hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国・太湖流域における淡水生態系のモデリングと生物多様性保全策の提案

本研究の目的は、急速に経済発展の進んでいる中国・太湖流域の最大河川である東〓渓川において、生物多様性の保全に向けた具体的な保全・再生手法を提案することである.平成24年度は、主に中流域に注目し、魚類多様性の評価モデルを構築したほか、河川管理者が魚類の多様性を考慮した河川改修を行うための河川工学的検討を行った。1)現地調査:東〓渓川中流域において魚類調査及び物理・化学環境調査を実施した(18地点).魚類調査および水深,流速,底質といった物理的環境要素のほか水質(DO,水温,電気伝導度,Chl-a,栄養塩類等)を測定した。加えて、洪水時の河道特性(無次元掃流力τ*と川幅水深比B_m/H_m等)も取得した。2)魚類多様性評価のモデルの作成:東〓渓中流域において魚類群集と環境要因の関係を一般化線形モデルにより解析した。その結果、中流域の魚類の種数は、水質や植生の繁茂等の環境要因より河道内に存在するハビタットのモザイク性に強く依存することが分かった。3)中流域の魚類多様性を確保する河道条件の検討:上記モデルより当該中流域の魚類多様性の保全に際してはハビタットの多様性が第一に重要ということが明らかとなったため、ハビタットが多様になる条件を河川工学のパラメータから検討した.瀬・淵等のハビタットの出現傾向は、無次元掃流力τ*と川幅水深比B_m/H_mの二次元平面上で概ね捉えることが出来た。早瀬と淵はτ*が0.05以上で,ワンドはB_m/H_mが60以上の地点で出現することが示された.また,ハビタットの多様性、B_m/H_m、および無次元砂州高(砂州の発達度)の間には有意な正の相関が認められ、川幅が広くなると、地形の起伏が大きくなり、その結果としてハビタットが多様になることが示唆された。また、堰等の影響で河床が粗粒化しτ*が小さくなると川幅が拡大してもハビタットは単調となることも明らかとなった.当初計画の通り,生物多様性ホットスポットの抽出および下流域における生物多様性評価モデルの構築が完了した。加えて,当初の計画にはなかった中流域における生物と影響を与える人為的インパクトの因果関係についても明らかになりつつある。中流域においても生物多様性評価モデルの構築に目途が立った。これは,共同研究を行っている中国・同済大学との緊密な連携により,質の高い調査データ(特に水質に関して)が得られたためであると考えている。東〓渓中流域において魚類多様性評価モデルが構築されたことに加え、生物多様性に配慮した河川管理に向けた工学的検討まで踏み込むことができ、提案する生物多様性保全策の具体性が非常に高まった。これは当初の計画以上に研究が進展したと考えられる。しかし、当初今年度に計画していた下流域の河岸の保全再生手法の検証については、日中間の政治的混乱(反日デモ)もあり、予定の調査・実証実験を行うことができなかった。このため、下流域の生物多様性保全方策がホットスポットの抽出と生物多様性評価モデルを基にしたものに留まり、中流域と比較すると具体性が若干低くなった。しかしながら、詳細にホットスポットが示されているほか、評価モデルから十分に具体的な内容で保全方策を提案することができるため、(2)の評価とした。平成24年度は中流域の魚類多様性を評価できるモデルを構築し,魚類と人為的インパクトの因果関係を整理する。また,具体的な保全再生手法についても4月に太湖流域管理局に対して最初の提案を行う。提案の内容としては,東〓渓川流域において優先的に保全すべき場所,および下流域における航走波,濁度のインパクト低減を目指した河岸帯の設計を予定している。
T細胞レセプターβ遺伝子座の対立遺伝子排除におけるIL-7レセプターの役割

リンパ球抗原受容体遺伝子は分化段階特異的にV(D)J組換えをおこすが、これはクロマチンの開閉状態により制御されている。我々は、インターロイキン7レセプターにより活性化されたStat5が、TCRγ遺伝子座に転写共役因子をリクルートし、ヒストンのアセチル化により転写とDNA組換えを誘導することを示した。最近、ヒストンH3Lys9のメチル化が種々の遺伝子座のサイレンシングを誘導することが報告されているので、TCRγ遺伝子座が閉じた状態とヒストンのメチル化との関連について解析した。BaF3/pim-1細胞ではIL-3刺激によりTCRγ遺伝子座においてヒストンのアセチル化が誘導される。この実験系を用いて、サイトカイン刺激後のTCRγ遺伝子座全域のヒストン修飾の経時的な変化を、抗アセチル化ヒストンH3Lys9抗体と抗メチル化ヒストンH3Lys9抗体を用いて、クロマチン免疫沈降法にて解析した。その結果、サイトカイン非刺激の状態でJγ遺伝子やエンハンサー領域が高レベルでメチル化されていたが、刺激後数日間でそのメチル化レベルが徐々に低下し、代わりにアセチル化レベルが上昇した。この時、Jγ領域のgermline転写の誘導をノザン法で、クロマチンの開閉状態を制限酵素accessibility法にて解析すると、サイトカイン刺激後数日間をかけて転写とaccessibilityが除々に上昇した。一方、Cγ遺伝子においては、ヒストン修飾のこのような変化は見られなかった。以上の結果から、TCRγ遺伝子座におけるヒストンH3Lys9の修飾は調節領域に特異的に誘導され、クロマチンの閉じた状態とヒストンのメチル化が良く相関することが示された。
二次元材料の構造制御とその場計測による熱・電気伝導機構の探究

