hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
C型慢性肝炎発症機序の解明と細胞障害性T細胞の確率

1.トランスジェニックマウスによるC型慢性肝炎発症機序の解明C型肝炎ウィルス(HCV)の芯(cone)をコードする遺伝子を導入したマウスが2系統得られ、HCV core mRNAの発現が確認され、HCV core蛋白の発現をウエスタンブロッテイングおよび蛍光抗体法で検討中である。(1)エフェクター細胞(CTL)の分離と標的HCVcore蛋白の同定:HLA-A11拘束性ペプチドの予想モチーフをxVxxxxxx(x)K(9-10アミノ酸残基)とし、HCVのアミノ酸配列なかに存在するHLA-A11拘束性ペプチド(HCV-A11)を10ペプチド合成した。HLA-A2, A11, B35, B46をもつC型慢性肝炎患者の末梢血単核球(PBMC)を分離精製し、各々のHCV-A11ペプチドで刺激し、さらにT細胞性白血病由来株細胞Jarkat細胞(A3, A11, B7, B35, Cw3, Cw4, Bw6)で再刺激し、IL-2添加培養を行い、CTL Assayのエフェクター細胞とした。Jarkat細胞を当該のHCV-A11ペプチドと共に培養し、ペプチド標識を行ない、標的細胞とし、前記エフェクター細胞を加え、5時間Co-cultureし、LDH標識によるCTL assayキットで細胞障害性を検討した。標的細胞に対して細胞障害性を示すCTLが分離され、対応するHCVペプチドとして2種類のHLA-A11拘束性ペプチドCVQREKGGRKとEVILTHPITKが得られた。得られたCTLのクローニングと樹立を行なっている。(2)標的細胞の作製:ヒト肝癌由来培養株細胞HePG2とC型慢性肝炎患者(HLA-A2, A24, B-35, B-54, Cw3, Cw1)の肝生検由来肝組織をHVJを用いて融合し、ハイブリドIMY-4細胞を樹立した。この細胞は継代培養が可能であり、持続的にHCVを産生している。この細胞を標的細胞としてHLA-A2, A24のC型慢性肝炎患者のPBMCからHLA-12およびA24拘束性CTLの樹立を検討中である。
超過洪水に対する中小河川改修工事の減災力評価に関する研究

計画出水を対象とするため、河川改修工事の超過洪水に対する防災力は通常無視されているが、その場合の被災も改修の程度が高いほど軽微となるべきであろう。また、超過洪水の頻度の高い中小河川において、改修河道がその度に壊滅的な打撃を受け、それ以前の治水投資が無に帰す状態が受容されていると、改修投下資本の長期的蓄積は望めず、結局中小河川の全体的な治水水準の向上を妨げられるので、これを一種の社会資本としてストックされるようにすることの重要性が指摘される。上述の観点から、改修前後に超過洪水の生じた中小河川の例として、昭和58、60、63年と豪雨災害が続き、その間の5961年に全面改修された島根県西部三隅川水系の井川川と矢原川を取上げ、河道調査と被災前後の空中写真に基いて、超過洪水に対する河川改修の効果を考察した。非改修の58年災害では、原河道を無視して洪水が流れ、堤内地に大被害を与えたが、改修後の洪水は、湾曲部などで溢流しながらも河道に沿って流下し、堤内の侵食・堆積は激減していた。このように、改修による河積増加と護岸施工は超過洪水を大きく緩和したが、湾曲部では、河道内に大量の土砂が堆積する一方、内・外岸で護岸の倒壊や堤内地の侵食が生じ、改修河道の平面線形の選択が超過洪水災害に直結していた。このような、河川改修の超過洪水に対する減災効果を評価するための基礎として、溢流しながら流下する洪水の数値モデルを有限要素法に基いて定式化したが、水位低下による地盤の露出時と地盤高の急変する護岸付近の取扱いに困難な点のあることが判った。一方、超過洪水時の護岸被災は、基本的に直線河道の溢流に伴う裏込め土の不安定によって生起し、堤防や河岸の破壊過程と同一の観点から扱えるものであるので、これに関して、ヤンブ-法に基いた堤防・河岸斜面安定プログラムを開発し、実測河岸変化に適用してよく一致する結果を得た。
メッセンジャーRNA送達に向けたシリカゲルナノ粒子の構築と経口投与への応用

メッセンジャーRNA(mRNA)は、ゲノムへの挿入変異なしに様々な細胞でたんぱく質発現を促せることから、次世代の難病治療薬として期待されている。しかし、mRNAは生体内で速やかに代謝されるため、医薬品応用には分解から保護するキャリアの構築が必要である。本研究では、正に帯電したポリマーとmRNAの複合体をシリカゲルで被覆することで、体内でのmRNA送達を可能にするmRNAキャリアの構築を目指す。このとき、シリカゲル層に細胞内環境応答性を賦与することで高いmRNA発現を促す。シリカゲルの強酸耐性を活かした経口投与による腸への送達およびモデル疾患として潰瘍性大腸炎の治療応用を試みる。
新規多連続反応を用いる生理活性多元素環状化合物の効率的合成

