外域)を発生させることができ,20%以上の変換効率も実現できることを明らかにした.
宇宙における骨量低下の謎に迫る―破骨細胞分化因子RANKLの発現メカニズムの解明

骨組織に対する力学的負荷は骨組織恒常性維持に非常に重要である。宇宙空間における微小重力環境や寝たきりといった骨組織に力が加わらない状態では、骨量が著しく減少し、骨折しやすい骨粗鬆症(不動性骨粗鬆症)に陥る。骨粗鬆症では、骨を破壊する破骨細胞の分化因子であるRANKLと呼ばれるサイトカインの発現亢進を介して破骨細胞の分化や骨破壊能が促進される。しかし、微小重力環境で骨量低下を引き起こすRANKL発現亢進の分子メカニズムは不明な点が多いことから、本研究ではRANKLの発現に焦点を当て、微小重力環境で骨量が低下するメカニズムを明らかにすることを目的とする。今年度は、作成したRANKL発現細胞レポーターマウスを用いた解析を行った。作成した遺伝子改変マウスはRANKLプロモーター制御下でtdTomato-Creリコンビナーゼ融合タンパク質を発現するため、細胞内シグナル伝達因子のfloxマウスと交配し、RANKL発現細胞特異的な遺伝子ノックアウトマウスの作成及び解析を行った。その結果、このマウスは重度の骨粗鬆症を定することが判明した。骨に加わる力学的負荷は骨小腔・骨細管内間質液の動きを生じ、RANKL発現細胞の一つである骨細胞への液流由来のせん断応力(シェアストレス)刺激となり、骨細胞内シグナルを活性化し、骨形成・吸収制御分子の発現・機能調節を介して骨組織の恒常性を維持する。今年度は、この骨細胞にin vitroシェアストレス負荷を行い、シェアストレスによる細胞内で活性化されるシグナル伝達経路の活性化経路の同定、ならびにRANKL発現を制御する転写因子の同定に至った。前年度の実施した宇宙フライトマウスの解析およびin vitroの解析からRANKL発現の分子メカニズムが明らかとなり、RANKL発現制御の分子メカニズムの一端が明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、RANKL発現細胞を単離・同定するためのRANKL発現細胞レポーターマウスの作成を行い、ゲノム編集技術によりRANKLプロモーター制御下でtdTomato-Creを発現するノックインマウスの作成に成功した。また、微小重力環境におけるRANKL発現の分子メカニズムを明らかにする目的で、既知のRANKL発現細胞のRANKLプロモーター直下にtdTomato-CreのcDNAをノックインした細胞株を樹立した。微小重力環境培養装置を用いてノックイン細胞を培養したところ、培養開始72時間においてtdTomatoの発現が確認され、in vitroにおける解析系の確立に成功した。さらに、微小重力環境で誘導される骨組織の変化を明らかにするため、平成28年7月から8月にかけて国際宇宙ステーション日本実験棟「きぼう」で行われた長期飼育マウスの骨組織解析を実施した。その結果、微小重力環境で飼育したマウスでは、1Gの人工重力環境で飼育したマウスと比較して、著しい骨量低下が認められた。また、骨組織の詳細な解析から、微小重力環境では破骨細胞による骨破壊が亢進していることを明らかにした。当初計画していたRANKL発現細胞レポーターマウスの作成は順調に終了し、マウスの系統確立を予定通り行なった。また、微小重力環境培養装置を用いた擬似微小重力環境下における細胞培養系を当初の計画通り確立し、この培養系におけるRANKL発現細胞でのRANKL発現誘導に成功、さらにRNA-seq解析による網羅的遺伝子発現解析を実施することで、RANKL発現細胞におけるRANKL発現制御メカニズムの解析を実施するための基盤を構築するに至っている。このほか、宇宙マウス実験におけるマウスの骨組織解析も実施し、骨組織より抽出したRNAを用いたRNA-seq解析も実施しており、多角的なRANKL発現制御メカニズムの解析が可能な基盤構築にも成功したことから、現時点で本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。作成した遺伝子改変マウスはRANKLプロモーター制御下でtdTomato-

Creリコンビナーゼ融合タンパク質を発現するため、細胞内シグナル伝達因子のfloxマウスと交配し、RANKL発現細胞特異的な遺伝子ノックアウトマウスの作成及び解析を行った。その結果、このマウスは重度の骨粗鬆症を定することが判明した。骨に加わる力学的負荷は骨小腔・骨細管内間質液の動きを生じ、RANKL発現細胞の一つである骨細胞への液流由来のせん断応力(シェアストレス)刺激となり、骨細胞内シグナルを活性化し、骨形成・吸収制御分子の発現・機能調節を介して骨組織の恒常性を維持する。今年度は、この骨細胞にin vitroシェアストレス負荷を行い、シェアストレスによる細胞内で活性化されるシグナル伝達経路の活性化経路の同定、ならびにRANKL発現を制御する転写因子の同定に至った。