本研究では、MEMSにより作製するナノセンサを用いた熱計測技術に、集束イオンビームや電子線、化学的な修飾によるナノスケールの試料の加工技術を組み合わせることで、二次元材料、主にグラフェンにおける熱・電気伝導の構造依存性を調べ、能動的に熱・電気伝導特性を制御することを目的として研究を進めてきた。当該年度には、基板に支持された状態のフッ化単層グラフェンに電子線を照射すると電気抵抗が低下することを確認し、電気伝導特性を制御することに成功した。続いて熱伝導特性の制御を目指した。本研究では、電子線照射によってフッ化単層グラフェンからフッ素原子を離脱させることで、熱・電気伝導特性を制御しようとしており、そのためには基板に支持された状態のフッ化単層グラフェンの熱計測をする必要がある。そこでラマン分光法を用いた熱計測に挑戦したが、ラマンスペクトルのピークのシフトを検知することが困難であった。理由として、以下の2つを考えている。フッ化単層グラフェンは基板に支持されているために、発熱体である金属薄膜センサから基板への熱の逃げによって、フッ化単層グラフェンの温度がほぼ上昇しなかったこと、そしてフッ化単層グラフェンのラマンスペクトルのピークは幅が広いため、小さな温度上昇を検知するのにはあまり適さないということである。その後、分子動力学法を用いてグラフェンにおける熱伝導の理論的研究を始めた。単一空孔欠陥を導入した単層グラフェンの熱伝導に関して、例えば、グラフェンを熱電材料として応用するために欠陥を導入して熱伝導率を低下させる技術の開発に役立つ新しい知見を得た。基板に支持されたフッ化単層グラフェンにおいては、電子線を照射することで電気伝導特性を任意に制御することに成功した。その一方で、熱伝導特性の制御については問題点を把握することができた。分子動力学法による理論的な研究からグラフェンにおける熱伝導の制御に関して新たな知見を得ることができた。以上から、おおむね順調に研究進展しているといえる。昨年度までの研究から、フッ化単層グラフェンの電気抵抗の低下のためには、基板に支持された状態で電子線を照射することが有効であるとわかった。基板での反射電子や基板からの二次電子がグラフェン表面に結合していたフッ素原子を離脱させたものと考えている。そこで、グラフェンを巻いた構造をもつ多層カーボンナノチューブ(MWCNT)(直径約100 nm)、あるいはグラフェンをより合わせた繊維から成る構造をもつカーボンナノファイバー(CNF)(直径約200 nm)であれば、熱計測のために基板から浮いた状態であっても、フッ素と電子線を用いた微細な構造変化による熱制御ができるのではないかと考えている。そこで、試料(MWCNTあるいはCNF)をフッ化キセノンガスにさらすことで試料のフッ化を試み、ラマンスペクトルを比較することでフッ化を確認する。その後、白金薄膜センサを用いた試料の熱計測と、フッ化キセノンガスと電子線を用いた試料の熱制御を組み合わせる。また、並行して、周期的、あるいはランダムに配置された空孔欠陥を有する単層グラフェン中の熱伝導を分子動力学シミュレーションによって行う。本年度は、(1)計算セルの大きさは十分かを確認し、(2)さらに欠陥の配置を変化させたときの熱伝導率の変化を計算し、(3)熱キャリアであるフォノンの振動モードに依存した熱伝導機構を調べることで考察を深めることを計画している。

基板での反射電子や基板からの二次電子がグラフェン表面に結合していたフッ素原子を離脱させたものと考えている。そこで、グラフェンを巻いた構造をもつ多層カーボンナノチューブ(MWCNT)(直径約100 nm)、あるいはグラフェンをより合わせた繊維から成る構造をもつカーボンナノファイバー(CNF)(直径約200 nm)であれば、熱計測のために基板から浮いた状態であっても、フッ素と電子線を用いた微細な構造変化による熱制御ができるのではないかと考えている。そこで、試料(MWCNTあるいはCNF)をフッ化キセノンガスにさらすことで試料のフッ化を試み、ラマンスペクトルを比較することでフッ化を確認する。その後、白金薄膜センサを用いた試料の熱計測と、フッ化キセノンガスと電子線を用いた試料の熱制御を組み合わせる。また、並行して、周期的、あるいはランダムに配置された空孔欠陥を有する単層グラフェン中の熱伝導を分子動力学シミュレーションによって行う。本年度は、(1)計算セルの大きさは十分かを確認し、(2)さらに欠陥の配置を変化させたときの熱伝導率の変化を計算し、(3)熱キャリアであるフォノンの振動モードに依存した熱伝導機構を調べることで考察を深めることを計画している。
RUNX1とエピジェネティック制御機構破綻の協調作用によるMDS発症機構の解明

本研究は,RUNX1とエピジェネティック制御機構破綻の協調作用によって発症する造血器腫瘍,特に骨髄異形成症候群(MDS)の分子発症機構の解明を目指すものである。研究代表者はこれまでに,RUNX1遺伝子のゲノム異常が幹細胞分化障害・腫瘍原性を有し,造血器腫瘍発症の中心的役割を担っていることを解析・報告してきた。しかしRUNX1遺伝子異常単独ではvivoでの造血器腫瘍発症には至らない。したがって,さらなる遺伝子の異常が関わっていると考えられ,MDS発症への関与が強く示唆されるエピジェネティック制御因子に着目した。自験症例では,RUNX1変異,RUNX3高発現,BMI1高発現,EZH2低発現・高発現などが様々な組み合わせで認められ,またHBO1異常が関与する白血病症例を同定したことから,エピジェネティック制御因子異常がRUNX1と協調してMDS発症に関わっていることが強く示唆された。そこで本研究では,患者におけるRUNX1とエピジェネティック制御因子の変異・発現異常を検索し,これらのin vitroおよびin vivoでの機能を解析することにより,正常・異常RUNX1とエピジェネティック制御因子の相互作用によるMDSの分子発症機序解明を目指している。昨年度の準備に引き続き、目的遺伝子をレトロウイルスにより臍帯血由来CD34陽性細胞に導入し,各種サイトカイン存在下培養して分化・増殖能、生存率,自己複製能について検討を行った。また同定した遺伝子異常を共同研究によりマウスへ導入し,in vivo生物学的機能を解析した。その結果,RUNX1変異を中心としたMDS/AMLの分子発症機序に関して,RUNX1変異とBMI1,EZH2,ASXL1,DNA修復,CDC25C,HMGA2等との協調作用により発症に到ることをヒトCD34陽性細胞およびマウスモデルを用いて検証した。26年度が最終年度であるため、記入しない。これまでにRUNX1遺伝子のゲノム異常が幹細胞分化障害・腫瘍原性を有し,造血器腫瘍発症の中心的役割を担っていることを解析・報告してきた。平成25年度は,造血器腫瘍患者における遺伝子異常の検出と病態との関連の解析するため,骨髄や末梢血の採取および臨床情報収集を行った。RUNX1やエピジェネティック制御因子の変異とCD34陽性細胞における遺伝子発現量を解析した結果,MDSに特徴的に数種類の遺伝子発現が変化していることを見出した。これら患者で過剰発現または発現抑制が認められる遺伝子のレトロウイルスベクターおよびレトロウイルスノックダウンベクターを作成した。現在細胞への導入の予備実験を行っているところである。ほぼ研究計画通りに進行している。

平成26年度は平成25年度の研究の継続,およびin vitro,in vivoでの機能解析を行う。1.遺伝子異常のin vitro生物学的機能解析...ヒト造血幹細胞へ遺伝子を導入し,分化・増殖能を検討する。具体的には,各種サイトカイン存在下で液体培養およびメチルセルロース培養し,分化・増殖能、生存率などを検討する。さらに,メチルセルロース継代培養やLTC-ICアッセイにより,自己複製能を検討する。患者サンプルの解析により協調して造血器腫瘍発現に関与していると考えられる遺伝子異常を,同時にあるいは段階的にヒトCD34陽性細胞に導入して精製し,培養して生物学的機能を解析する。さらにRUNX1変異を有する細胞株を用い,協調する遺伝子異常を導入あるいはノックダウンすることにより,生物学的機能の変化を解析する。2.遺伝子プロファイリングの検討...遺伝子異常を導入したCD34陽性細胞あるいは細胞株を空ベクター導入コントロール細胞で,遺伝子発現の違いをマイクロアレイで比較検討する。3.遺伝子異常のin vivo白血病原性...マウス造血幹細胞への導入および骨髄移植モデルの作成を行う。同定した遺伝子異常を,共同研究者である当研究領域長(北村博士)あるいは当研究領域分担研究者(岩間博士)の下で,マウスへの導入を行ってin vivoでの生物学的機能を解析する。ヒトCD34陽性細胞を用いたin vitroでの解析および患者病態との比較を行う。ヒト化モデルマウスは,遺伝子変異を導入したヒトCD34陽性細胞を,東海大学(安藤潔博士)との共同研究によりNOGマウスに移植して生着・腫瘍発生を観察する。4.生化学的機能解析...RUNX1変異体と協調するエピジェネティック因子が,クロマチン上でどのような相互作用を及ぼしているのか,標的遺伝子においてChIPアッセイを用いて明らかにする。
プロテオミクスの手法によるシロイヌナズナ花粉管伸長機構の解明