(4+2)型環化付加反応において1-アザジエンは反応性が低く、適当なジエンとして機能しないことが知られている。しかしながら1-アザジエンの分子内環化付加反応はアルカロイドなどの生理活性物質の合成法として極めて魅力的なアプローチである。検討結果、不飽和アミドをシリル化する反応条件下に多重結合との分子内ディールス・アルダー反応を進行させて多環状化合物を一挙に合成することに成功し、本反応を利用して薬理活性なマピシンおよびルオトニンAの全合成を行った。不飽和アミドと共役不飽和エステル基を併せもつ化合物について連続的に1,4-共役付加反応を行い、橋頭位に窒素原子を持つ多環状化合物の合成法を我々は報告している。本反応をさらに分子間反応に拡張することに成功し、これを用いて抗うつ薬として現在市販されているパロキセチンの簡易合成を行った。分子内での連続する1,4に引き続く1,2-付加反応をさらに分子間反応に展開し、触媒量のルイス酸によって収率良く進行することを証明できた。さらに本手法を発展させて、(4+2)および(2+2)型の環化を連続的に行って、4員環に縮環した多環状化合物の新規合成法を開発した。この反応を利用して最近南米のサンゴから単離きれ細胞毒性を示すパエセレリンAの合成を検討した結果、提出構造の最初の全合成に成功し、このことによって提出構造の誤りを明らかにした。ラジカル反応によってビシクロ[3.2.1]オクタン体を収率良く合成し、これから分子内ディールス・アルダー反応を用いて誘導したカウレン酸メチルエステルが強い神経細胞保護作用を持つことを明らかにした。さらに、炭酸プロパルギルエステルをパラジウム触媒で処理することによって、スピロ融合した環状炭酸エステルを好収率で合成する反応を開発した。この反応は基質に存在する二酸化炭素とフェノール部分が再配列する極めて興味深い反応であり、有用な合成素子を提供する方法である。さらに不斉リガンドを用いることによって、高い不斉収率を持って反応が進行することを示した。生理活性化合物の効率的な合成法の開発を目的として、1回の反応で複数の結合を形成する反応によって橋頭位に窒素原子を持つ多環状化合物の合成研究を行なった。その結果、以下のように種々のアルカロイドの合成に成功した。(1)分子内アザ・二重ミカエル反応を用いる生理活性インドールアルカロイドの合成不飽和アミドをトリエチルアミンの存在下にシリルトリフレートで処理すると4環性化合物の2種の立体異性体が生成し、主成績体はムスカリンM2レセプターに選択的に作用するタカモニシへと誘導した。(2)分子間アザ・二重ミカエル反応の開発とインドールアルカロイドの合成不飽和アミドをヘキサメチルジシラザンおよびヨウ化トリメチルシリルとの処理あるいは上記と同条件下で処理するとペリジン体を高収率で得ることができた。この反応を利用してインドールアルカロイド・デプランチェインの合成を行なった。(3)分子内アザ・ディールス・アルダー反応を利用するキノリンアルカロイドの合成ニトリルあるいはアセチレン鎖を持つアミドを塩化トリメチルシリル、アミン、塩化亜鉛と共に加熱すると環化付加反応が起こり、マピシンの合成中間体となる四環性化合物あるいは抗腫瘍性アルカロイドであるルオタニンが一挙に得られた。マピシンはヘルペスウイルスに有効な薬物として現在注目を集めている。我々は分子内で電子を連続的に移動させて一挙に複数の結合の形成を行い、多環状化合物を構築する反応を開発し、これを用いて生理活性化合物を効果的に合成することを研究している。この遂行のために極性反応、ラジカル反応、遷移金属触媒反応、ペリ環状反応などを多元的に利用しているが、ここではラジカル反応条件下での新規な環構築反応についてだけ報告する。(1)ビニルラジカルは多重結合に付加した後に、元のオレフィンが電子を受け取って多環化合物が生成すると予想した。そこで様々なハロゲン化ビニルをスズヒドリドによるラジカル反応に付したところ双環性化合物が良い収率で生成した。この結果、置換基および立体電子効果を考慮して反応基質をデザインすれば本法は効率的な複素環化合物の合成法と成りえることが明らかとなった。(2)ラジカルは5番目の原子上の水素を引き抜いて新たなラジカルを生成して不活性部位の活性化を可能とする。そこでフェニルブロミド基を持つピペリドン体のラジカル反応を検討したところ、水素原子の移動によって位置選択的に第3級ラジカルが生じ、これが環化してスピロ型複素環化合物を立体選択的に得ることができた。本手法はスピロ化合物の効果的な新規製造法であり、これを用いて薬理活性なアルカロイドの合成を現在検討している。(3)酸素・水素の結合解離エネルギーは炭素・水素結合に比べて大きいために水酸基からの選択的なラジカル生成は困難と考えられている。しかしながら水酸基を持つハロゲン化ビニルをラジカル反応に付すとオキシラジカルが生成し、これが元のオレフィンに付加して5員環化合物が好収率で得られた。本反応は一般性があり、フラン化合物の新しい創製法を開発することに成功した。

検討結果、不飽和アミドをシリル化する反応条件下に多重結合との分子内ディールス・アルダー反応を進行させて多環状化合物を一挙に合成することに成功し、本反応を利用して薬理活性なマピシンおよびルオトニンAの全合成を行った。不飽和アミドと共役不飽和エステル基を併せもつ化合物について連続的に1,4-共役付加反応を行い、橋頭位に窒素原子を持つ多環状化合物の合成法を我々は報告している。本反応をさらに分子間反応に拡張することに成功し、これを用いて抗うつ薬として現在市販されているパロキセチンの簡易合成を行った。分子内での連続する1,4に引き続く1,2-付加反応をさらに分子間反応に展開し、触媒量のルイス酸によって収率良く進行することを証明できた。さらに本手法を発展させて、(4+2)および(2+2)型の環化を連続的に行って、4員環に縮環した多環状化合物の新規合成法を開発した。この反応を利用して最近南米のサンゴから単離きれ細胞毒性を示すパエセレリンAの合成を検討した結果、提出構造の最初の全合成に成功し、このことによって提出構造の誤りを明らかにした。ラジカル反応によってビシクロ[3.2.1]オクタン体を収率良く合成し、これから分子内ディールス・アルダー反応を用いて誘導したカウレン酸メチルエステルが強い神経細胞保護作用を持つことを明らかにした。さらに、炭酸プロパルギルエステルをパラジウム触媒で処理することによって、スピロ融合した環状炭酸エステルを好収率で合成する反応を開発した。この反応は基質に存在する二酸化炭素とフェノール部分が再配列する極めて興味深い反応であり、有用な合成素子を提供する方法である。さらに不斉リガンドを用いることによって、高い不斉収率を持って反応が進行することを示した。
子ども家庭支援センターの機能に関する研究

東京都の単独事業である子ども家庭支援センター事業は、現在17の区市で実施されている。本調査対象とした府中市子ども家庭支援センターしらとりは、支援センター事業と子ども家庭在宅サービス事業とを統合的に実施し、総合的な子育ての支援センターとして機能するとともに、家庭が問題を抱えてしまわないよう、予防福祉の機能を担っていることが、利用者データの分析、資料の検討、面接調査等の結果、明らかとなった。(1)電話相談の件数は年間約300件であるが、相談者も「専業主婦」、「共働き世帯の母親」、「母子世帯の母親」、「父子世帯の父親」、「子ども本人」、「親戚・知人」等と多様であるだけでなく、相談内容も「出産時や病気時の子どものケア]、「育児不安」、「子どもの躾・健康」、「残業時の子どものケア」、「ドメステック・ヴァイオレンス」、「性の悩み」等々幅広く、地域の子ども家庭に対する総合的な相談機能を果たしている。(2)相談者に対するきめ細かなアセスメントとサービス援助計画の作成、サービス利用者と提供者へのサポート活動というケースマネジメントサービスを、相談者の約35%に提供している。(3)ショートステイは「専業主婦」の「出産」や「病気」時等における一時保育サービスとして、トワイライトは「母子世帯」や「父子世帯」、「共働き世帯の母親」の「遅い終業」や「残業」、「出張」時等における夜間保育サービスとして機能し、交流事業は「専業主婦」に対するストレス緩和と予防相談の機能を果たしている。(4)ショートステイやトワイライトのサービス提供を通して、職員は夫婦間等のコミュニケーションや相互支援の促進援助を図ったり、親子、とくにひとり親家庭の親と子どもとの関係の調整援助を行い、ファミリーソーシャルワーク機能を果たしている。1X子ども家庭支援センター利用者の分析からみた支援センターの機能(1)トワイライト事業利用者の実人員は、225人(1996年度)から401人(1998年度)に、また、登録では学童より幼児(1-5歳)が伸びており、延長保育・夜間保育の代替機能が強くなっている。登録世帯では毎年度、父子家庭を含む一人親家庭が全体の約半数であり、一人親家庭サービスとしての側面も強い。(2)ショートステイ利用世帯数も38、40、50と伸びている。利用理由は「出産」「母親入院」「保護者出張」が比較的多い。幼児が7.5割から8.5割で、多様な理由による昼間だけの利用が多く、一時保育の代替機能を果たしている面も強い。(3)地域交流事業の延べ参加者は512組・1066人(1997)から576組・1237人(1998)にふえている。0-2歳の乳幼児を育てている専業主婦の交流と遊び方の学習の場として、また、ボランティア育成の場として機能している。2『X子ども家庭支援センター利用者の子育てに関する意識と実態調査』からみた機能(1)ワーキングマザーは、子どもとのコミュニケーションが足りないなど、子育てに関する悩みはあるものの子育てに関する不満が相対的に少なく、子育てを楽しんでいると明言する人が目立った。これは保育園利用とともにトワイライトやショートステイ利用によって、「多少の融通をきいてもらえる」「仕事をしやすい」状況を作り出せているとともに、「子育てを一人でやっているのではない」という安心感を得ているからと思われる。(2)専業主婦は、子育てに関する悩みも不満も相対的に多く抱えており、子育てに束縛感を感じている人、子育ては「忍耐・責任」と捉えている人が相対的に目立った。地域交流事業は、こうした専業主婦の息抜きの場として機能しているようで、開催頻度の少なさやアクセスの悪さに対する不満が強かった。

