hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DDS技術を利用した新規作用機作を有する脳アミロイドーシス治療薬の開発

当初の予定では、in vitro実験において、BBB透過性、Aβアミロイド繊維形成抑制、安全性に優れるBT-CDEを構築し、健常マウスの静脈内および鼻腔内に投与後の脳移行性、脳内分布、安全性に関する検討を行う予定であったが、in vivo実験において、Ins-BT-CDEの脳移行性が認められなかったことから、他のBT-CDEの構築を行った。その中から、SBT-CDEが、in vitroにおいて、BBBを透過すること、神経細胞に取り込まれること、またAβの繊維形成を抑制することを見出した。本研究の目的は、コレステロール低下作用およびアミロイド繊維形成抑制能を有するシクロデキストリン(CyD)/デンドリマー(CDE)結合体に脳移行性リガンドを付与した新規脳移行性CDE結合体(BT-CDEs)を構築し、新規アルツハイマー病(AD)治療薬としての可能性を明らかにすることである。平成28年度の研究実績を次に示す。(1)各種BT-CDEsの合成の前段階として、BBB透過リガンドであるインスリンとCyDとの結合体(Ins-CyD)を調製し、その構造をMALDI-TOF MSにより確認した結果、CyDがインスリン分子に1個または2個結合したIns-CyD結合体であることを明らかにした。(2)Ins-CyDのBBB透過性を検討するためには、本結合体が重篤な低血糖を示さないことが重要である。そこで、マウスに静脈内投与後の血糖値を測定した。その結果、投与後2時間において、わずかに血糖降下作用を示したものの、その効果は一過性であったことから、Ins-CyDは、重篤な低血糖を誘起しないことが示された。(4)Ins-CyDをマウス尾静脈内に投与後の安全性を血液生化学検査値を指標に検討した結果、各種血液生化学検査値は、コントロールと比較して顕著な変化は認められなかった。これらの結果より、Ins-CyD結合体は、安全性に優れる可能性が示唆された。申請書には平成28年度、シクロデキストリン/デンドリマー結合体に各種脳移行性リガンドを結合した各種脳移行性結合体(BT-CDEs)を構築し、それらの化学的・物理的性質、in vitro BBB透過性、コレステロール漏出およびAβ凝集抑制効果を、N2a細胞およびSwN2a細胞を用いて比較検討する予定と記載してあったが、実際にはBT-CDEsの前段階であるBBB透過性リガンドであるインスリンとCyDとの結合体(Ins-CyD)を調製し、その構造、in vivo血糖降下作用、in vivo脳移行性、in vivo安全性に関する検討を行った。そのため、化合物の進捗状況は遅れているものの、前段階の化合物ではあるものの、マウスに静脈内投与後の脳移行性および副作用について検討できたことは今後の研究の進捗を進めることに繋がる。これらのことを総合的に考慮して、やや遅れていると判断した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度には、平成29年度に行う予定であった検討ならびに申請時に平成30年度に実施予定であった検討を合わせて行う予定である。すなわち、平成29年度の検討から見出されたSBT-CDEを用いて、健常マウスならびにアルツハイマー病(AD)モデルマウスに静脈内および鼻腔内投与後の脳移行性・脳内分布をIVISイメージング、脳組織切片イメージング、蛍光HPLC等により評価する。また、同条件下、安全性評価として、血液生化学検査値および組織染色等により検討する。ADモデルマウスにおける脳内コレステロール、Aβ、APP、リン酸化タウタンパク質量に対するSBT-CDEの効果についてそれぞれの物質を定量することにより検討する。
ウイルス感染感受性因子としての主要組織適合抗原の研究