植物の授精は、雌しべの柱頭に着いた花粉が発芽し、花粉管が伸長して胚珠に到達して起こる。花粉-雌しべ間の相互作用により引き起こされる外的/内的シグナルを介して、数多くの蛋白質が、花粉管の発芽・伸長を促進したり抑制したりしてこの過程を制御している。これらのシグナルやその伝達系路についてはまだ不明な部分が多い。そこで、我々は、シロイヌナズナ花粉の蛋白質をプロテオミクスの手法を用いて解析することで、花粉管伸長や、授精に関わる重要な蛋白質を同定することを目的として研究を行った。シロイヌナズナ約3000花分の花粉より蛋白質を抽出し、二次元電気泳動で展開、PVDF膜に転写後CBBで染色し、35のメインスポットを得た。これらをトリプシン消化後、質量分析計(LC MS/MS)で解析したところ、21のスポットについて、シロイヌナズナ蛋白質と同定できた。また、シロイヌナズナにおいて、タバコのプロテインキナーゼPK1、PK2と高い相同性を持つ遺伝子のクローニングも行った。このタバコのキナーゼは、花粉/花粉管で特異的に発現しており、花粉の発生や花粉管伸長に重要な役割をしていると考えられている。RT-PCRの結果、シロイヌナズナでも、このキナーゼは、葉や根にはなく、花でのみ発現していた。次に、このキナーゼと、花粉/管内での役割がよく研究されているRop1遺伝子をGST融合タンパク質として大腸菌で発現させた。発現蛋白質は精製が困難であったため、C末端にStrep tag2を付加させた別の発現ベクターも構築し、現在発現蛋白質の精製を行っている。以下、アフィニティキャプチャー法により、精製したGST融合蛋白質と相互作用する花粉蛋白質をSDS-PAGEで分析し、特異的なスポットについてはゲル内消化後、MS/MS解析で同定、遺伝子のクローニング、構造解析を行う予定である。同様の方法で、タバコのPK1、PK2のGST融合タンパク質について、タバコ花粉抽出液中に、相互作用する蛋白質を検索した。特異的なスポットがいくつか観察され、MSで解析を行ったところ、elongation factor、メチオニン合成酵素、ヒートショック蛋白質が同定された。確認のため、再度実験を行っている。タバコ、シロイヌナズナ双方の結果を比較することで、このシグナル伝達系についてより信頼性の高い情報が得られると期待される。柱頭に着地した花粉は発芽し、離れた位置にある胚珠へ達する。数多くの蛋白質分子が花粉の発芽を促進、もしくは制限することによってこの過程を制御しており、花粉管伸長は花粉と雌蘂の相互作用によって誘発される外的、内的シグナルを媒介する蛋白質の経路を経て起こる。これらの過程に含まれるシグナルの性質の多くは未だ明らかにされていない。花粉と雌蘂の相互作用は、細胞間の認識と情報伝達に関する研究に興味深い、挑戦的なモデルを提供する。我々はシロイヌナズナ由来の花粉をプロテオミクス的手法を用いて解析することにより、受精過程に関わる重要な蛋白質を同定することを目指した。シロイヌナズナの花約3000花分の抽出液を二次元電気泳動に供し、PVDF膜へ転写後、CBB染色することによって36個の主要なスポットを同定した。これらスポットを切り出し、トリプシン消化処理を施して質量分析計による蛋白質の同定を試みた。上述の研究に加え、遺伝学的解析を行った。シロイヌナズナにおいて、タバコの花粉と花粉管に特異的に発現している蛋白質リン酸化酵素と相同性のある遺伝子をクローニングした。RT-PCR解析の結果、この遺伝子は花には発現しているが、葉や茎には発現していないことが示された。発現ベクターpGEXを用いて、この遺伝子を約70kDaのGST融合蛋白質としてクローニングした。現在、二次元電気泳動により同定された蛋白質との相互作用を調べるための抗体を得るために、効率の高い発現系とアフィニテイークロマトグラフイーによる精製の条件を検討中である。MALDI-TOF-MSやLC-MSを用いた解析によって、シロイヌナズナの花粉に発現している蛋白質を同定することが出来る。今後、既によく知られたRop1蛋白質(GST融合蛋白質として発現)や上述の蛋白質リン酸化酵素類似蛋白質と相互作用する未精製の花粉抽出液に含まれる蛋白質を解析する。

このタバコのキナーゼは、花粉/花粉管で特異的に発現しており、花粉の発生や花粉管伸長に重要な役割をしていると考えられている。RT-PCRの結果、シロイヌナズナでも、このキナーゼは、葉や根にはなく、花でのみ発現していた。次に、このキナーゼと、花粉/管内での役割がよく研究されているRop1遺伝子をGST融合タンパク質として大腸菌で発現させた。発現蛋白質は精製が困難であったため、C末端にStrep tag2を付加させた別の発現ベクターも構築し、現在発現蛋白質の精製を行っている。以下、アフィニティキャプチャー法により、精製したGST融合蛋白質と相互作用する花粉蛋白質をSDS-PAGEで分析し、特異的なスポットについてはゲル内消化後、MS/MS解析で同定、遺伝子のクローニング、構造解析を行う予定である。同様の方法で、タバコのPK1、PK2のGST融合タンパク質について、タバコ花粉抽出液中に、相互作用する蛋白質を検索した。特異的なスポットがいくつか観察され、MSで解析を行ったところ、elongation factor、メチオニン合成酵素、ヒートショック蛋白質が同定された。確認のため、再度実験を行っている。タバコ、シロイヌナズナ双方の結果を比較することで、このシグナル伝達系についてより信頼性の高い情報が得られると期待される。
PlGFによる心保護効果を応用した急性心筋梗塞に対する新規治療法の開発