東京都の単独事業である子ども家庭支援センター事業は、現在14の区市で実施されているが、本調査対象とした府中市のしらとり子ども家庭支援センターは、支援センター事業と子ども家庭在宅サービス事業とを、効果的、統合的に行い、従来の福祉の対象となる「問題を抱えてしまった家庭」を生み出さないよう予防福祉の機能を担っているユニークなセンターであることが、調査の結果明らかとなった。(1)相談件数は年間300件に近いが、相談者も「専業主婦」、「共働き世帯の母親」、「母子世帯の母親」、「父子世帯の父親」、「両親世帯の父親」、「子ども本人」、「親戚・知人」、「地域の関係機関」と多様であるだけでなく、相談内容も「出産」、「病気」、「残業」、「育児不安」、「子どもの躾・健康」、「夫との関係」、「ドメステック・ヴァイオレンス」、「性の悩み」等々幅広く、地域の子ども家庭に対する総合的な相談機能を果たしている。(2)こうした相談の約20%は、センターが提供する在宅サービスの利用に結びついている。きめ細かなアセスメントとサービス援助計画の作成、サービス利用者と提供者へのサポート活動をケースマネジメント(CM)と呼ぶならば、本センターは相談者の2割に対しCMの機能を果たしていると言える。また、家族全体を視野に入れたサービスの調整や援助をファミリィソーシャルワーク(FSW)と呼ぶならば、本支援センターはFSWも実施していると指摘できる。(3)子ども家庭在宅サービスのうち、ショートステイは「専業主婦」の「出産」や「病気」時等における短期的保育サービスとして、トワイライトは「母子世帯」や「父子世帯」、「共働き世帯の母親」の「遅い終業」や「残業」、「出張」時等における夜間保育的サービスとして機能し、交流事業は「専業主婦」に対する「交流」、「情報交換」、「予防的相談」等の機能を果たしている。
難治性喘息の病態解明と治療戦略確立をめざす総合的検討

気管支喘息は吸入ステロイドを基本とする抗炎症療法によりコントロールが容易となった。しかしながら全体の510%の患者は難治例であり、多くの医療資源を必要とし、かつ喘息死の危険群である。そこでわが国における難治性喘息の病態の解明と治療戦略の確立を目的とした。喘息の病態に重要な気道上皮細胞はウイルス感染モデルでCCL5を産生し、喘息の悪化に関与しうること、喘息治療薬のfluticasoneはこれを抑制すること、喘息の悪化のバイオマーカーとして酸化ストレスと可溶性ST2が期待できることを明らかにした。今後より大規模な確証試験が期待される。難治性喘息の病態、とくに好中球性喘息に焦点を当て、その機序の解明と治療戦略の確立を目的として、in vitro、マウスの実験、および臨床的検討を行い克服のための総合的な戦略を確立することを目指す。初年度は、とくに、ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-Bでの検討を行った。すなわち、LPSやflagellinを含む細菌由来物質、RNAウイルスのホモログであるpoly I:Cを添加すると、IL-8, CXCL-1 (Groα)及びRANTESなどの著明な誘導を認めた。その反応は各々の濃度依存性、時間依存性を示した。現在siRNAによる細胞内シグナルの解析を進めている。また、マクロライド薬EM, CAMなどの効果を検証中である(中本、乾、佐田)。臨床的検討では杏林SARPの症例組み入れ(倫理委員会承認済み)を進め、好中球性喘息群の抽出とそのほかの群との比較を行っている。その結果、2012年4月から2015年9月までに当院を受診した気管支喘息患者105人を対象とした検討で、酸化ストレスに注目すると、白血球数、好中球数、CRP、IL-6と正の相関を示し(それぞれr=0.263, p<0.01、r=0.228, p<0.05、r=0.417, p<0.01、r=0.334, p<0.01)、%FEV1とは負の相関を認めた(r=-0.217, p<0.05)。105例のうち、3か月以内に救急外来受診または緊急入院を要した患者は12例で、酸化ストレスが中等度以上の患者が軽度以下の患者と比べ優位に多かった[オッズ比=5.11(95% CI 1.06-24.60)]。以上から酸化ストレスは喘息の治療・管理に有用なマーカーとなる可能性があり、マクロライド試験の有効性のマーカーにもなりうると考えられた。(中本、滝澤、皿谷、渡辺)。マウスの実験がやや進捗のスピードが遅れているが、それ以外では、ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-Bでの検討は十分な成果をあげつつあり、また臨床的検討では杏林SARPの検討(倫理委員会承認済み)により100名以上を組み入れることができた。ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-Bでの検討では、LPSやflagellinを含む細菌由来物質、RNAウイルスのホモログであるpoly I:Cを添加すると、IL-8, CXCL-1 (Groα)及びRANTESなどの著明な誘導を認めた。その細胞内シグナル機構の解明のため、ウェスタンブロット法やsiRNAによる解析を進め、MAPK系の関与やIRF-3の役割について明らかにできた。(中本、乾、佐田)。その結果、当院を受診中の気管支喘息患者を対象とした検討で、酸化ストレスに注目すると、白血球数、好中球数、CRP、IL-6と正の相関を示し、%FEV1(%1秒量)とは負の相関を認めた(r=-0.217, p<0.05)。さらに、3か月以内に救急外来受診または緊急入院を要した患者は、酸化ストレスが有意に高かった。以上から酸化ストレスは喘息の治療・管理に有用なマーカーとなる可能性があることを報告できた(Nakamoto K, etal, Takizawa H: Serum Reactive Oxygen Metabolite Levels Predict Severe Exacerbations of Asthma. PLoSOne. 24;11(10):e0164948. 2016.)。さらに、現在喘息で注目されているIL-33の受容体であるST-2の血清中濃度が、喘息の増悪のよい予測マーカーであることを確認しつつある(渡辺、中本、滝澤、皿谷)。マウスの実験がやや進捗のスピードが遅れているが、それ以外では、ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-Bでの検討は十分な成果をあげつつあり、また臨床的検討では杏林SARPの検討(倫理委員会承認済み)により100名以上を組み入れることができ、かつ酸化ストレスマーカーやST-2という新規の増悪予測マーカーを見出すことができた。難治性喘息の病態、とくに好中球性喘息に焦点を当て、その機序の解明と治療戦略の確立を目的として、総合的な戦略を確立することを目指した。ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-