前年度の実施した宇宙フライトマウスの解析およびin vitroの解析からRANKL発現の分子メカニズムが明らかとなり、RANKL発現制御の分子メカニズムの一端が明らかとなった。次年度は、作成したRANKL発現細胞レポーターマウスを用いた尾部懸垂実験を実施し、骨組織に力学的荷重がかからない状況でRANKLの発現が誘導される細胞の同定並びに単離を実施、さらに網羅的遺伝子発現解析から力学的非荷重環境下でRANKLを発現する細胞の特性を明らかにする。また、当該マウスは蛍光タンパク質td-TomatoをCreリコンビナーゼとの融合タンパク質として発現することから、RANKL発現を制御することが想定される遺伝子のfloxマウスと交配することによりRANKL発現細胞特異的なコンディショナルノックアウトマウスを作成することが可能であり、今後実施する遺伝子発現解析を基盤として生体におけるRANKL発現制御因子の重要性を明らかにする。一方、今年度確立したin vitroの疑似微小重力環境細胞培養系を用いて、RANKL発現細胞を培養し、RANKL発現誘導に関与する転写制御因子の同定を試みる。この解析から、RANKL発現細胞がいかなるメカニズムで微小重力を認識し、いかなるメカニズムでRANKL発現を誘導するのか、分子レベルで明らかにしていく。29年度が最終年度であるため、記入しない。
職務遂行によるストレス状態と過労の関連性の検討

今回の研究では、タクシー運転手のVPC頻度の増加に果たす運転作業での職務ストレスstressの役割を検討した。1.深夜勤務が心室性不整脈の出現にいかなるを及ぼしているのかを勤務日、勤務明け日、公休日の観測を通じて検討した。VPCの所見を有するタクシー運転手の運転業務は、VPCの出現頻度を増加を誘発すると共に、運転業務の負荷およびストレスが強い場合には深夜勤務時におけるその頻度は日中に較べ、増加する可紺姓が示された。また、深夜運転を含む20時間前後の運転業務のVPC出現への影響は、勤務日だけではなく、その後の勤務明け日、さらに引き続く公休日にまでも及ぶ可能性が示された。特に、勤務明け日の昼眠時間に不足がある場合には、出現頻度が増すだけではなく、虚血性変化を有する運転手の場合には時にVPCの重症度も増強する場合もありうることが明らかになった。2.タクシー運転手のVPC出現頻度の増加に果たす運転作業での職務ストレスstressの役割を、健康診断の心電図で虚血性変化や心室不整脈を指摘され、降圧剤を服用をしていた43歳の男性常夜勤タクシー運転手(運転歴15年、勤務歴4年)の事例で検討した。心筋に虚血性変化が推定された対象運転手の場合、夜間勤務が連続して長く続き、睡眠不足が推定されるような体調変化の中で、営業運転という状況がVPC出現の誘因となり、また、その営業収入を挙げる努力や工夫、さらにそれが達成されないような状況が繰り返し刺激となりVPC発生の閾値を低下させ、その出現頻度を増加させていたと推定された。これらは、ダブルプロダクトの高値、心電図の虚血性変化、さらに尿中アドレナリン排泄量の亢進がVPC出現頻度の増加をもたらし、さらに深夜の運転後半での低額の営業収入といらいら感の増加の重なりが見られたことから示唆された。中年のタクシー運転手を対象として、深夜勤務が心室性不整脈の出現にいかなる影響を及ぼしているのかを勤務日、勤務明け日、公休日の観測を通じて検討した。事例1の場合、頻発性VPC(心室期外収縮)は全て単発性であったが、勤務日のVPC出現頻度は、勤務時間の経過と共に増す傾向が見られた。公休日の出現頻度は前日の勤務明け日よりは低下する傾向が見られた。事例2も全て単発性VPCであった。昼眠がとられなかった勤務明け日の仮眠前までのVPCの出現頻度は高値を示していた。一方、勤務明け日に早朝と昼過ぎの仮眠と夜眠をとった公休日のVPC出現は低い経過をとっていた。事例3の場合、走行距離数も長く、営業収入も通常より多かった勤務日の翌日の勤務明け日での夜眠中には2連発VPCが見られた。また、勤務明け日の夜眠後のVPC出現頻度も高値を示していた。この勤務明け日には短時間の昼眠のみで就床前の疲労感も増していた翌日の公休日の早朝起床後には4連発心室頻拍も出現していた。この運転手は心電図で虚血性変化と左室肥大が指摘されており、高血圧症および動脈硬化で薬物治療中であった。以上の3事例の結果から、VPCの所見を有するタクシー運転手の運転業務は、VPCの出現頻度の増加を誘発すると共に、運転業務の負荷およびストレスが強い場合には深夜勤務時におけるその頻度は日中に較べ、増加する可能性が示された。