PlGF(胎盤由来増殖因子)は,VEGFファミリーに分類されるサイトカインであり,毛細血管新生作用だけでなく動脈新生作用も有している.我々は従来から継続している研究成績から,急性心筋梗塞に対するPlGF投与が心機能および生命予後を改善する治療的応用が可能であるとの仮説をたてた.今回の検討では,分子生物学的手法を用いてPlGFおよびその阻害蛋白であるsFlt-1(可溶性Flt-1)のリコンビナント蛋白を作成して心筋梗塞モデル動物に投与することにより,1)PlGFの外因性投与が梗塞後の心機能および生命予後に及ぼす影響,2)予後改善効果におけるPlGFの血管新生・動脈新生作用の寄与,3)外因性PlGF投与が骨髄由来Flt-1陽性細胞細胞の末梢血への遊走,および梗塞部心筋へのhomingに及ぼす影響,4)骨髄由来Flt-1陽性細胞の心臓内で血管新生に対する関与,5)外因性sFlt-1投与の単独あるいはPlGFとの同時投与が心筋梗塞後の病態に及ぼす影響を検討した.本研究の成績から,急性心筋梗塞時に内因性に増加するPlGFは梗塞後の病態に治癒的に寄与すること,さらに外因性にPlGFを投与することによってその効果が増強されることが明らかとなった.PlGFが急性心筋梗塞の急性期の治療法の一つになる可能性が示唆される.PlGF(胎盤由来増殖因子)は,VEGFファミリーに分類されるサイトカインであり,毛細血管新生作用だけでなく動脈新生作用も有している.我々は従来から継続している研究成績から,急性心筋梗塞に対するPlGF投与が心機能および生命予後を改善する治療的応用が可能であるとの仮説をたてた.今回の検討では,分子生物学的手法を用いてPlGFおよびその阻害蛋白であるsFlt-1(可溶性Flt-1)のリコンビナント蛋白を作成して心筋梗塞モデル動物に投与することにより,1)PlGFの外因性投与が梗塞後の心機能および生命予後に及ぼす影響,2)予後改善効果におけるPlGFの血管新生・動脈新生作用の寄与,3)外因性PlGF投与が骨髄由来Flt-1陽性細胞細胞の末梢血への遊走,および梗塞部心筋へのhomingに及ぼす影響,4)骨髄由来Flt-1陽性細胞の心臓内で血管新生に対する関与,5)外因性sFlt-1投与の単独あるいはPlGFとの同時投与が心筋梗塞後の病態に及ぼす影響を検討した.本研究の成績から,急性心筋梗塞時に内因性に増加するPlGFは梗塞後の病態に治癒的に寄与すること,さらに外因性にPlGFを投与することによってその効果が増強されることが明らかとなった.PlGFが急性心筋梗塞の急性期の治療法の一つになる可能性が示唆される.急性心筋梗塞患者においては様々なサイトカインが心臓で産生され,特に,梗塞部心筋,特に梗塞部の血管内皮細胞で産生される胎盤由来成長因子(PlGF)が慢性期の心機能の改善に寄与していることが明らかになった(JACC 2006;47(8):1559-1567)。PlGFはVEGFのHomologであり,VEGF receptor-1(Flt-1)を介して血管新生に作用することが報告されている。また。幼弱血管ではなく壁細胞を伴った成熟血管を増殖させることにより,VEGFによる血管新生におこりやすい浮腫,低血圧,出血,血管腫の形成などの副作用を軽減すること,arteriogenesisによる側副血行路の形成などの作用が考えられている。急性心筋梗塞では,梗塞部心筋組織,特に血管内皮細胞でのPlGF発現が発症早期から亢進する。再灌流療法は梗塞心筋からのPlGF遊出を促進し,PlGFの血中濃度の上昇は骨髄細胞を含む血中単核球分画の動員を介して慢性期の心機能の改善に寄与する可能性がある。今回,われわれは,マウス心筋梗塞モデルにつき検討した。まず,リコンビナントヒトPlGF(rhPlGF)蛋白,可溶性Flt-1蛋白の作成と安定した心筋梗塞モデルマウスの作成に成功した。さらに,オスモティツクミニポンプを用いてPlGF蛋白の持続腹腔内投与を施行した。MI作成28日後の生存率はrhPlGF投与群でPBS群に比して52%の改善を示した。心エコーではrhPlGF群において壁運動の有意な改善と左室拡張末期径の縮小を認め,PlGFの左室リモデリング抑制効果が示唆された。また,免疫組織化学では,PBS群に比してrhPlGF群の梗塞部においてCD31陽性血管およびαSMA陽性血管数が有意に増加し,傷害心筋での血管再生がrhPlGFの予後改善効果に関与していると考えられた。急性心筋梗塞の急性期治療法は、カテーテルによる再還流方法が第一義であるが、それと併用する、あるいは、その効果を増強するような、薬物療法はまだ完全に確立していない。VEGF等の血管新生因子による治療効果が注目されていたが、2重盲検試験ではその効果が認められなかった。我々はすでに、急性心筋梗塞症例において、梗塞層の血管内皮細胞や侵潤細胞において、VFGFのファミリーであるPIGF(Placental growth factor)の発現が25倍以上に増加していることを発表してきた(JACC 2007)。本研究では、その増加しているPIGFの心筋梗塞治癒過程に及ぼす効果を明らかにするため、薬理量のPIGFを外因性に投与する場合と、PIGFに対する内因性のブロッカーであるsFLTを投与する場合を検討した。

1) PIGFの投与マウスに急性心筋梗塞を作成する1日前より3日間、リコンビナントヒトPIGF(rhPIGF)10□gを浸透圧ミニポンプを用いて腹腔内に連続投与すると、PBSのコントロール群と比べて、発症後28日までの予後が有意に改善した。心筋梗塞作成7日後の梗塞サイズはPIGF群では4.25+2.04mm^2とコントロール群の5.95+1.54mm^2と比べ有意に縮小していた。28日後では7日後と比べ逆に、梗塞部の面積は5.58+2.76mm^2とコントロール群の3.37+2.00mm^2と比べ有意に大きかった。これは、組織学的にさらに検討すると、梗塞部に残存心筋がコントロール群より有意に生存していることが観察され、そのためにTTC染色では梗塞部の面積が大きく測定されたと考えた。このことを反映して、心エコーで測定した心機能はPlGF群の方が有意に心機能が保存されていた。この機序を解析するために、梗塞部位における新生血管を調べるとPIGF群では有意にCD31陽性細胞が多くさらに、αSMA陽性の平滑筋を同時に持つ新生血管が多く、成熟した血管がPIGF群で有意に多く申請したと考えられた。これが、梗塞層の治癒機転に良好に作用したと考えられた。このPIGFの効果をより確実にするために、PIGFの内因性のブロッカーであるsFLTを同時に投与すると、PIGFの良好な効果はすべて抑制され、PIGFによる効果が確認された。2) sFLTの投与sFLTを急性心筋梗塞発症前より1週間単独に投与するして、内因性に増加したPlGFの効果をブロックすることで検討した。sFLTの投与では予後を改善することはできなかったが、心機能はコントロール群より有意に悪化した。これらのことより、急性心筋梗塞時に内因性に増加するPIGFは梗塞の治癒に良好な方向に働いているが、予後を改善するほどには至らず、外因性にさらに大量のPIGFを投与することによってその効果が増強されることが明らかとなった。PIGFが急性心筋梗塞の急性期の治療法の一つになる可能性が示唆された。
超短パルスガンマ線の発生とその応用に関する研究