Bでの検討を行い、LPSやflagellinを含む細菌由来物質、RNAウイルスのホモログであるpoly I:Cを添加すると、IL-8, CXCL-1 (Groα)及びRANTESなどの著明な誘導を認めた。その細胞内シグナル機構の解明を進め、MAPK系の関与やIRF-3の役割について新知見を明らかにできた。また、選択的JAK-1,2阻害薬であるルキソリチニブが強力な抑制効果を示すことを見出した。臨床的検討では杏林SARPの症例組み入れ(倫理委員会承認済み)を進め、治療抵抗性や増悪リスク群の解析を進めた。当院を受診中の気管支喘息患者を対象とした検討で、酸化ストレスに注目すると、白血球数、好中球数、CRP、IL-6と正の相関を示し、%FEV1とは負の相関を認めた(r=-0.217, p<0.05)。さらに、3か月以内に救急外来受診または緊急入院を要した患者は、酸化ストレスが有意に高かった。以上から酸化ストレスは喘息の治療・管理に有用なマーカーとなる可能性があることを報告できた(Nakamoto K, et al PLoSOne. 24;11(10):e0164948. 2016.)。さらに、IL-33の受容体であるST2の血清中濃度が、好中球数とともに独立した喘息の増悪予測マーカーであることを見出した(投稿中)(。クラリスロマイシンによる難治性喘息の治療の臨床研究はいまだ施設審査の段階にとどまっている。以上の研究により、難治性喘息には好中球とともに酸化ストレスやIL-33/ST-2系が重要な臨床群が存在し、その克服のためには新たな治療戦略が必要と考えられた。気管支喘息は吸入ステロイドを基本とする抗炎症療法によりコントロールが容易となった。しかしながら全体の510%の患者は難治例であり、多くの医療資源を必要とし、かつ喘息死の危険群である。そこでわが国における難治性喘息の病態の解明と治療戦略の確立を目的とした。喘息の病態に重要な気道上皮細胞はウイルス感染モデルでCCL5を産生し、喘息の悪化に関与しうること、喘息治療薬のfluticasoneはこれを抑制すること、喘息の悪化のバイオマーカーとして酸化ストレスと可溶性ST2が期待できることを明らかにした。今後より大規模な確証試験が期待される。マウスの実験については3名の体制でマウスの飼育、実験を遂行する。ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-Bでのin vitroの検討は十分な成果をあげつつあり、また臨床的検討では杏林SARPの検討(倫理委員会承認済み)により100名以上を組み入れができ、現在前向きの調査を行っている。ヒト気道上皮細胞およびその細胞株BEAS-Bでのin vitroの検討は十分な成果をあげつつあり、これらの結果から新規の喘息治療薬開発への候補分子を見出すことを目指す。また臨床的検討では杏林SARPの検討(倫理委員会承認済み)により100名以上を組み入れができ、現在前向きの調査を行っている。最終年度ではクラリスロマイシン少量長期投与の効果の検証を目指した臨床研究を予定中である。呼吸器内科学平成27年度研究計画における、マウスを用いた実験的自然免疫誘導喘息モデルの作成のために使用した、マウス購入費、および実験用消耗品が当初予算よりやや低額だったため。平成28年度研究計画における、マウスを用いた実験的自然免疫誘導喘息モデルの作成のために使用した、マウス購入費、及び実験用消耗品が当初予算よりやや低額だったため。
プラズマ非線形光学による広帯域フェムト秒光源

金属ターゲットにピコ秒レーザーを線集光してターゲット表面に生成するプラズマを非線形媒質に用いて紫外域および極端紫外域において高出力、広帯域のフェムト秒パルス生成を行った。マルチレーザー励起プラズマによる疑似位相整合により高調波の強度増大に成功した。本研究成果はレーザー励起プラズマが波長変換用の非線形光学素子として有用であることを示した。平成25年度は、昨年に開発したレーザー励起プラズマ非線形媒質発生装置を用いて広帯域フェムト秒光源生成を行った。波長変換特性評価の一環としてピコ秒レーザーのビームラインにマルチスリットを導入してマルチレーザー励起プラズマの生成による疑似位相整合高次高調波生成を行い、高調波の強度増大に成功した。長さ25mmのプラズマと長さ0.5mmの5つのプラズマを用いた高次高調波の強度比較を行った結果、0.5mmの5つのプラズマを用いた33次高調波の強度は、長さ25mmのプラズマを用いたときの約13倍であった。これは基本波と波長変換された33次高調波のコヒーレンス長ごとにプラズマを生成させ、空間的に屈折率変化状態を実現したことで位相不整合の補償ができたためと考えられる。これを利用して長さ0.4mmの8個のマンガンレーザー励起プラズマを用いたとき、波長15nm領域において40倍の強度増大を得ることに成功した。これらの結果からプラズマの間隔と個数を調整して強度増大可能な波長を可変化できることを明確にした。つぎに複数のレーザー励起プラズマにω1とω2の二色電場フェムト秒レーザーを入射して波長変換特性評価を行った。銀のレーザー励起プラズマを用いたとき、ω1とω2の照射タイミングの最適化と非線形媒質中の強い共鳴効果を利用することで波長50nmの領域における複数次数の高調波は、通常の場合と比較して約50倍の強度増大が観測された。最後にグラフェンとフラーレン、ダイヤモンド状炭素をターゲットとしたレーザー励起プラズマを非線形媒質に用いた波長変換の特性評価を行った。ナノ粒子材料をターゲットに用いたとき、表面プラズモン共鳴吸収が存在する波長域において高次高調波の強度増大が観測された。これは光誘起による双極子モーメントの増大よるものであることを明らかにした。平成24年度は、レーザー励起プラズマ非線形媒質発生装置の開発と紫外および可視域におけるフェムト秒レーザーの特性評価システムの構築を行った。はじめに真空容器の準備を行い、真空チェンバー内に設置した金属ターゲットにピコ秒レーザーパルスを集光するビームラインおよび波長変換用フェムト秒レーザーの集光光学系を作成した。また本方式ではレーザープラズマ非線形媒質生成のためのピコ秒レーザーとフェムト秒レーザーの時間差を20-100nsまで可変して最適値を探索する必要があるため、これを実現できるデレイラインの作成も行った。つぎに、この実験装置を用いて基本波に800nmに対する第三高調波生成を行い、波長270nmにおいてスペクトル幅8nmのフェムト秒パルスを得ることに成功した。同時に非線形光学結晶のBBOによる第三高調波を用いて計測器の校正を行った。その結果、プラズマを用いた第三高調波の出力は5マイクロジュールであることを確認した。そして次年度に実施予定の光パラメトリック増幅試験に用いるための広帯域増幅光の生成を行った。その結果、フォトニック結晶ファイバー(PCF)を用いて波長420nmから1750nmまでの広帯域光源生成に成功した。従来、PCFを用いて広帯域光源生成を行う場合、ゼロ分散波長と励起レーザーの波長差を一致させて使用する。しかしそれらの波長差が200nm程度離れているときの方がスペクトルの広帯域化を起こることが新しい知見として得られた。非線形シュレディンガー方程式を用いて、この現象を確認すると高強度レーザーがPCF中で自己位相変調により短波長化され、その短波長化したレーザー波長とPCFのゼロ分散波長が一致したとき高次の非線形効果でスペクトルが広がることを明らかとした。予定よりも早く作業が終了したため、次年度に予定していたレーザープラズマ非線形媒質を用いた第三高調波生成を前倒しで実行した。その結果、波長270nm、スペクトル幅8nm、出力5マイクロジュールの第三高調波生成に成功した。また100fsのフェムト秒レーザーによる結晶を用いた場合のスペクトル幅は、2.7nmであった。これより従来法と比較して約3倍程度のスペクトル広帯域化に成功した。このスペクトル幅はω1とω2の時間差を変化させると大幅に変化することが新しい知見として得られた。つぎに光パラメトリック増幅に用いるシード光の生成も行った。その結果、PCFを用いて波長域420nm-1750nmまでの広帯域光源生成に成功した。