成人T細胞白血病ウイルス(HTLVーI)の主要感染経路は母乳を介する母子感染とされている。しかし、ウイルス・キャリヤーの母親から生まれた子供でも必ずしも血清抗体陽性とはならず、また成人T細胞白血病多発地域における乳幼児の抗体陽性率が成人の抗体陽性率と大きくかけ離れて低いという報告は、ウイルスに感染しても必ずしもただちに血清抗体陽性となるものではないことを強く示唆する。本研究は、HTLVーI感染とATL発症の動物実験モデルを確立する過程において抗体産生不応答の現象を見出し、この現象が免疫応答遺伝子産物、言い換えれば主要組織適合抗原と関連するのではないかとの作業仮説のもとに研究を進めてきた。HTLVーIの主たる標的細胞はT細胞であり、T細胞は免疫応答において主要な役割を担うところから、この抗体産生不応答性は、T細胞に発現され免疫応答に直接的に関与する主要組織適合抗原、特にクラスII抗原と関連があるのではないかと考えられた訳である。その結果、確かに何らかの遺伝形質がこの免疫不応答性と関連を持つことを示す実験的結果を得るに到ったが、主要組織適合抗原との密接な関連については否定的であった。この遺伝形質に関する研究は、今後の課題として残されることとなったものの、本研究によって血清抗体陰性のウイルス・キャリヤーが存在しうることを明らかにし、またヒトのHTLVーI感染における種々の未解決の問題を解決するための動物モデルを確立することが出来た。1.2系統(B/J系,Chbb:HM系)の近交系家兎とそのF1雑種からHTLVーI形質転換細胞株を樹立し,その組織適合抗原の解析を行った.その結果,クラスI抗原はどの株も強く発現していたが,クラスII抗原については発現している株としていない株があった.2.これらの細胞株について,新生仔家兎における白血病誘発能を検討したところ,これを誘発できる株とできない株があり,この白血病誘発能とクラスII組織適合抗原の発現の間には相関のないことが明らかとなった.3.Chbb:HM系細胞株をChbb:HM系新生仔に接種すると血清抗体陽性となったが, B/J系細胞株をB/J系新生仔に接種すると血清抗体は陽性とならなかった.また, HTLVーIキャリヤー家兎(F1)から生まれた仔兎の生後10週令における血清について抗HTLVーI抗体を調べたところ, F1あるいはChbb:HM系雄との交配の結果生まれた仔兎では血清抗体陽性家兎と陰性家兎がいたが, B/J系雄との交配の結果生まれた仔兎では血清抗体陽性家兎はいなかった.この結果から,新生仔家兎のHTLVーI感染に遺伝因子が関与していることが示唆された.感染感受性と組織適合抗原との関連については現在検討中である.前年度の研究成果から、母兎がウイルス・キャリヤーでも、その仔がすべてウイルスに感染して血清抗体が陽転するわけではなく、血清抗体が陽転するかどうかは仔兎の遺伝形質によってきまることが示唆された。本年度は主要組織適合抗原(MHA)遺伝子プローブを用いてMHAの遺伝子タイピングを行い、MHAと血清抗体陽転との関連を検討した。その結果、あるキャリヤー母獣から生まれた仔兎はすべて血清抗体が陽転し、その仔兎の中にはB/J,chbb:HM,F_1の3種のMHA型が含まれていたこと、また、別のキャリヤー母獣から生まれた仔兎の中に血清抗体が陽転したものとしなかったものがいたが、いずれも同じF_1型MHAを持っていたことが明らかになり、MHA型と血清抗体の陽転には密接な連関はないと結論された。キャリヤー母獣から仔兎へのウイルス感染条件は整一化させることが出来ないので、同一のHTLVーIトランスフォーム細胞を同一量で新生仔兎に接種し、血清抗体の陽転化を検査した。その結果、B/J系ウイルス産生細胞を、B/J遺伝形質をもつ新生仔に接種した場合にはウイルス感染が成立しているにも拘らず血清抗体が陽転しないことが明かとなった。

この際接種に用いたウイルス産生細胞株のla抗原(クラスII MHA)は陽性であっても陰性であっても血清抗体は産生されず、この結果からもMHAと抗体応答性は密接な連関がないと考えられていた。しかし、B/J系家兎の持つ何らかの遺伝形質が抗ウイルス免疫不応答性と関係していることが明らかになった。以上のように、HTLVーIの感染とそれに対する免疫不応答性には何らかの遺伝形質が関与することを実験的に示すことが出来たが、主要組織適合抗原との関連については否定的であった。