本研究は、電子蓄積リングを周回する高エネルギーの電子ビームに、直角方向からレーザーを衝突させることで発生可能なパルス幅サブピコ秒からピコ秒のレーザーコンプトン散乱ガンマ線源の開発を行い、その応用の開拓及びパルス幅測定技術の開発を行うことが目的である。今年度は、超短パルスガンマ線を世界で初めて陽電子消滅寿命測定に応用する研究とそのガンマ線のパルス幅上限値の評価を行った。陽電子消滅測定は、陽電子が電子と消滅するときに放出する消滅ガンマ線を測定し、物質同定や格子欠陥の種類や大きさを非破壊で測定できる強力な分析方法である。従来の分析方法では、外部で発生させた陽電子を試料に照射しており、厚さ数cmの工業製品の分析を行えないといった問題点があった。しかし、エネルギーの高いガンマ線が、物質中で陽電子を発生することを利用することで試料全体の欠陥分析や容器に密閉された試料の分析を行うことが可能である。実験では、厚さ50mmの鉛板にパルス幅5ps(FWHM)の超短パルスガンマ線を照射し、消滅ガンマ線を高速時間応答のフッ化バリウムシンチレーターで測定した。消滅ガンマ線の放出タイミング分布を算出することで、陽電子の消滅寿命が192±9psと測定された。鉛における消滅寿命の理論値は、190psであるため、超短パルスガンマ線が、陽電子消滅寿命測定に応用可能であることを示すことができた。また、陽電子消滅寿命測定システムの時間分解能が205psであることが分かり、超短パルスガンマ線のパルス幅が電子ビームのパルス幅の400psよりも確かに短くなっていることを実証することができた。これらの研究成果に関して今後学術雑誌に投稿する予定である。平成24年度分辞退平成24年度分辞退本研究は、電子蓄積リングを周回する高エネルギーの電子ビームに、直角方向からレーザーを衝突させることで発生可能なパルス幅サブピコ秒からピコ秒のレーザーコンプトン散乱ガンマ線源の開発を行い、その応用の開拓及びパルス幅測定技術の開発を行うことが目的である。平成24年度分辞退平成24年度分辞退
非鉄材料の高速熱間圧延による細粒化と集合組織の制御

Tiー6Alー4V,Tiー15Vー3Crー3Snー3Al合金,銅の高速熱延急冷実験を行い,組織に及ぼす熱延条件の影響を明らかにした.Tiー6Alー4Vの高速熱延では,油潤滑,水潤滑とも表面直下にせん断変形の集中する層が生じたが,せん断歪は水潤滑の方が大きかった.また,せん断歪は圧下率及び圧延温度にも強く依存し,圧下率が大きいほど,また温度が高いほどせん断変形は大きくなった.α+β相域で圧延すると,強いせん断変形が加わる部分ではα相が再結晶し,平均粒径12μmの微細な等軸状組織を生じる.焼鈍するとさらに再結晶が進行して広い範囲で微細な等軸組織が現れる.このときの粒径は急冷材より大きくなり,約3μmであった.β単相域での圧延では,強せん断部に再結晶により微細化したβ相からの変態による微細なマルテンサイトを生じるが,これは焼鈍を行っても等軸組織にはならない.板厚中心部の組織は,すべて層状組織であった.Tiー6Alー4V合金の強せん断層のα相の集合組織は,β域圧延ではbccであるβ相のせん断集合組織{110}〈001〉(Goss方位)からBurgersの関係で変態した集合組織のみが生じた.α+β域圧延では,βのせん断集合組織から変態した集合組織とα相のせん断集合組織(〈0001〉||ND)の2種の優先方位が主成分であった.しかし,これらの集積度はβ域圧延に比べてかなり低かった.焼鈍するとこの部の集合組織は集積度が若干増加し,かつT方位(〈0001〉||TD)成分が増加した.このことから,α+β相域で大きなせん断変形を与えるように加工すれば,微細な等軸組織を持ち,かつ顕著な集合組織を示さない材料が得られる可能性があることがわかった.Tiー15Vー3Crー3Snー3Al合金の熱延でも表面直下に強せん断層が生じた.この部分には,微細な再結晶粒が層状に発生し,その粒径は温度が低いほど,圧延後の冷却速度が速いほど小さく1073K水冷材では約3μmとなった.この熱延板を冷延焼鈍することにより.表面付近の粒径が約10μmの板を得た.銅の熱延ではロ-ルと材料の間の摩擦が不安定になるので潤滑圧延のみを行った.銅の熱延急冷材の組織は,高温,高圧下率側で静的再結晶によると思われる等軸組織となり,その粒径は歪に依存した.Tiー6Alー4V,Tiー15Vー3Crー3Snー3Al合金,銅の高速熱延急冷実験を行い,組織に及ぼす熱延条件の影響を明らかにした.Tiー6Alー4Vの高速熱延では,油潤滑,水潤滑とも表面直下にせん断変形の集中する層が生じたが,せん断歪は水潤滑の方が大きかった.また,せん断歪は圧下率及び圧延温度にも強く依存し,圧下率が大きいほど,また温度が高いほどせん断変形は大きくなった.α+β相域で圧延すると,強いせん断変形が加わる部分ではα相が再結晶し,平均粒径12μmの微細な等軸状組織を生じる.焼鈍するとさらに再結晶が進行して広い範囲で微細な等軸組織が現れる.このときの粒径は急冷材より大きくなり,約3μmであった.β単相域での圧延では,強せん断部に再結晶により微細化したβ相からの変態による微細なマルテンサイトを生じるが,これは焼鈍を行っても等軸組織にはならない.板厚中心部の組織は,すべて層状組織であった.Tiー6Alー4V合金の強せん断層のα相の集合組織は,β域圧延ではbccであるβ相のせん断集合組織{110}〈001〉(Goss方位)からBurgersの関係で変態した集合組織のみが生じた.α+β域圧延では,βのせん断集合組織から変態した集合組織とα相のせん断集合組織(〈0001〉||ND)の2種の優先方位が主成分であった.しかし,これらの集積度はβ域圧延に比べてかなり低かった.焼鈍するとこの部の集合組織は集積度が若干増加し,かつT方位(〈0001〉||TD)成分が増加した.このことから,α+β相域で大きなせん断変形を与えるように加工すれば,微細な等軸組織を持ち,かつ顕著な集合組織を示さない材料が得られる可能性があることがわかった.Tiー15Vー3Crー3Snー3Al合金の熱延でも表面直下に強せん断層が生じた.この部分には,微細な再結晶粒が層状に発生し,その粒径は温度が低いほど,圧延後の冷却速度が速いほど小さく1073K水冷材では約3μmとなった.この熱延板を冷延焼鈍することにより.表面付近の粒径が約10μmの板を得た.銅の熱延ではロ-ルと材料の間の摩擦が不安定になるので潤滑圧延のみを行った.銅の熱延急冷材の組織は,高温,高圧下率側で静的再結晶によると思われる等軸組織となり,その粒径は歪に依存した.銅、Tiー6Alー4V,Tiー15Vー3Crー3Snー3Al合金の高速熱延急冷実験を行い、組織に及ぼす熱延条件の影響を明らかにした。銅の熱延ではロ-ルと材料の間の摩擦が不安定になるので潤滑圧延のみを行った。