これによりPCF中で生じる自己位相変調を積極的に利用することで、従来法よりも広帯域スペクトルを得られることが明確となった。なお、この成果は査読付学術論文に掲載された。AOチューナブルフィルターを用いた波長掃引試験は装置自身の納品が大幅に遅れたため現在進行中であるが、次年度に進める第三高調波生成試験がすでに終了しており、この作業と入れ替えることで計画通りに研究を進めることができる。平成25年度は、前年度に開発した装置を用いて、波長800nmと400nmのフェムト秒レーザーパルスをレーザー励起プラズマ非線形媒質に集光し、光パラメトリック過程による可視域の波長可変フェムト秒レーザー生成を行う。第三高調波生成は平成24年度に前倒しで進めたため、今年度は光パラメトリック増幅試験に注力する。現在、フェムト秒レーザー計測システムは第三高調波計測用となっている。そのため紫外域用の光学素子から可視域用に変更する作業を進めたのちに光パラメトリック増幅試験を行う。今年度は四波混合または光パラメトリック過程による可視域のフェムト秒レーザーパルス生成を行う。当研究室で所有している分光器の分解能は0.7nmであるが本研究では分解能0.1nm程度のものが必要である。そのため新規で、この分解能を有する分光器を導入する。実験は計画通り進んでいるため、導入時期は8月を予定している。現在、すでに機種選定は終了しており、購入準備は整っている。消耗品としては波長域の異なる光源開発を行うため、その波長に適応した高品質なミラーやレンズを購入する。またレーザープラズマ非線形媒質生成用のターゲット材料は適宜に購入を進める。
脱髄性神経疾患及びその動物モデルにおけるジギタリス剤の効果ー臨床的並びに電気生理学的研究ー

世界的に最も多い神経疾患の1つである多発性硬化症などの脱髄性神経疾患の病態生理の解明及び治療法の開発といった当初の研究目標をある程度達成することが出来た。動物実験では。研究分担者がすでに報告しているジギタリス剤の単一神経線維に対する効果(Kaji R.et al.Neurology 39;1364,1989)やジギタリス剤の全身投与の中枢伝導異常に及ぼす影響(Kaji et al Ann Neurol 25;159,1989)に加えて、末梢神経の脱髄モデルラットにおいてもジギタリス剤全身投与後に伝導障害の有意の改善が認められた(Hamano T et al in preparation)。この知見は中枢神経系の脱髄疾患である多発性硬症のみならず、末梢神経系の脱髄疾患であるGuillainーBarre症候群や慢性炎症症脱髄性多発神経症(CIDP)にも本治療法が有効である可能性があることがわかった。脱髄病変がありながら臨床症状が軽快する多発性硬化症の病態生理を解明するためこれまでに分担研究者らは脱髄によって完全な伝導ブロックがおこらなくとも神経暗号が障害されることを明らかにした(Kaji et al Brain 111;675,1988)。この報告ではこれに対する臨床症状の回復が、この障害された神経暗号の再解釈をより中枢のニュ-ロンが行なう様になるためとしたが、この再解釈がシナプスの再構築によっておこることを今回電顕的に確かめた(Kaji et al,in preparation)。最後に実際に7例の多発性硬化症患者においてジギタリス剤の投与を試み3例において臨床症状及び中枢伝導障害の改善を認めた(Kaji et al.Ann Neurol 28;582,1990)。我々は脱髄性神経疾患、特に多発硬化症の動物実験モデルの開発に務めた。Wistarラットにおいて、lysolecithine0.5%を脊髄後索にmiaoinjectionすることにより脱髄に特徴的な神経伝導障害を持つ限局性の脱髄病巣を作り出すのに成功した。これを用いて、ジギタリス剤であるOuabainの全身投与がその伝導障害を一過性に改善することを見いだした。Ouabainを再投与することにより効果も再現され、2ー3時間以上の持続的な効果を得ることも可能であった。一方、単一神経線維でのジギタリス剤の効果を調べるため、Wistarラットにおいて椎弓切除後、尾部を支配している単一の前根線維を刺激して得られる単一神経活動電位を記録するモデルを作成した。これにおいてlysolecithine0.5%を局所投与し急性の脱髄性伝導障害をつくり、Ouabainの局所投与の障害に及ぼす影響を観察した。やはり、Ouabainは一過性に伝導障害を改善し再投与で効果は持続した。これらの基礎実験を踏まえて、この実験の説明を受け合意の得られた多発性硬化症の患者7名においてジギタリス剤の1つであるDigoxinー0.02mg/kg体重をゆっくりと静注した。うち3名で誘発電位所見ならびに臨床症状の有意の改善をみとめた。このようにジギタリス剤は脱髄性神経疾患、特に多発性硬化症の対症療法として有望であり、今後効果の持続を延ばすこと、並びにより著明な効果をえる投与法を見つけることが課題である。また、中枢神経内での神経伝導の機能は情報の伝達であることから脱髄の神経暗号に及ぼす影響も調べる必要があり、そのために用いることのできる動物モデルを作成中である。これが完成すれば脱髄によって障害された神経暗号にジギタリス剤がどのよな影響を与えることができるかを検討する計画である。動物実験では。