マルチバンドギャップ半導体のバンド構造制御と高効率太陽電池の作製

太陽電池は燃料を必要とせず、太陽光を照射するだけで半永久的に利用できるため、身近な電力源としての役割は大きい。しかし現在実用化されているSi系やCuInGaSe(CIGS)系半導体太陽電池の効率は十数パーセントであり、さらなる高効率化は必須である。禁制帯中に中間バンドをもつマルチバンドギャップ半導体では中間バンドを介して光を吸収し自由キャリアを生成できる。本研究では、2.26eVの禁制帯幅をもつZnTeに局在準位を形成する酸素(O)を添加し、局在準位を高密度化して中間バンドを制御する。そしてZnTeO混晶を光吸収層をとするマルチバンドギャップ半導体太陽電池を作製することを目的とする。ZnTeO混晶はZnTeを母体とするマルチバンドギャップ半導体であるが、O原子を取り入れることが困難である。その理由はZn-TeとZn-Oの結合長が25%程度異なり、結晶内の歪エネルギーが高くなるかである。これを緩和するために硫黄(S)を介した結合を作ることでO原子の取り込み確率の増加を目指した。今年度はS原料として蒸気圧の高いSではなく、ZnS化合物を利用してS組成を制御することができた。真空中で原子を供給して成長する分子線エピタキシー(MBE)では、蒸気圧の大きなS単体よりもSの化合物であり不純物を含まないZnSを原料として利用することでS組成の制御に成功した。ZnSTeO混晶は4元混晶であるため、各組成比を求めることは困難である。今後は2次イオン質量分析(SIMS)などを用いて組成比を調べる。体調不良により年度の途中で研究が続行できなかったため。
環状ヌクレオチドによる細胞機能制御機構

環状AMPを介する細胞機能調節はAキナ-ゼ活性化による機能蛋白質リン酸化を介するタンパク構造変化によって行われる。心筋細胞においてはイソプロテレノ-ルとBay k 8644によるリン酸化はCaチャンネルの開口確率に対して異なった様式で作用することが示された(大地)。多田はAキナ-ゼによるホスホランバンを介するSRのCaポンプ調節機構を遺伝子工学的手法を用いて分子レベルにおいて解析した。Aキナ-ゼ活性化は心筋細胞クロス・ブリッジ・サイクリングには影響を及ぼさない(栗原)。また、胃平滑筋においても環状AMPはCa感受性減少効果をもつ(大賀)。一方、細胞レベルにおける環状AMPの意義は現在の大きな研究課題である。環状AMPはアデニル酸シクラ-ゼで生成され、ホスホジエステラ-ゼ(PDE)で直ちに加水分解されるので、intactな細胞内における環状AMPレベルは、局所的にも時間的にもダイナミックに制御されている。環状AMP加水分解酵素(PDE)には4つのアイソエンザイム(IE)が存在する。PDE阻害薬は少なくとも二つの修飾様態で機能を調節する。すなわち、薬物による直接的強心作用とβー刺激による作用に対する増強効果である。ラット心室筋においては、異なったIEがこれら二つの調節機構に関与している(遠藤)。また、βー刺激による環状AMP蓄積と機能調節に関しても新しい受容体サブタイプの存在が提唱されるに至っている(平)。これらの研究結果は、intact心筋細胞内における環状AMP代謝は特定のコンパ-トメントにおいて微妙に調節されていることを示す。血管平滑筋細胞においてもホルスコリン、ノルエピネフリンと新しいPDEーIII阻害薬E1020を用いて同様の結果が得られた(唐木)。これらのコンパ-トメントにおける環状AMP代謝酵素に選択的に作用することによりし、疾患治療に寄与する薬物を開発することが可能であろう。
ドイツ啓蒙主義の社会・文化史的研究