銅の熱延急冷材の組織は、高温、高圧下率側で静的再結晶によると思われる等軸組織となり、その粒径は歪に依存した。Tiー6Alー4Vの高速熱延では、表面直下にせん断変形の集中する層が生じた。このせん断変形の大きさは圧下率及び圧延温度に強く依存し、圧下率が大きいほど、また温度が高いほどせん断変形は大きい。また潤滑方法の影響はほとんどない。α+β相域で圧延すると、強いせん断変形が加わる部分ではα相が再結晶を起こし、微細な等軸状組織を生じる。焼鈍するとさらに再結晶が進行して広い範囲で微細な等軸組織が現れる。β単相域での圧延では、強せん断部に再結晶により微細化したβ相からの変態による微細なマルテンサイトを生じるが、これは焼鈍を行っても等軸組織にはならない。板厚中心部では、すべて層状組織となった。このことから、α+β相域で大きなせん断変形を与えるように加工すれば、微細な等軸組織を得る可能性があることがわかった。Tiー15Vー3Crー3Snー3Al合金の熱延でも表面直下に強せん断層が生じた。この部分には、微細な再結晶粒が層状に発生し、その粒径は温度が低いほど、圧延後の冷却速度が速いほど小さく1073K水冷材では約3μmとなった。この熱延板を冷延焼鈍することにより。表面付近の粒径が約10μmの板を得た。集合組織の測定はすでに開始しており、Tiー6Alー4V合金の強せん断層では顕著な集合組織が発生しないことを見出しつつある。平成3年度は、ほかの材料の集合組織を測定するとともに、より微視的な組織観察を行う予定である。Tiー6Alー4V合金の高速熱延急冷実験を行い、組織及び集合組織に及ぼす圧延温度、潤滑条件の影響を明らかにした。Tiー6Alー4Vの高速熱延では、油潤滑、水潤滑とも表面直下にせん断変形の集中する層が生じたが、せん断歪は水潤滑の方が大きかった。また、せん断歪は圧下率及び圧延温度にも強く依存し、圧下率が大きいほど、また温度が高いほどせん断変形は大きくなった。α+β相域で圧延すると、強いせん断変形が加わる部分ではα相が再結晶し、平均粒径12μmの微細な等軸状組織を生じる。このときの粒径は急冷材より大きくなり、約3μmであった。β単相域では、強せん断部に再結晶により微細化したβ相からの変態による微細なマルテンサイトを生じるが、これは焼鈍を行っても等軸組織にはならない。また、この部分の硬さは周囲の組織と比べて顕著な差はなかった。板厚中心部の組織は、すべて層状組織であった。Tiー6Alー4V合金の強せん断層のα相の集合組織は、β域圧延ではbccであるβ相のせん断集合組織{110}<001>(Goss方位)からBurgersの関係で変態した集合組織のみが生じた。α+β域圧域では、βせん断集合組織から変態した集合組織とα相のせん断集合組織(<0001>||ND)の2種の優先方位が主成分であった。しかし、これらの集養度はβ域圧延に比べてかなり低かった。焼鈍するとこの部の集合組織は集積度が若干増加し、かつT方位(<0001>||TD)成分が増加した。このことから、α+β相域で大きなせん断変形を与えるように加工すれば、微細な等軸組織を持ち、かつ顕著な集合組織を示さない材料が得られる可能性があることがわかった。
ナノ材料による肺腫瘍発生を予測する新規システムの開発

工業用ナノ材料の有害性を評価し適切に管理することは、労働者が安心・安全に作業するために必要不可欠である。今後、急速に増加する新規ナノ材料に対して、簡便な投与法の開発、再現性の高い有害性評価法の開発が求められる。本研究では、有害性の中でも肺腫瘍の発生を早期に予測するシステムの開発を目指すが、腫瘍発生にはこれに先立つ炎症が密接に関わっていることから、炎症の持続を評価・予測することが重要であると考えている。これまでに、4種類のナノ材料をラットの気管内に注入し、有害性の高い酸化ニッケルと酸化セリウム投与群は持続炎症を、有害性の低い酸化亜鉛と二酸化チタン投与群は一過性の炎症を起こすことを報告している。そこで、一昨年度に再度、酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化亜鉛、二酸化チタンをラットの気管内に注入し、本年度にかけて定期的に3DマイクロX線CT検査と尾静脈から採血を実施した。ただし、実験開始時はラットを2年間観察する予定であったが、対照群を含め半数近くが死亡した1年8カ月後に全ラットの解剖を実施した。定期的に撮影した3DマイクロX線CTの解析から、以前の報告と一致して酸化ニッケルと酸化セリウム投与群では炎症が持続し、酸化亜鉛と二酸化チタン投与群では炎症は一過性であることが確認できた。定期的に採取した血液の解析として、エクソソーム内包microRNA(ExoRNA)を用いたマイクロアレイ解析を実施した。ExoRNAの抽出には2つの異なるキットを組み合わせた。単離したエクソソームは動的散乱法、バイオアナライザーによって確認した。ナノ材料の気管内注入による肺炎症が一過性か、持続性かはおおむね1ヶ月から3ヶ月で判定できることをこれまで報告しているため、ExoRNAを使ったマイクロアレイ解析は1ヶ月後の血液を使って実施した。現在、ナノ材料による肺炎症がExoRNAで評価できるか検討している。予定していた解剖の実施:以前、ナノ材料である酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化亜鉛、二酸化チタンをラットの気管内に注入および全身暴露した結果から、酸化ニッケルと酸化セリウムは有害性が高く、酸化亜鉛と二酸化チタンは有害性が低いと報告した。初年度に、これら4種類のナノ材料と溶媒を再度ラットの気管内に注入した。当初はラットの寿命である2年後まで観察する予定であったが、1年8ヶ月までに半数が死亡したためこの時点で全ラットの解剖を実施した。有害性高いナノ材料の一部で肉眼的に肺腫瘍を確認している。ラット肺の3DマイクロX線CT解析:以前報告した病理解析や肺胞洗浄液解析の評価と一致して、有害性の高い酸化ニッケルと酸化セリウム投与群では肺のCT画像でも十分に炎症が確認できた。一方、有害性の低い酸化亜鉛と二酸化チタン投与群ではCT画像で一時的な炎症を観察したが、速やかに軽減した。興味深いことに、有害性の高い酸化ニッケルと酸化セリウム投与群の一部では炎症が軽減した後、肺線維化と思わる所見がCT画像で観察され、時間の経過とともに増強した。現在、これらの結果を定量化し評価する方法を検討している。これらの成果は、動物を解剖しなくても肺の炎症を3DマイクロX線CT検査で評価できる可能性を示唆している。血液を用いたエクソソーム内包miRNA(ExoRNA)の解析:既存のキットを組み合わせて血液からエクソソームを単離し、RNAを抽出する簡易な方法を開発した。4種類のナノ材料をラットの気管内に注入した1ヶ月後の血液からExoRNAを抽出し、マイクロアレイ解析を実施した。肺炎症がExoRNAで評価できるか検討した結果、おおむね評価できることが確認できた。4種類のナノ材料と溶媒を投与したラット肺の3DマイクロX線CT検査と尾静脈からの採血を1年8カ月まで経時的に実施し、完了している。今後はこれらの試料を用いた解析を中心に進めていく。肺の病理解析:1年10ヶ月後に解剖したラットの左肺、および途中で死亡したラットの左肺の病理組織学的解析から腫瘍の有無を評価する。ラット肺の3DマイクロX線CT解析:現在、ナノ材料の気管内注入後に観察される肺炎症を定量化する解析は2カ月まで終了しているので、本年度に全画像の定量化を行う。血液を用いたエクソソーム内包miRNA(ExoRNA)の解析:ナノ材料を注入した1ヶ月後のラット血液のExoRNAを用いたマイクロアレイ解析は終了している。有害性が高いナノ材料の場合、肺炎症は最低でも3ヶ月は持続するため、3ヶ月後の血液から抽出したExoRNAを使いマイクロアレイ解析を行う。1ヶ月後と3ヶ月後の結果を比較し、肺炎症を評価できるExoRNAを2から3つに絞り込む。これらのExoRNAの経時的な発現をリアルタイムPCRで評価し、ExoRNAが肺炎症を評価できるか検討する。3DマイクロX線CT解析とExoRNA解析を総合的に評価し、この2つの解析結果で肺炎症を評価するシステムの開発を目指す。実験が順調に進めば、今回使用したラットおよび種が異なるラットを用いて再度気管内注入試験を実施し、システムの有用性を検証する。