前年度に開発した動物実験モデルに加え、本年度はラット坐骨神経にlysolecithine1%又はテリリウムをmicro injectionすることにより末梢神経の脱髄モデルをつくった。このモデルは脱髄巣の近位部および遠位部を電気刺激し後肢足部の筋電位を記録することにより、同一のラットで経時的に伝導ブロックを評価することを可能にした。このモデルでHamano Kaji Kimuraらはウアバインの全身投与(腹腔内)により伝導ブロックが一過性に改善することを見出した(submitted to Neurology).前年度に開発したラットの脊髄後索の脱髄モデルでは脊髄の伝導障害(rateーdependent block)が見られ、特に高周波インパルスが伝わりにくくなるため神経の伝報伝達が障害されることがわかった。本年度はこの伝導障害と臨床症状の関連を調べたところ、脊髄の伝導障害が残っているにもかかわらず、脊髄から大脳皮質へ伝播される皮質電位の振巾は増大し、それに伴なって臨床症状は改善した。このことは脱髄によりいったん高周波成分が脱落してしまった放電列を、より中枢のシナプス後の細胞が「再解釈」を始めたためと考えられた。この現象の形態学的な基礎を探るため、このシナプス後にある後索核の電顕像を正常のそれと比較して見た。脱髄を起こしたラットでは、そうでないものに比して有意にaxosomatic synapseの数が多く、axodendritic synapseの数は少なかった。この様なシナプスの再構成が脱髄による伝導障害からの機能的回復に寄与していることが示唆された(submitted to Brain Research)。最後に実際に7例の多発性硬化症患者においてジギタリス剤の投与を試み3例において臨床症状及び中枢伝導障害の改善を認めた(Kaji et al Ann Neurol 28;582,1990).
筋線維芽細胞による死細胞の貪食が組織の線維化に及ぼす影響の解析

組織が損傷すると、細胞死をきっかけに、組織の線維化が実行される。これまで、組織線維化の微小環境においては「マクロファージによる炎症惹起物質の認識と死細胞の貪食」→「マクロファージからのTGF-bやPDGF、ケモカインなどの放出」→「近接する筋線維芽細胞によるそれら放出物質の感知」→「筋線維芽細胞による線維化の実行」という順に従って、応答が起こると考えられてきた。申請者は、心筋梗塞時の死細胞除去メカニズムを研究する過程で、これまで死細胞を貪食すると思われていなかった、筋線維芽細胞が死細胞を効率よく貪食することを見出した。この発見は、これまでマクロファージからの指令を受けて、線維化を実行する細胞としてのみ捉えられていた筋線維芽細胞が、実はマクロファージのみが行うと考えられてきた機能をも担うことを示している。本年度は(1)筋線維芽細胞が、心筋梗塞時の死細胞の貪食全体の30%程度を担っていること、(2)分泌タンパク質、MFG-E8を心筋梗塞後の心臓へ投与する事により、筋線維芽細胞による心筋梗塞後の死細胞貪食が効率良く行われ、その結果、梗塞後心臓における炎症の程度が軽減され、心筋梗塞後の心臓の機能が改善すること、(3)逆に、心筋梗塞後の死細胞の貪食を阻害すると、貪食されずに残存する死細胞の増加によって、心臓における炎症の程度が、増加し、心筋梗塞後の心臓の機能が悪化することを見出した。そしてさらに、(4)筋線維芽細胞が心筋梗塞時に実際にアポトーシス細胞のみならず、ネクローシス細胞を貪食している状態を捉えた電子顕微鏡データも取得した。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまで、組織線維化の微小環境においては「マクロファージによる炎症惹起物質の認識と死細胞の貪食」→「マクロファージからのTGF-βやPDGF、ケモカインなどの放出」→「近接する筋線維芽細胞によるそれら放出物質の感知」→「筋線維芽細胞による線維化の実行」という順に従って、応答が起こると考えられてきた。申請者は、心筋梗塞時の死細胞除去メカニズムを研究する過程で、これまで死細胞を貪食すると思われていなかった、筋線維芽細胞がアポトーシスをおこした細胞を効率よく貪食することを見出した。そこで、本年度は、筋線維芽細胞が、アポトーシス細胞のみならず、ネクロプトーシスを起こした細胞を貪食するかについて検討を行った。その結果、筋線維芽細胞がアポトーシス細胞のみならず、ネクロプトーシスを起こした細胞も貪食することが、in vitro in vivoの系において明らかとなった。研究計画に記述した実験計画に従って、順調に進んでいる。今後、筋線維芽細胞の貪食が生体に及ぼす影響を調べるに当たっては、筋線維芽細胞に特異的なpromoter/enhancerが必要となる。これまで、そのようなpromoterとしてはαSMA, TCF21などの遺伝子のpromoterが使用されてきた。しかしながら、例えばαSMAは正常な心臓において血管平滑筋にすでに強く発現しているなど、特異性、発現時期の観点から筋線維芽細胞に特異的とは言い難い。申請者は、筋線維芽細胞に分化すると発現量が顕著に上昇する受容体分子を見出した。この分子は正常な心臓には全く発現していない。従って、この分子のpromoter領域を単離すれば、既存のものに比べ、より優れた筋線維芽細胞特異的なpromoterになると考えられることから、このpromoterの同定を試みる。

一方で、心臓の筋線維芽細胞で得られた知見がその他の臓器の筋線維芽細胞についても当てはまるかについて検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
地域間及び地域内の情報通信構造と地域の内生的経済成長に関する実証分析と政策研究