特に、勤務明け日の昼眠時間に不足がある場合には、出現頻度が増すだけではなく、虚血性変化を有する運転手の場合には時にVPCの重症度も増強する場合もありうることが明らかになった。今年度の研究では、タクシー運転手のVPC出現頻度の増加に果たす運転作業での職務ストレスstressの役割を、健康診断の心電図で虚血性変化や心室不整脈を指摘され、降圧剤を服用をしていた43歳の男性常夜勤タクシー運転手(運転歴15年、勤務歴4年)の事例で検討した。運転手の勤務は、所定時刻が月曜日から金曜日の17時から翌朝4時までの「ナイト勤務」(休憩時間はその間に1時間で、時間外勤務は認められていない)である。3日間(同乗調査)の2回にわけ実施された。心筋に虚血性変化が推定された対象運転手の場合、夜間勤務が連続して長く続き、睡眠不足が推定されるような体調変化の中で、営業運転という状況がVPC出現の誘因となり、また、その営業収入を挙げる努力や工夫、さらにそれが達成されないような状況が繰り返し刺激となりVPC発生の閾値を低下させ、その出現頻度を増加させていたと推定された。これらは、ダブルプロダクトの高値、心電図の虚血性変化、さらに尿中アドレナリン排泄量の亢進がVPC出現頻度の増加をもたらし、さらに深夜の運転後半での低額の営業収入といらいら感の増加の重なりが見られたことから示唆された。
斜め追波中における操船ガイダンスに関する総合的研究

船舶の転覆を防ぐ目的で国内及び国外において復元性基準が設けられているが、これらの基準は平水中において定められている。ところが、実際には荒天中それも横波ではなく追い波や斜め追い波中において多発していることから、波浪中の転覆現象を理論的及び実験的に解明し、その対策として操船者に操船ガイダンスを示すことを目的とした。本研究により得られた成果の概要は次のとおりである。追波及び斜め追波中を航行している船舶が転覆に至る主要な運動モードはPure Loss of Stability,Parmetric Resonance,Broaching-toと呼ばれる。これらの運動モードを誘発する波と船型との関係を調べるために、コンテナ船型と漁船船型の模型実験を実施した。コンテナ船模型は低速域ではParametric Resonance、高速域ではPure Loss of Stability及びBroaching-toによって転覆するモードが観測された。一方、漁船模型は横揺固有周期が短く、追波との出会い周期と固有周期との比がParametric Resonanceの発生条件を満たさないため、このモードによる転覆は起こらず、高速域で主にBroachingによる転覆と特に、斜め追波状態では横揺する毎に甲板滞留水による横揺振幅の増加が著しく、復原力が低下する波の山で転覆するモード観測された。現在の操船ガイダンスは海洋波のスペクトル追波及び斜め追波中を航行する船の出会い周波数のスペクトルに変換し、波エネルギーが集中する船速、波周期及び出会い角を中心とした範囲を危険領域としたもので、個々の船舶の特性及び波浪条件を反映することが出来ない。従つて、波エネルギー集中が起こる範囲以外にあるParametric Resonanceによる転覆は危険領域に含まれていない。最終年度として、研究のまとめを行った。斜め追い波中の転覆現象について、実験およびシミュレーション計算により研究を行った。得られた結論の概略を述べる。まず、コンテナ船および漁船の模型船を用いた実験を行った。1)真追い規則波中ではどちらの模型船でもフル-ド数が0.3以上の高速域でパラメトリック共振と呼ばれる波と船の固有横揺れ周期が同調した横揺れによる転覆が起こる。2)コンテナ船ではフル-ド数が0.25以下の船速域でもパラメトリック共振が起こるが、漁船では起こらない。3)復原力損失による転覆はコンテナ船、漁船ともほぼ真向かい波中、フル-ド数が0.4付近で起こる。4)コンテナ船、漁船ともほぼ真向かい波中、フル-ド数が0.4付近で波乗り現象が起こる。5)フル-ド数が0.4付近で、コンテナ船では非周期不安定領域において、漁船では安定不安定の境界においてブロ-チング現象が起こる。6)上述の実験結果とよく一致するシミュレーションプログラムを開発した。次にこのシミュレーションプログラムを使ってパラメトリック共振による転覆現象をコンテナ船に適用し種々解析した。1)横揺れの安定、不安定、限界安定領域をもとめた。2)限界安定時の横揺れ振幅はBertin係数N、静水中および波浪中の復原力曲線から求められる等価メタセンタ高さを用いて推定できる。3)エネルギーバランスの考え方でパラメトリック共振による転覆を判定することができる。さらに、転覆実験のための新しい模型船計測制御システムの設計を行うとともに、シミュレーション結果をアニメーション表示するための新しいコンピュータグラフィックスシステムについても初期設計を行った。不規則波中、追波及び、斜め追波状態で航行する船舶の転覆及び操縦不能となる条件を、運動力学及び確率論的に検討した。まず、コンテナ船及び漁船の模型船を用いた実験を行った。1)不規則波中でも、平成8年度の結果(規則波中追波、斜め追波状態の転覆実験)