本年度は、酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化亜鉛、二酸化チタンをラットの気管内に投与し、定期的に3DマイクロX線CT検査と尾静脈から採血を実施した。これらのナノ材料のうち、酸化ニッケルと酸化セリウム投与群は持続炎症を、酸化亜鉛と二酸化チタン投与群は一過性の炎症を起こすことをすでに報告している。本年度に実施した3DマイクロX線CT検査から、以前の報告と一致して酸化ニッケルと酸化セリウム投与群では炎症が持続し、酸化亜鉛と二酸化チタン投与群では炎症は一過性であることが確認できた。興味深いことに炎症が持続するナノ材料では、炎症が軽減した後に再度陰影が増大した。この陰影は肺線維化によるものと思われた。頻回にCT検査を実施すると放射線による炎症が誘発される可能性が危惧されたが、1ヶ月に1回程度であれば、放射線が原因と考えられる肺の炎症は観察されなかった。このように、3DマイクロX線CT検査は動物を解剖することなく肺の炎症・線維化が評価できる可能性があり、病理組織検査の代用が期待できる。尾静脈から定期的に採取した血液は血漿の状態で冷凍保存している。今後は、血液からmiRNAを精製し、マイクロアレイ解析およびqRT-PCR解析を実施することで、肺胞洗浄液を使った解析の代用になるかどうか、3DマイクロX線CT検査よりも早期にナノ材料の有害性が予測できるかどうかを検討する予定である。以前、ナノ材料である酸化ニッケル、酸化セリウム、酸化亜鉛、二酸化チタンをラットの気管内に投与および全身暴露した結果から、酸化ニッケルと酸化セリウムは有害性が高く、酸化亜鉛と二酸化チタンは有害性が低いと報告した。これら4種類のナノ材料と溶媒を再度ラットの気管内に投与し、現在半年が経過した。これまでに肺の3DマイクロX線CT検査と尾静脈からの採血を1ヶ月までは1週間おきに、1ヶ月以降は1ヶ月おきに実施した。3DマイクロX線CT検査を頻回に実施すると放射線が肺の炎症を誘発することが危惧されたが、対照群では特に炎症は観察されなかったことから最低でも1ヶ月の間隔をあけてCT検査を実施すれば炎症は誘発しないと判断した。以前報告した病理解析や肺胞洗浄液解析の評価と一致して、有害性の高い酸化ニッケルと酸化セリウム投与群では肺のCT画像でも十分に炎症が確認できた。一方、有害性の低い酸化亜鉛と二酸化チタン投与群ではCT画像で一時的な炎症を観察したが、速やかに軽減した。興味深いことに、有害性の高い酸化ニッケルと酸化セリウム投与群の一部では炎症が軽減した後、肺線維化と思わる所見がCT画像で観察され、時間の経過とともに増強した。これらの成果は、動物を解剖しなくても肺の炎症を3DマイクロX線CT検査で評価できる可能性を示唆している。肺の腫瘍に関しては現在まで確認できていない。工業用ナノ材料の有害性を評価し適切に管理することは、労働者が安心・安全に作業するために必要不可欠である。今後、急速に増加する新規ナノ材料に対して、簡便な投与法の開発、再現性の高い有害性評価法の開発が求められる。本研究では、有害性の中でも肺腫瘍の発生を早期に予測するシステムの開発を目指すが、腫瘍発生にはこれに先立つ炎症が密接に関わっていることから、炎症の持続を評価・予測することが重要であると考えている。
光に脆弱な文化財材料の光劣化機構の研究 -低酸素環境での劣化挙動と波長依存性-