平成12年度は、18世紀ドイツ社会の基盤に存在した様々なサークル、フリーメーソン結社ユダヤ人コミュニティについて資料の収集・分析を行った。これらの団体あるいは結社は,ドイツ諸領邦に人間精神にかかわる道徳の改良と社会にかかわる制度や体制の改革という面で少なからぬ影響を及ぼした。言語協会をはじめとする文芸サークルはドイツ市民階層の教養と教育の分野に、またドイツ各地に多く結成されたフリーメーソンロッジの組織は社会の反映であり、市民的理性的国家形態の理想像の確立に寄与することになった。しかし一方、これらフリーメーソンロッジとユダヤ人コミュニティの関係は、18世紀ドイツ啓蒙主義の実際の性格を反映している。ドイツ啓蒙主義の合理主義は人間精神の分野で、とりわけ宗教・神学において論争を呼び起こしを実り多き成果をもたらしたが、市民階級の要求を政治・経済・精神の分野で社会制度的に保障することはなかった。これがフランスやイギリスとの違いを際立たせている。本年度は、18世紀ドイツの精神史研究に重要なスピノザ思想についての体系的研究書Studia Spinozana 12巻をはじめ、歴史的概念の解説書であるGeschichtliche Grundbegriffe 9巻など貴重な研究図書を入手することができた。また、ドイツ・ヴォルフェンビュッテルにある18世紀ヨーロッパ研究所、有数の蔵書数を誇るカール・アウグスト公図書館、レッシング研究所に資料の収集に出かけ、所長のK.ツォイヒ氏ら多くの研究者と意見を交換し、また同所で開催されたシンポジウムにも参加することができた。これによって、研究も進み2年間で5本近い論文を執筆することができた。今後も資料の分析・研究を通して成果を順次発表していくつもりである。同時に、収集した研究資料をデータベース化して公開し、多くの研究者の閲覧に供するつもりでいる。平成11年度は、日本においてほとんど入手不可能であった歴史・思想関係の貴重な復刻出版物、例えば、18世紀の半ばのドイツ社会を映し出している道徳週刊誌『Der Gesellige』3巻本やマイクロフィルム化された18世紀プロイセンの『宗教勅令集』(Religionsedikt)などを入手できた。また、京都大学図書館所蔵の文献についても十分とは言えないが検索することができた。本年度は、また内地研究員として、ドイツ啓蒙主義の社会的歴史的研究方法を慶應義塾大学西洋史学科において修得することができた。研究資料と研究方法の点で、得られた実り多い成果をもとに入手文献の基礎的分析作業と研究とを進め、結果の一つを論文にまとめることができた。本年度は、日本国内にて入手可能な貴重な研究資料を収集することと研究方法に新たな視点を導入することを主要な目的としていたが、この点で所期の目的を十分に達成することができた。研究計画の2年目にあたる平成12年度においては、さらにドイツの研究機関や研究者に、日本において入手が困難な資料の照会を行うとともに、ドイツへ出張し、コピーなどによる資料の収集計画も立てている。さらに、この機会に関連する学会・研究会へ出席し、ドイツ人研究者らとの意見交換も考慮している。これら収集資料を文学・宗教・哲学・法・政治などジャンル別に整理し、ドイツ啓蒙主義を社会の歴史と精神の展開史を踏まえ総合的に研究する。たとえば『18世紀ドイツのユダヤ人公民権の研究』など、社会と文化の双方にまたがる視点から分析・研究を試みる。18世紀ドイツ啓蒙主義が有する多様な社会・文化的性格を検証し、研究成果を順次公表していく。平成12年度は、18世紀ドイツ社会の基盤に存在した様々なサークル、フリーメーソン結社、ユダヤ人コミュニティについて資料の収集・分析を行った。これらの団体あるいは結社は、ドイツ諸領邦に人間精神にかかわる道徳の改良と社会にかかわる制度や体制の改革という面で少なからぬ影響を及ぼした。