同様、高フル-ド数域でパラメトリック共振と呼ばれる波と船の固有横揺れ周期が同調した横揺れによる転覆が起こる。2)それは、追波中の出会い周期がより狭帯域になるためである。次に理論計算結果と模型実験結果を比較した。1)不規則波中の船体運動を開発したシミュレーションプログラムははよく表している。2)シミュレーション計算により、転覆の条件を種々調べ、検討した。3)不規則波中の転覆に至る条件を確率論的取り扱いにより検討し、定式化した。さらに、シミュレーションプログラム結果のコンピュータアニメーション化を行った。1)新しい計算機を導入し、従来あったワークステーション用のコンピュータアニメーションのプログラムを全面的にWindows NT上で動作するプログラムに書き換え、誰でも利用できる形に整備した。2)コンピュータアニメーションにより、不規則波中の複雑な船体運動の様子が、単に船体運動のみならず、周辺の波の様子とともにとらえることができ、現象の理解に役立った。船舶の転覆を防ぐ目的で国内及び国外において復元性基準が設けられているが、これらの基準は平水中において定められている。ところが、実際には荒天中それも横波ではなく追い波や斜め追い波中において多発していることから、波浪中の転覆現象を理論的及び実験的に解明し、その対策として操船者に操船ガイダンスを示すことを目的とした。本年度行った研究の概要は次のとおりである。追波及び斜め追波中を航行している船舶が転覆に至る主要な運動モードはPure Loss of Stability,Parametric Resonance,Broaching-toと呼ばれる。これらの運動モードを誘発する波と船型との関係を調べるために、コンテナ船型と漁船船型の模型実験を実施した。コンテナ船模型は低速域ではParametric Resonance、高速域ではPure Loss of Stability及びBroaching-toによって転覆するモードが観測された。一方、漁船模型は横揺固有周期が短く、追波との出会い周期と固有周期との比がparametric Resonanceの発生条件を満たさないため、このモードによる転覆は起こらず、高速域で主にBroachingによる転覆と特に、斜め追波状態では横揺する毎に甲板滞留水による横揺振幅の増加が著しく、復原力が低下する波の山で転覆するモード観測された。現在の操船ガイダンスは海洋波のスペクトル追波及び斜め追波中を航行する船の出会い周波数のスペクトルに変換し、波エネルギーが集中する船速、波周期及び出会い角を中心とした範囲を危険領域としたもので、個々の船舶の特性及び波浪条件を反映することが出来ない。従って、波エネルギー集中が起こる範囲以外にあるParametoricResonanceによる転覆は危険領域に含まれていない。最終年度として、研究のまとめを行った。
whole mount神経染色法による筋神経の経路形成の研究

メダカ尾鰭の筋肉(MIR筋)の発生とその神経支配の経過を、主としてwhole mount染色法により詳細に観察した。筋肉の分化に先だって運動神経の経路が形成されていることが確実になった。胸鰭の筋神経の発生についても同様の観察結果が得られた。さらに、ミュ-タントメダカの研究を開始した。Daというミュ-タントは尾部の形態に関して異常があることが知られている。whole mount筋肉染色法などを用いて調べたところ、このミュ-タントにおいては、ステ-ジ31から骨格と筋肉の発生に異常がみられた。既ち、発生の途中で、尾部の背側の骨格と筋肉が腹側のものと同じ形をもつようになること(腹化)が分かった。このミュ-タントにおいて、筋神経の走行がどのようになってくるかを調べたところ、神経の走行にも異常のある事が判明した。今後、神経経路形成に関わる遺伝子をメダカを用いて調べてゆきたい。本研究費の補助により、神経経路形成における基本的事実が判明したと共に、この現象を遺伝学的に解析する道がひらかれたと思われる。
真空紫外光励起での励起子によるホスト増感とダイナミクスおよび白色蛍光体の創製

(2)VUV励起でLSBは315nmに固有のホスト発光を示し、BO_3^<3->基の遷移に伴うSTEに帰属される。Gd^<3+>あるいはTb^<3+>添加LSBで、Gd^<3+>とTb^<3+>の増加とともにホスト発光強度および減衰時間が減少することからSTEからGd^<3+>あるいはTb^<3+>へエネルギー移動していることを実証した。観測したエネルギー速度からエネルギー移動は双極子-双極子相互作用による移動機構で、発光強度の温度依存からエネルギー移動は熱的活性化されていることが実証された。(3)Gd^<3+>添加LSPとKSPにおいてもVUV励起でSTEからGd^<3+>へエネルギー移動が確認され、ホスト-Gd^<3+>の移動速度を決定した。エネルギー移動機構はGd^<3+>あるいはTb^<3+>添加LSBと同様な過程で起こることを示唆した。真空紫外(VUV)励起の白色系抗体の創製に向け希土類イオンの増感を発現する新奇材料の探索をした。本研究では、ホウ酸塩(LaSc_3(BO_3)_4(LSB))、リン酸塩(Li_3Sc_2(PO_4)_3(LSP),K_3Sc(PO_4)_2(KSP),K_2CsSc(PO_4)_3(KCSP)),およびフッ化物(LaZr_2F_11(LZF))についてVUV光のホスト吸収による希土類イオンへのエネルギー移動を調べ、自己束縛励起子(STE)の生成とエネルギー移動の発現、及びエネルギー移動のダイナミクスを明らかにした。