本研究は(1)低酸素環境下での光変退色挙動とそのメカニズム、(2)光劣化の波長依存性、の2項目に関して、日本古来の天然染料およびそれで染めた染織品を中心に、光劣化しやすい材料を対象として基礎データを集積し、これらを含む文化財を展示・活用する機会・可能性を広げ、かつ展示の安全性を高めるために必要な情報を提示して、その実現に寄与することを目的とする。そのために、光劣化しやすい各種材料を対象に、(1)、(2)のそれぞれについて条件を変えて加速光劣化実験を行う。実験にはマイクロフェイディング・テスター(MFT)を応用するが、本研究では装置機構の改変と、必要な実験条件の最適化を行う。本年度も1.MFTの装置機構の改変、2.加速光劣化実験における温度、湿度、酸素濃度の調節法の最適化について引き続き検討した。1.について、MFTは加速光劣化試験のための試料への光照射と同時に、供試試料の反射スペクトルの測定を行う機構を持つが、本研究では光劣化機構の波長依存性を検討するために、光源から光照射プローブの間で単一波長の光を取り出し試料に照射する。そのため一定時間ごとの測定時のみ別の光源からの白色光と切替え測定する機構を構築する。本年度は光路切替スイッチと二つの白色光源を用い、片方に分光器を加え、一定時間ごとに光路を切替えて、単色光の波長ごとの変色挙動を測定できることを確認した。しかし操作の煩雑さや光路切替と各分光器の同期に問題があり、さらに改良が必要である。2.については、試料とMFTの光照射・集光プローブを含めた密閉環境の構築を検討した。これまではMFTのプローブヘッド周辺の小空間の酸素濃度を制御することを検討したが、密閉度の向上が難しく置換用ガスの消費が大きくなるなど問題が生じた。そのため真空グローブボックスを用いて密閉度の高いやや大きめの空間を制御することを検討している。本年度は申請時に計画した装置機構の改変と実験条件調節法の最適化が計画通りに十分に達成できなかった。前者に関しては一定時間ごとの光路の切替により単色光の波長ごとの変色挙動を示す作用スペクトルを得られることは確認できた。しかし、この切替と分光器での測定を別のインターフェースで制御しており、同期が不十分な状況である。光劣化用の光を照射する間も連続して計測することで目的のデータを取得できることを確認できたが、不必要なデータも多量に取得しておりデータの後処理も含め非効率であるため、さらに調整したい。後者に関しては本研究で作製したプローブヘッドが従来より大きく形も異なるため、リークが大きくなる原因となっている。これは装置を新たに部品から構築したことにより、当初予期していない状況が生じたものである。そのため、本年度計画していた実験の実施が十分に実現できておらず、大幅に遅れていると言わざるを得ない。これまでに製作した試料について単色光の波長ごとの変色挙動の測定を早急に実施する。また一方でMFTの装置機構の光路切替スイッチと分光器の両者を単一のインターフェースで制御することも検討を続ける。実験環境の制御法については真空グローブボックスを用いた密閉環境構築とともに、プローブヘッドに代えて市販の反射スペクトル測定用の同軸二分岐光ファイバーを利用することも含めて、早急に再検討し、実験を進める。本研究は(1)低酸素環境下での光変退色挙動、およびその光化学的メカニズム、(2)光劣化機構の波長依存性、の2項目に関して、日本古来の天然染料およびそれで染めた染織品を中心に、光劣化しやすい材料を対象として基礎データを集積し、これらの材料を含む文化財を展示・活用する機会・可能性を広げ、かつ展示の安全性を高めるために必要な情報を提示して、その実現に寄与することを目的とする。そのために、光劣化しやすい各種材料を対象に試料を作製し、(1)、(2)のそれぞれについて実験条件を変えて加速光劣化実験を行う。実験にはマイクロフェイディング・テスター(MFT)を応用するが、本研究では装置機構の改変と、それに伴い必要な実験条件の最適化を行う。本年度は1.試料作製、2.MFTの導入・調整を行った。1.については日本古来の伝統的な染料である刈安、茜、紅花、などに加え、諸外国で歴史的に使用されたことが知られている数種の染料を用いて、布(毛、絹、綿)、媒染剤の有無、等の条件の異なる染色布試料を作製した。2.については、MFTは主に光源、フィルター、光ファイバー、レンズ、分光器を構成要素とし、光ファイバーを利用して耐光性試験のための試料への光照射と同時に、その反射スペクトルの測定を行う機構を持つ。本年度は新規のキセノン光源、フィルター保持機構、光照射・集光プローブ、分光器を導入し、従来の装置機構を再構築して、装置性能の確認を行った。特に光源からの紫外、赤外部の光を除去するフィルターをシステム中に組み込むフィルター保持部についてはMFTの発案者であるPaul Whitmore氏に助言を仰ぎ、パーツを組み合わせて作製した。また光照射・集光プローブについてはWhitmore氏の設計を参考に作製するとともに、同軸の二分岐光ファイバーを使用することも検討し、同等の性能を発揮できることも確認した。

本研究の申請時点ではMFTの構築に必要な構成要素をセットにしたシステムが販売されていたが、本年度具体的に購入を試みた時点でセットは販売が中止となっており、またセットに使用されていた構成要素のいくつかは生産中止され、後継の同等品ではMFTの構築に支障があることが判明した。そのため、各構成要素を新規に部品から選定し、再構築する必要が生じた。特に光源からの紫外、赤外部の光を除去するフィルターをシステム中に組み込むフィルター保持部、および一定時間ごとに反射スペクトルを測定し各スペクトル間の色彩パラメーターおよび開始時からの色差をリアルタイムで計算できるソフトウェアーを持つ分光器、等の選定に時間を要した。前者についてはMFTの発案者であるPaul Whitmore氏に助言を仰ぎ、部品の導入、作製に至る、など多くの時間が必要となった。そのため、当初は本年度中に実験条件の設定および制御法の検討と予備実験の開始まで計画していたが、これらを行うことができず、研究計画に遅延が生じているといわざるを得ない。本研究は(1)低酸素環境下での光変退色挙動とそのメカニズム、(2)光劣化の波長依存性、の2項目に関して、日本古来の天然染料およびそれで染めた染織品を中心に、光劣化しやすい材料を対象として基礎データを集積し、これらを含む文化財を展示・活用する機会・可能性を広げ、かつ展示の安全性を高めるために必要な情報を提示して、その実現に寄与することを目的とする。そのために、光劣化しやすい各種材料を対象に、(1)、(2)のそれぞれについて条件を変えて加速光劣化実験を行う。実験にはマイクロフェイディング・テスター(MFT)を応用するが、本研究では装置機構の改変と、必要な実験条件の最適化を行う。本年度は主に1.MFTの装置機構の改変、2.加速光劣化実験における温度、湿度、酸素濃度の調節法の最適化について検討した。1.について、MFTは加速光劣化試験のための試料への光照射と同時に、供試試料の反射スペクトルの測定を行う機構を持つが、本研究では光劣化機構の波長依存性を検討するために、光源から光照射・集光プローブの間に分光器等で単一波長の光を取り出す必要がある。そのために一定時間ごとの測定時のみ別の光源からの白色光と切替える機構を導入する。本年度は光路切替スイッチと二つの白色光源を用いてこのシステムの構築を検討した。一定時間ごとの光路の切替を行うことはできたが、この切替と分光器での測定の同期にさらに調整が必要である。2.については、試料とMFTの光照射・集光プローブを含めた密閉環境の構築をプラスチック製袋、アクリル樹脂製箱を用いて検討した。本研究で作製したMFTのプローブヘッドは従来のものより大きく、そのため今回検討した方法ではリークが大きくなり、制御が不十分で、また低酸素環境を構築するには置換用ガスの消費が大きくなることが判明した。そのため、容器形状、材質等についてさらに検討が必要である。本年度は申請時に計画した装置機構の改変と実験条件調節法の最適化が計画通りに十分に達成できなかった。前者に関しては一定時間ごとの光路の切替はできたが、この切替と分光器での測定を別のインターフェースで制御しており、同期が不十分な状況である。同期にこだわらず、光劣化用の光を照射する間も連続して計測させれば目的のデータを取得することは可能であるが、不必要なデータも多量に取得することになり、データの後処理も含め非効率であるため、さらに調整したい。後者に関しては従来販売されていたプローブヘッドでは今回検討した方法で現状よりもうまく環境を制御できていたが、本研究で作製したプローブヘッドはこれよりも大きく形も異なるため、リークが大きくなる原因となった。