言語協会をはじめとする文芸サークルはドイツ市民階層の教養と教育の分野に、またドイツ各地に多く結成されたフリーメーソンロッジの組織は社会の反映であり、市民的理性的国家形態の理想像の確立に寄与することになった。しかし一方、これらフリーメーソンロッジとユダヤ人コミュニティの関係は、18世紀ドイツ啓蒙主義の実際の性格を反映している。ドイツ啓蒙主義の合理主義は人間精神の分野で、とりわけ宗教・神学において論争を呼び起こしを実り多き成果をもたらしたが、市民階級の要求を政治・経済・精神の分野で社会制度的に保障することはなかった。これがフランスやイギリスとの違いを際立たせている。本年度は、18世紀ドイツの精神史研究に重要なスピノザ思想についての体系的研究書Studia Spinozana 12巻をはじめ、歴史的概念の解説書であるGeschichtllche Grundbegriffe 9巻など貴重な研究図書を入手することができた。また、ドイツ・ヴォルフェンビュッテルにある18世紀ヨーロッパ研究所、有数の蔵書数を誇るカール・アウグスト公図書館、レッシング研究所に資料の収集に出かけ、所長のK.ツォイヒ氏ら多くの研究者と意見を交換し、また同所で開催されたシンポジウムにも参加することができた。これによって、研究も進み2年間で5本近い論文を執筆することができた。今後も資料の分析・研究を通して成果を順次発表していくつもりである。同時に、収集した研究資料をデータベース化して公開し、多くの研究者の閲覧に供するつもりでいる。
遠隔学習モデルの最適化に関する実証的研究

本研究では、主として成人(特に中高年層)を対象とした生涯学習におけるインタラクションデザインの見地から、遠隔学習のあり方を検討することを目的に、(1)既存遠隔学習(eラーニング)システムの事例について、コンセプト、教育方法、技術的基盤、発展性、学習支援、成果、受講者間インタラクション、人材育成への寄与など、遠隔教育ならびにバーチャルクラスルームの設計・運営・効果・評価に関係する諸要素について調査した。(2)遠隔学習システム(eラーニング)の類型化とモデル化を行った。(3)メディアコミュニケーション機能、学習コンテンツ、インタラクションスタイルなどを基軸にしたヒューマンインタフェースデザインを試み、遠隔学習システムをプロトタイピングした。(4)インターネット市民塾エンジンによるeラーニングシステムをプロトタイピングし、大学教育環境ならびに地域生涯学習環境の中で、実際のコンテンツをもとに実験的利用を試みた。また、これらに関連して、(5)テレビ会議システムの実際的場面(沖縄-徳島間、ホノルル-徳島間、高知-富山-ニューヨーク-徳島間)での実験的利用を試みた。(6)関連調査として、各地(沖縄、広島、香川、愛媛、高知、徳島など)の市民生涯学習状況ならびに市民ネット、シニアネットなどの活動状況について資料収集した。(7)衛星を用いた放送型遠隔教育システムなどについて資料収集を行なった。これらの結果より、生涯学習における遠隔学習にあっては、(1)対話機能(教員と受講生、受講生同士)、(2)学習成果の評価と即時的フィードバック、(3)受講者の情報リテラシー支援、(4)教員の教材電子化と受講生管理支援などの側面から、各種チューニング(最適化)の必要性が明らかとなり、これらについて考察した。本研究では、主として生涯学習とインタラクションデザインの見地から、(1)現在各地で運用中の遠隔学習システムをサンプリングし、コンセプト、教育方法、技術的基盤、発展性、教育プロバイダの行動と満足度、学習者の行動と満足度、教育学習成果、教育プロバイダー受講者間インタラクション、人間形成への遠隔教室機能など設計・運営・効果・評価に関係する諸要素を洗い出す。(2)各種遠隔学習システムの類型化とモデル化を行う。(3)メディアコミュニケーション機能、学習コンテンツ、インタラクションスタイルの3つを基軸にヒューマンインタフェースデザインし、遠隔学習システムをプロトタイピングする。(4)プロトタイプシステムを大学教育環境、ならびに地域生涯学習環境(インターネット市民塾など)の中で、実際のコンテンツをもとに実験・評価することが目的である。本研究遂行のため、本年度は、1.テレビ会議機能等を備えたサイバー共同研究ラボを構築するため、市販あるいは無料配布されているテレビ会議システムを3機種とりあげ、沖縄-徳島間、そして、ホノルル-徳島間で実験的利用を試みた。2.遠隔学習システムに関連した調査として、全国各地(沖縄、広島、香川、愛媛、高知、徳島など)の生涯遠隔学習センターなどにおける市民生涯学習状況ならびに市民ネット、シニアネットなどの活動状況について訪問インタビュー調査を行い資料収集した。3.遠隔学習システムの分類とモデル構築のため、(1)インターネット型遠隔教育システム、(2)地上波や衛星を用いた放送型遠隔教育システムなど主要な隔学習システムの諸要素について、資料収集を行なった。4.遠隔学習システムのプロトタイピングとして、インターネット市民塾エンジンによるeラーニングシステムを用いて、ヒューマンインタフェース設計案を検討した。また、大学教育環境、地域生涯学習環境(インターネツト市民塾など)の中で、実際のコンテンツをもとに、実験的利用を一部実施した。