以下に得られた成果をまとめる。本年度は、真空紫外ホスト励起で自己束縛励起子(STE)を発現する材料探索とSTEの分光及びSTEからアクセプタへのエネルギー移動(STE-R_1/STE-R_1-R_2)によるホスト増感とダイナミクスの解析を目的とし以下の成果を得た。1.材料探索と真空紫外励起によるSTEの分光ワイドバンドギャップのリン酸塩Li_3Sc_2(PO_4)_3(LSP)、ホウ酸塩LaSc_3(BO_4)_3(LSB)、フッ化物LaZr_2F_<11>(LZF)を合成し、150180nm励起で、LSP、LSBにおいてSTEによる発光(295nm,310nm)が、またLZFではSTEまたはCT(電荷移動)バンドに帰属される発光(400nm)を見出し、それらの発光寿命を明らかにした。2.STE-希土類アクセプタ間のエネルギー移動によるホスト増感とダイナミクスの解析Gd^<3+>ドープLSPおよびLSBで、Gd^<3+>濃度増加に伴うSTE発光強度の減少と、Gd^<3+>の^6P_J→^8S_<7/2>(311nm)の発光の増加から、STEからGd^<3+>へのエネルギー移動によるホスト増感を明らかにした。同様にGd^<3+>添加LZFおよびEu^<3+>添加LZFでCT(STE)からGd^<3+>/Eu^<3+>へのエネルギー移動およびGd^<3+>/Eu^<3+>共添加LZFでCT(STE)→Gd^<3+>→Eu^<3+>への2ステップエネルギー移動を確認した。また真空紫外157nm励起での時間分解スペクトルからLSP、LSB、LZFのSTE(またはCT)のダイナミクスを解析した。STE(CT)発光減衰寿命のGd^<3+>/Eu^<3+>濃度変化を解析し、STEからGd^<3+>/Eu^<3+>へのエネルギー移動を実証した。またエネルギー移動速度速度を、実測した減衰寿命の変化から2準位系モデルを仮定して計算して求めた。加えて、Gd^<3+>添加結晶の双極子-双極子相互作用を仮定したエネルギー移動速度を計算と、実験値との比較を行った結果、LSPにおけるSTE-Gd^<3+>エネルギー移動では、STEは格子中で動くあるいは交換相互作用の寄与が大きいこという知見を得た。一方、LSBにおけるSTE-Gd^<3+>のエネルギー移動とLZFにおけるSTE-Gd^<3+>とGd^<3+>-Eu^<3+>

エネルギー移動機構は双極子-双極子相互作用によることを明らかにした。本年度も、STE(自己束縛励起子)が生成する結晶を探索するとともに、STE-アクセプタへのエネルギー移動のダイナミクスと温度依存およびホスト増感のメカニズムを解析し以下の成果を得た。1.ホスト励起発光材料の探索と分光評価による発光中心の解明3種の構造の異なるオルト、ピロ、メタリン酸塩の真空紫外励起によるホスト発光を調べ、3つのオルトリン酸塩Li_3Sc_2(PO_4)_3(LSP)、K_3Sc_2(PO_4)_3(KSP)、K_2CsSc(PO_4)_3(KCSP)で、STEに帰属されるブロードな発光を示し、LSPが最短波長となることを見出した。また、Li_7La_3Zr_2O_<12>(LLZ)、LaZr_2F_<11>(LZF)で異なる励起波長によるホスト励起によりブロードな発光を示し、O-Zr,O-La(Li),O-Euの3種のCT(電荷移動)バンドに帰属されることを明らかにした。2.STE-希土類アクセプタ間のエネルギー移動およびダイナミクスの解析と温度依存:Gd^<3+>添加LSP,KSP,KCSP結晶を合成し、Gd:LSPでGd^<3+>添加によりSTEの発光が減少し、STE→Gd^<3+>へのエネルギー移動が起こっていることを見出した。一方、Gd:KSP,KCSPでは生じない。また真空紫励起での時間分解スペクトルからSTE(またはCT)のダイナミクスのGd^<3++>濃度変化を解析し、STEからGd^3へのエネルギー移動を実証した。加えて、エネルギー移動速度を、2準位系モデルで計算して求めた。実験値との比較を行った結果、LSPではSTE-Gd^<3+>エネルギー移動は双極子-双極子相互作用が支配的で、STEの移動あるいは交換相互作用の寄与もあることを明らかにした。LSPの室温極低温の分光温度依存から、155Kで構造相転移が生じると考えられること及び構造変化に伴う2つのSTEが存在、エネルギー移動はフォノンアシストの寄与が考えられることを見出した。LLZとLLFの極低温までの温度依存より、LLZでは100K以下、LLFで50K以下でCTに加えSTEが生成することを明らかにした。3.真空紫外励起量子カッティングGdPO_4:Tb^<3+>、Sr_3Gd(PO_4)_3:Tb^<3+>およびNa_2GdF_2PO_4:Re(Re=Eu^<3+>and Tb^<3+>)で、真空紫外域のホスト励起による量子カッティングを見出すとともにエネルギー移動過程を推定した。