本研究では、日本の都道府県経済を対象に、地域間及び地域内の情報通信構造と地域の内生的経済成長に関する実証分析と政策研究を行った。その結果、地域の内生的な経済成長ポテンシャルは、地域と地域との間に及び地域の内部において行われている情報通信に密接に関連していることが明らかになった。特に、地域と大都市所在地域との情報通信は、地域経済の生産性に正の効果を与えていることが示された。これは、情報通信とくに大都市所在地域との情報通信は、地域の内生的経済成長をもたらしていることを意味するもので、21世紀の地域経済成長の政策策定にとって興味深いことと思われる。今年度では、まず昨年度に収集した日本の都道府県における情報通信と経済成長に関するデータを計量経済学専用のソフトEViewsやSTATAで処理し、地域間及び地域内の情報通信構造と地域の内生的経済成長との関連性を分析した。得られた研究成果は、ワーキングペーパーにまとめて、改善と改定を重ねている。次に、地域の内生的経済成長の仕組みに関する理解をさらに深めるために、公共支出による内生的経済成長の理論と空間経済学に関する実証研究と理論研究を継続させ、今年度内においていくつかの研究成果を得ることができた。その1つは、中国の財政分権化と地域経済成長に関する実証研究であり、それに関する共著論文は経済学専門誌Japanese Economic Reviewによって受理され、2013年内に掲載されることとなった。もう1つは、空間経済学による産業集積と分散に関する理論研究である。その成果となる共著論文の1つは、空間経済学の対称性と非対称性に関するもので、学内研究紀要である『立命館経済学』に掲載された。今年度では、主に次の3つの研究内容を中心に研究を行った。まず、日本の都道府県の地域経済を対象に、地域間及び地域内の情報通信構造と地域の内生的経済成長に関する実証分析と政策研究を行った。得られた主な研究の成果は、英語の論文にまとめて、国際査読付学術専門誌に投稿したが、様々な有益な意見をもらえて、論文をさらに改良・改善している。この研究の主な成果によれば、地域の内生的な経済成長ポテンシャルは、地域と地域との間及び地域の内部において行われている情報通信に密接に関連していること。特に、地域と大都市所在地域との情報通信は、地域経済の生産性に正の効果を与えていること。これは、情報通信とくに大都市所在地域との情報通信は、地域の内生的経済成長をもたらしていることを意味するもので、既存の関連研究文献においてはまだ指摘されていないことである。また、21世紀の地域経済成長政策の策定にとって非常に参考になる結果と思われる。次に、地域の内生的経済成長の仕組みを深く理解するために、空間経済学による産業集積と分散に関する理論研究も行った。その結果、地域産業の集積と成長は交通費用と地域規模に強く依存していることが分かった。この成果をまとめた論文は、国際査読付学術専門誌Review of Urban and Regional Development Studies (RURDS)に掲載されたが、同専門誌から2013年度の最優秀論文賞を受賞した。さらに、地域の内生的経済成長に関する政策研究の試みとして、中国における地方財政分権化と地域経済成長に関する実証分析も続けた。主な結果をまとめた論文は、日本経済学会の学術専門誌Japanese Economic Reviewに掲載された。それによると、地域の分権的な公共支出は、情報通信や交通インフラの整備を通じて、地域経済の成長に正の効果を発揮することである。今年度では、まず日本の都道府県を対象に、地域間及び地域内における情報通信のデータを収集・整理するとともに、地域間(内)の情報通信構造を分析した。情報通信のデータは主に電気通信事業者協会、総務省及び旧郵政省などから集計された都道府県レベルのものである。一部はCD-ROMになっているものがあれば、一部は刊行された白書やデータブックに載っている。こうしたデータの変換や手入力を行い、膨大な情報通信に関するデータベースを整備した。また、これらのデータを計量経済学専用のソフトEViewsで分析し、地域間及び地域内における情報通信の構造を明らかにした。それは、東京、大阪、名古屋といった巨大都市を中心とした重層的な情報通信構造である。このような地域構造は、地域の内生的な経済成長に大きな影響を与えていると考えられる。次に、今後の研究展開を見据えて、地域経済の仕組み及び地域経済成長のメカニズムについても様々な検討を試みた。例えば、地域経済の仕組みについては、近年注目されている空間経済学の考え方を応用して、非対称的な交通費用及び農村人口規模と産業の地域集積との関係を理論的に分析した。また、地域経済の成長や変化に関連して、バブル崩壊以降の日本の都市地域における地価と住宅価格の変化及びその原因についても実証的な分析を行った。これらの理論的実証的な研究の一部は、学会や専門雑誌にて発表している。その成果は、来年度の研究展開の上で、重要なヒントを示唆してくれるものと考えている。

交付申請書に記載した研究実施計画の通り、今年度では情報通信と地域経済成長に関する計量経済学的な分析を行った。ただし、研究成果の公表については、投稿先の専門誌による論文審査が一定の時間を要するために、次年度へずれ込む見通しである。地域レベルの情報通信に関するデータベースを整備することができた。また、地域間や地域内における情報通信の構造に関する分析がほぼ順調に進んでいる。次年度では、これまでの研究成果を踏まえて、情報通信と地域経済成長に関する政策研究を行うとともに、研究成果をさらに改善して国内外の学術雑誌への公表を目指したいと考えている。次年度は、本研究の中核内容に該当し、主に今年度の研究成果を踏まえて、地域間及び地域内の情報通信がどのように地域経済の成長に貢献しているかに関する計量経済学的な実証分析を行う。ここで特に明らかにしたいのは、情報通信のデータで表わされる知識のスピルオーバーが果たして地域の内生的経済成長に影響しているかどうかとのことである。詳細は次の通り。・都道府県レベルの地域経済成長に関するデータを収集・整理する。・情報通信と地域経済成長に関する計量経済学的な実証分析を行う。・研究結果を英語の論文にとりまとめて、日本国内外の学会や学術雑誌にて発表し、他の研究者からの意見を参考に研究を改善していく。「収支状況報告書」の「次年度使用額」は6万円弱であり、主に当初購入する予定だった研究の図書の入荷が遅れて、使用できなかったことによるものである。次年度では、より早めに物品購入計画を立て、年度末までに研究費を使い切ることに心掛けていく。次年度の研究費の使用計画は、次の通りである。物品費については、約20万円で、主に研究図書やデータの購入に使用する予定。旅費の40万円は、海外や日本国内における学会参加および研究発表に使用する予定。人件費・謝金については、約30万円で、データ入力など研究補助に使用する予定。その他の経費は、約10万円で、英語論文の校正や投稿費などに使用する予定。次年度に使用する予定の研究費が約50万円である。それは主に今年度における物品費と人件費・謝金の節約によるもの。次年度の研究を展開するにつれて、より多くの研究補助作業が発生すると見込まれる。次年度に交付される研究費と併せて有効に使用していきたいと考えている。より具体的な研究費の使用計画は、次の通りである。物品費について、約50万円で、主に地域経済成長に関する資料やデータの購入、カラーレーザープリンターとデータ処理ソフトの購入に使用する予定。旅費について、約40万円で、主に海外や日本国内における学会参加と研究発表に使用する予定。人件費・謝金について、約50万円で、主にデータ入力や資料整理などの研究補助に使用する予定。その他の費用について、約20万円で、主に英語論文の校正、印刷費、投稿費などに使用する予定。
発光性遷移金属錯体の光化学物性と光誘起反応挙動の媒体制御