4.フェムト秒レーザーレーザーアブレーションにより、Ti:Al_2O_3およびホウ酸ガラス表面に自己組織化による波長以下のナノグレーティングあるいは2次元ナノーホールアレイの形成に成功し、フォトニック結晶作製の可能性を見出した。最終年度であり、VUV励起ホスト発光を生じる結晶の、ホスト発光中心STE(自己束縛励起子)の解析、STE-アクセプタへのエネルギー移動のダイナミクスとエネルギー移動機構及び温度依存を明らかにし、VUV励起のホスト増感による蛍光体特性につい以下の成果を得た。1.ホスト発光中心の解析:LaSc 3(BO 3) 4(LSB)において真空紫外(VUV)及びX線励起で同様なブロード発光をすることを見出した。室温から極低温までの温度依存から発光スペクトルは2つのバンドから成ることが確認され、時間分解スペクトルより,それらはスピン許容の一重項状態とスピン禁制の三重項状態のSTEと帰属された。X線照射後の熱ルミネッセンスにより,2つのトラップ中心が確認され、ESR測定より,求めたg値から2つのトラップ中心がホールトラップと電子トラップであると帰属された。
精神疾患の病態におけるGTP結合蛋白質を介した細胞内情報伝達系・意義に関する研究

受容体刺激によるhigh-affinity GTPase活性の上昇を指標にすることにより、受容体と共役する三量体G蛋白の機能を検討する方法を開発し、ラット大脳、ヒト死後脳、およびヒト血小板より調整した粗膜標品に適用した。この方法は、主にアデニル酸シクラーゼを抑制することが知られている受容体と共役するG蛋白、すなわちG_iの機能を検討するのに適していた。実際、たとえばラット大脳皮質、線状体、海馬の各部位でグルタミン酸刺激によるこの反応を薬理学的に検討したところ、いずれの部位においても、アデニル酸シクラーゼ系と抑制的に連関するgroup II型の代謝型グルタミン酸受容体を介する反応であることが明らかとなった。また、ヒト死後脳(前頭葉)では、やはりアデニル酸シクラーゼを抑制することが知られているGABA_B受容体を介する反応が特に検討しやすいことも明らかとなった。また、この方法を用いることによって、スズメバチの毒素であるマストパランやneuropeptide Yなど、受容体を介さず直接G蛋白を活性化するとされる生理活性物質についても検討を加えた。実際に関与しているG蛋白サブタイプの同定はなかなか困難であったが、少なくともGABA_B受容体の場合はG_<i2>が特に重要であることを示した。ヒト血小板におけるエピネフリンおよびトロンビン刺激による反応は、感情障害群と対照群の間で差を認めなかった。一方、ヒト死後脳を用いた検討では、western blotにより定量した前頭葉のcyclic AMP response element binding protein(CREB)が、うつ病者で増加していることが明らかとなった。ラット大脳膜標品における受容体とG蛋白の機能的連関の検出法については、受容体刺激によるhigh-affinity GTPase活性の上昇を指標に、各部位でいくつかの受容体とそれに供役するG蛋白について可能となったので、その方法の詳細についてMethods in Molecular Biology,vol.83に発表した。この方法を用いて代謝型グルタミン酸受容体を介する反応の薬理学的解析を進め、その結果については現在投稿準備中である。また、この方法を利用して、坑躁病薬リチウムが受容体とG蛋白の機能的連関に少なくともin vitroでは影響を与えないことが明らかとなった(Biol.Psychiatry42:697-703,1997)。さらに、受容体を介さずある種のG蛋白を直接刺激することが知られているスズメバチの毒素マストパランのGTPase活性に対する効果を検討し、これを報告した(Br.J.Phamacol.121:1406-1412,1997)。現在は、マストパラン以外に受容体を介さず直接G蛋白を活性化することが知られている神経ペプチドの効果についても検討を進めているが、これらの研究をさらに進めることによって、G蛋白の制御機構の生理的役割がさらに解明されるものと期待される(Life Sci.,in press)。また、これらのラットを用いた実験とは別に、将来の臨床研究に備え、ヒト死後脳における受容体感受性high-affinity GTPase活性の性質を薬理学的に検討したので、これについても発表の予定である(Brain Res.,in press)。今後は、個々の受容体が実際にどのG蛋白サブタイプと機能的に供役するかを明らかにしたいと考えており、種々の蛋白質修飾物質や特異抗体を用いた検討を予定している。ラット大脳膜標品における代謝型グルタミン酸受容体を介するhigh-affinity GTPase活性上昇反応についての薬理学的検討はほぼ終了し、この反応が主にgroup IIの代謝型グルタミン酸受容体を介するものであることを明らかにした。

また、このような受容体を介する反応とは別に、受容体を介さず直接G蛋白を活性化する物質があることはスズメバチの毒素マストパランを用いてすでに報告済みである(Br.J.Pharmacol.121:1406-1412,1997)が、今回は脳内に豊富に含まれるニューロペプチドY(NPY)を用いて同様の検討を行い、NPYによるG蛋白活性化機構にNPY受容体を介するものと受容体非介在性のものの両方が関与していることを明らかにした。また、各種受容体と共役するG蛋白サブタイプを明らかにすることを目的として、G蛋白機能を阻害するとされる各種薬物の効果についても検討を開始している。現在まで、ラット大脳皮質におけるGABA_B受容体を介する反応がN-ethylmaleimide(NEM)やsuramin、benzalkonium chlorideによって消失することを示した。また、NEMで前処置した膜標品に精製したG蛋白を加えることで消失した反応が回復することも確認している。G蛋白サブタイプに対する特異的な抗体を用いる実験も現在検討中である。一方、ヒト死後脳における受容体感受性high-affinity GTPase活性の性質についての薬理学的検討の結果については論文(Brain Res.789:84-91,1998)として発表した。また、ヒト血小板におけるエピネフリンおよびトロンビン感受性high-affinity GTPase活性については、現在症例を蓄積中である。ラット大脳膜標品における代謝型グルタミン酸受容体を介するhigh-affinity GTPase活性上昇反応の薬理学的検討の結果は現在投稿中である。また、同反応に対するニューロペプチドY(NPY)の効果とこの反応に関する受容体介在性および非介在性の薬理学的機序についてはJ.Pharmacol.Exp.Ther.に報告した。各種受容体と共役するG蛋白サブタイプを同定する実験については、ラット大脳皮質におけるGABA_B受容体を介する反応がN-ethylmaleimide(NEM)やsuramin、benzalkonium chlorideによって消失すること、NEMで前処置した膜標品に種々のG蛋白を再構成することで特にG_<i2>とのカップリングが顕著であることなどを示すことができた。これに関する論文は最近J.Neural.Transm.に受理され現在印刷中である。現在、さらにG蛋白サブタイプに対する特異的な抗体を用いる実験を続けている。一方、感情障害における細胞内情報伝達機構の異常の有無を検討するため、ジュネーブ大学精神医学教室との共同でヒト死後脳におけるCyclic AMP系の各コンポーネントのwestern blottingによる定量を行った。うつ病による自殺者群では対照群に比べ、前頭葉におけるcyclic AMP response element binding protein(CREB)が増加していることを明らかにし、現在その結果について投稿準備中である。また、ヒト血小板におけるエピネフリンおよびトロンビン感受性high-affinity GTPase活性については、その測定をおおむね終了し、現在データの解析を始めたところである。また、受容体と共役するG蛋白を同定する試みは、ラット大脳皮質におけるGABA_B受容体を介する反応をモデルとして行い、この反応には特にG_<i2>の関与が大きいことを示唆した。
人工核酸による機能性フィブリンゲルの創製と細胞増殖促進・抑制効果の検証

タンパク質などの生態活性物質の活性を損なわずに異種の官能基を組み込むことは容易ではなく、化学修飾を施してその機能を調節または増強するためには、高度な技術が必要とされている。そこで本研究では、人工核酸を用いて機能性フィブリンゲルを創製し、細胞増殖促進・抑制効果の検証を行きた。本年度は、細胞成長を進行させる機能として細胞表面と親和性の良いPEG鎖を側鎖にもつデオキシウリジン(tm)を導入した29TBA-tm4を用いてSOEF現象により機能性フィブリンゲルを作製した。機能性フィブリンゲルの評価を蛍光偏光法(FPアッセイ)によって行った。結果は、29TBA-tm4を加えても蛍光偏光度がフィブリン重合条件下において上昇することを確認した。従って、両親媒性脂肪族鎖は、SOEF現象によってフィブリンゲルに取り込まれることが分かった。同じ反応条件下では、トロンビン結合活性を有さないオリゴヌクレオチドはゲルに組み込まれなかった。これは、連続する4つのtmまたは4つの連続したチミジンの3'末端伸長配列はフィブリンゲル取り込みには寄与せず、トロンビン結合のためのTBA配列が必要であることを示す。従って、これらのデータは、トロンビンに対する特異的結合のために、TBAがゲルに選択的に結合できることを示唆した。次に、フィブリンゲル中に導入された官能基の効果を分析するために、Transwellプレート中でHeLa細胞を培養した。結果は、機能化されたフィブリンゲルは、高密度な状態のHeLa細胞の容易な培養を可能にした。