微小球状イオン交換媒体を中心として、周辺媒体との相互作用を積極的に利用した金属錯体の光化学物性および光誘起反応挙動の制御に取り組んだ。固相媒体であるイオン交換媒体内において遷移金属錯体の三重項MLCT励起状態が高エネルギー化かつ長寿命化することを明らかにした。また、媒体内外の別の化学種との光誘起反応の発現を達成し、特に媒体内に共担持した際には極めて高効率な反応が起こることを見出した。以上より、周辺媒体とその溶質である金属錯体との相互作用を巧みに利用することにより、望みの光機能を引き出す場として利用できる可能性を見出すことができた。発光性遷移金属錯体の光化学物性を周辺環境により制御することを目指し、特に周辺媒体のリジッドさに着目して研究を行った。媒体として陽イオン交換樹脂を用いた系では、二価の陽イオンであるルテニウム(II)ポリピリジン錯体が樹脂中に導入されていく挙動を観測し、樹脂中における錯体の三重項Metal-to-Ligand Charge Transfer(3MLCT)励起状態からの発光特性を測定・評価した。その結果、錯体分子がおおよそ定量的に樹脂中に導入されること、樹脂中に導入することにより錯体が高エネルギーかつ長寿命な発光を示すことを見出した。またこの高エネルギー発光は配位子の異なる類似錯体でも同様に観測された。継続して研究を行っているポリ(エチレングリコール)ジメタクリル酸誘導体を用いた系では、これまで報告してきたルテニウム(II)錯体だけでなくオスミウム(II)ポリピリジン錯体でも同様の挙動が得られることを報告し、リジッドな媒体効果の一般性の向上ならびに今後の応用研究への展開に寄与した。さらに特異な温度応答を示す遷移金属錯体の発光特性に関する論文も発表し、これらの錯体の励起状態における周辺環境の効果に関する知見を得た。本研究では発光性遷移金属錯体の光化学物性を周辺環境により制御することを目指しており、特にリジッドな微小球状の固相媒体に錯体を導入した際の発光挙動変化に着目して研究を行った。市販のイオン交換樹脂に導入した際に一連のルテニウム(II)ポリピリジン錯体が示す発光特性を系統的に解析することによって、これらの錯体からの高エネルギーかつ長寿命な発光が樹脂内部の環境を反映したものと明らかにした。なお、研究代表者が登壇者として以上の内容を発表した日本化学会第95春季年会において、優秀講演賞(学術)を受賞した(2015年4月)。さらに新たな微小球状媒体として、ナノメートルサイズの直径を持つイオンキャリアを合成し、金属錯体を担持した試料を作製した。ナノサイズ化によってこれまでは難しかった様々な分光測定の実施が可能になり、ナノイオンキャリアに導入したルテニウム(II)やオスミウム(II)錯体が市販のイオン交換樹脂と類似した特異な発光挙動を示すこと、複数種の金属錯体を供担持するとキャリア内部で光誘起反応が発現することを見出した。遷移金属錯体の発光性の温度依存性に関連する論文も継続的に発表し、発光性金属錯体の励起状態における周辺環境の効果に関する知見を得ることができた。市販の陽イオン交換樹脂内部に導入した金属錯体の発光挙動を系統的に解析することによって樹脂内に導入した錯体の光化学物性に対する周辺環境の効果の由来を明らかにし、論文投稿に向けた成果を挙げることができた。さらに最近は、より小さいサイズの合成ナノイオンキャリアを媒体として研究を展開している。ナノ粒子化によってこれまでは難しかった様々な分光測定の実施が可能になったため、詳細な光化学物性の解明が期待されるとともに、イオン交換媒体内における光誘起反応を観測することに成功した。以上は当初の計画をよく反映した進行度であり、研究はおおむね順調に進展していると判断する。本研究は、周辺媒体という外的な要因による遷移金属錯体の新たな光機能発現を目指して実施した。主たる対象とした球状イオン交換媒体を用いた系では、前年度までに二価の陽イオンであるルテニウム(II)ポリピリジン錯体が導入されていく挙動を観測し、また導入された錯体が高エネルギーかつ長寿命な発光を示すことを明らかにした。さらに、直径200 nm程度まで微小球化したイオン交換媒体中においても類似の発光挙動を示すこと、複数種の金属錯体を共担持することにより微小球内部で光誘起反応が発現することを見出してきた。最終年度は微小球内部における励起エネルギー移動反応の挙動を実験的に観測することを目指し、微小球媒体の合成および錯体担持の条件検討および種々の分光測定を実施した。その結果、微小球内部では最大96%の効率で励起エネルギー移動反応が起こっていることを明らかにした。同程度の物質量の金属錯体を添加した均一溶液ではほとんど反応が起こらないことから、微小球内部への金属割いたの濃縮が反応効率に強く影響したものと考えられる。さらにこの共担持試料に対して時間分解発光測定を実施したところ、エネルギー供与体の光励起100 ns後までに励起エネルギー移動反応がほぼ完結していることがわかった。更なる時間分解発光測定・解析の実施により、その詳細を解明できると考える。また本研究では媒体の温度変化による遷移金属錯体の発光性制御にも取り組み、様々な温度範囲における発光性金属錯体の物性に関する知見を得ることができた。

固相媒体であるイオン交換媒体内において遷移金属錯体の三重項MLCT励起状態が高エネルギー化かつ長寿命化することを明らかにした。また、媒体内外の別の化学種との光誘起反応の発現を達成し、特に媒体内に共担持した際には極めて高効率な反応が起こることを見出した。以上より、周辺媒体とその溶質である金属錯体との相互作用を巧みに利用することにより、望みの光機能を引き出す場として利用できる可能性を見出すことができた。種々の条件により錯体を陽イオン交換樹脂内部に導入し、その導入挙動や樹脂中における錯体の光化学物性に関する知見を得た。配位子構造の異なる錯体でも同様の挙動が得られるなど、論文投稿に向けた一定の成果を挙げることができた。また既にイオン交換樹脂を用いた光誘起反応の予備的な観測に成功しており当初の計画をよく反映した進行度であるため、研究はおおむね順調に進展していると判断する。市販のイオン交換樹脂中に導入した遷移金属錯体の光化学物性に関する知見を得ることができたため、これらの結果を学術論文としてまとめる。同時にナノイオンキャリアを対象として、当該年度に観測された光誘起反応の挙動解明と異なる化合物群に対する系の拡張を目指す。平成28年度以降の所属部局における分光測定システムを構築し、目的達成に向けて研究を推進する。光化学これまでにイオン交換樹脂中に導入した遷移金属錯体の光化学物性に関する知見を得ることができたため、今後は当初の計画に従って樹脂中に導入した金属錯体による光誘起反応の観測および挙動解明を目指す。必要に応じて錯体の種類や含有量、樹脂の種類などを変化させるとともに、樹脂試料に特化させた分光測定システムを構築することにより目的達成に向けて研究を推進する。国際会議出席のための旅費に対して学内の予算支援を受けることができたため、次年度使用額が発生した。分光測定に必要な石英セルや光学部品類に並行して推進している研究予算によるものと共通して利用できるものが数多く発生したこと、また年度末あるいは年度をまたいだ物品購入に充当するために次年度使用額が発生した。分光測定システムを構築するために必要な光学部品・機器の購入により使用する予定である。樹脂試料に特化させた分光測定システムを構築するために必要な光学部品や試薬類の購入により使用する予定である。