これらの結果は、組織工学、再生医療、および癌療法において他の修飾法に基づく従来の方法と比較して、SOEF現象をベースとした方法はよりシンプルで、簡便で、拡張性において細胞増殖方法の開発の大きな可能性が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。フィブリンは生体組織接着剤として、創痕の手当てなどに用いられており、新たなフィブリン加工技術の開発により、生体組織工学や再生医療などへの応用が期待される。本研究では、まず、増殖抑制効果について詳細な検討をした。抗がん剤であるカンプトテシン誘導体(CPT1)結合性人工核酸アプタマー(CMA)を連結させたTBA(CMA連結TBA)をSOEF現象(selective oligonucleotide entrapment in fibrin polymers)により作製し、CPT1/CMA連結TBA複合体を介したCPT1のフィブリンゲルへの導入を検討した。作製した機能性フィブリンゲルにトラップされたCPT1を、逆相高速液体高速クロマトグラフィー(RP-HPLC)を用いて定量したところ、CMA連結TBAを含む場合は、約90%がトラップされていることが示唆された。この作製したCPT1をトラップした機能性フィブリンゲルを用いてHeLa細胞における細胞増殖抑制効果を検討した。HeLa細胞に機能性フィブリノーゲンの材料となるCPT1-CMA連結TBA-トロンビン複合体、フィブリノーゲンを加えて48時間培養させた。培養後、細胞の生死を判断するためにエステラーゼにより活性化される蛍光試薬を用いて蛍光顕微写真を撮影した。その結果、CPT1-CMA連結TBA-トロンビン複合体およびフィブリノーゲンの共存下において顕著な効果を確認した。一方で、1つでも因子が欠損している場合は、顕著な効果が得られなかった。これは、CPT1がフィブリンゲルに内包されることで細胞とフィブリンゲル接触面の薬剤濃度が高まったためと考察される。また、CPT1の濃度について検討した結果、単独で使用したときよりも100倍程度薄くできることが分かった。当初の目標通り、SOEF現象で作製したカンプトテシン誘導体が、フィブリンゲルにアプタマーを介して取り込まれているか実証することができた。また、抗がん剤を導入した機能性フィブリンゲルの細胞増殖抑制効果について検証し、in vitroでの効果を確認することができ、さらに、これまで難しかった細胞の生死を見分ける明確な方法を見出すことができたことなどが理由として挙げられる。

結果は、機能化されたフィブリンゲルは、高密度な状態のHeLa細胞の容易な培養を可能にした。これらの結果は、組織工学、再生医療、および癌療法において他の修飾法に基づく従来の方法と比較して、SOEF現象をベースとした方法はよりシンプルで、簡便で、拡張性において細胞増殖方法の開発の大きな可能性が期待される。CPT1導入機能性フィブリンゲルの増殖抑制効果を異なるヒト培養細胞でも検証する。さらに、増殖抑制あるいは増殖促進効果を狙って細胞成長因子レセプターをターゲットにしたSELEX法による修飾アプタマーの取得を行う。また、それらを連結させたアプタマーの作製し、SOEFの効果確認を蛍光偏光測定法やRP-HPLCを用いて評価を行う。さらに、これらの連結アプタマーを用いて機能性フィブリンゲルを作製し、細胞に及ぼす効果について研究を進めていく予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。
フラーレン系有機固体材料の電子物性発現に関する理論

本研究では、フラーレン系有機固体材料において、電子物性が、発現する際の電子状態を量子化学的手法を用いて理論的に求め、その結果に基づいてその電子状態を解析・検討し、その電子物性を予測・評価した。ここでは、特に、C_<60>アニオンに注目し、電子相関を考慮しながら、その電子状態について詳細な理論的検討を行った。まず、C_<60>において3重縮退したt_<1u>対称性を有する最低空分子軌道準位(LUMO:t_<1u>)ならびに準最低空分子軌道(NLUMO;t_<1g>)に対し、軌道混合の概念を用いて、2価および3価のC_<60>アニオン(C_<60>^<2->,C_<60>^<3->)の電子状態を理論的に考察した。具体的には、t_<1u>ならびにt_<1g>軌道の混合により生成するC_<60>^<2->ならびにC_<60>^<3->の種々の電子配置に対し、配置間相互作用法を用いて、各電子状態の評価を行った。その結果、本研究では、C_<60>^<2->では3重項状態が、また、C_<60>^<3->では2重項状態が、最安定電子状態であることを理論的に明らかにした。しかし、C_<60>^<2->では、3重項状態とその最低励起状態である1重項状態とのエネルギー差は小さく、それらの電子状態は拮抗していた。これらの結果は、ESRに基づく実験結果からの報告とも一致している。