(3)メディアコミュニケーション機能、学習コンテンツ、インタラクションスタイルなどを基軸にしたヒューマンインタフェースデザインを試み、遠隔学習システムをプロトタイピングした。(4)インターネット市民塾エンジンによるeラーニングシステムをプロトタイピングし、大学教育環境ならびに地域生涯学習環境の中で、実際のコンテンツをもとに実験的利用を試みた。また、これらに関連して、(5)テレビ会議システムの実際的揚面(沖縄-徳島間、ホノルル-徳島間、高知-富山-ニューヨーク-徳島間)での実験的利用を試みた。(6)関連調査として、各地(沖縄、広島、香川、愛媛、高知、徳島など)の市民生涯学習状況ならびに市民ネット、シニアネットなどの活動状況について資料収集した。(7)衛星を用いた放送型遠隔教育システムなどについて資料収集を行なった。これらの結果より、生涯学習における遠隔学習にあっては、(1)対話機能(教員と受講生、受講生同士)、(2)学習成果の評価と即時的フィードバック、(3)受講者の情報リテラシー支援、(4)教員の教材電子化と受講生管理支援などの側面から、各種チューニング(最適化)の必要性が明らかとなり、これらについて考察した。
植物レオウイルスの虫媒性に関与する遺伝子の分子生物学的解析

植物レオウイルスの3つのサブグループを各々代表するイネ萎縮ウイルス、イネ黒条萎縮ウイルス、イネラギッドスタントウイルスのゲノム構造を解析し以下の点を明らかにした。1)イネ萎縮ウイルス全セグメントの3′末端領域と、S312の5′末端領域、およびS9とS10の全塩基配列を決定した。2)イネ黒条萎縮とイネラギッドスタントウイルスの各々S9、10の全塩基配列を決定した。3)イネラギッドスタントウイルスのmRNAのキャップ構造を同定した。以上の結果から以下の結論を得た。イネ萎縮ウイルスのS312の両末端塩基配列の解析から逆向きの繰返し配列が見出された。この構造は、イネ黒条萎縮ウイルスS10やイネラギッドスタントウイルスS9にも存在し、この構造がウイルスの複製に重要であろうと思われた。更にイネ萎縮ウイルスの5′末端には、5′GGUAAA...又は5′GGCAAA...の、そして3′末端には...UGAU3′又は...CGAU3′の共通保存配列を見出した。これらの配列は同一サブグループに属するwoundtumorvirusの共通保存配列である5′GGUAUU......UGAU3′と類似又は同一の配列であり、両ウイルスの近縁関係が分子レベルで初めて明らかとなった。またイネ黒萎縮ウイルスやイネラギッドスタントウイルスの塩基配列より予想される共通保存配列とは、明らかに異っており、サブグループ間で末端構造の保存配列の異りが示唆された。1.イネ萎縮ウイルスのcDNAバンクを作成し,ゲノムセグメント9番と10番のほぼ全長のcDNAクローンを得た.9番と10番のcDNAの全塩基配列を決定したところ9番のクローンは3′末端の数塩基を欠損していたが10番のクローンはゲノムの全長をカバーしていた.両セゲメントの5′末端は, GGUAAA・・・・と6塩基にわたり共通であった.またこの配列は同じ虫媒性植物レオウイルスのwound tumorウイルスとGGUAまで共通であった.10番の3′末端は・・・・・UGAUでwound tumorウイルスのそれと同じであった.2.イネラギツドスタントウイルスのcDNAバンクを作成し,ゲノムセグメント9番のほぼ全長のcDNAクローンを得た.このセグメントのcDNAクローンの全塩基配列を決定した.cDNA制限酵素断片をプライマーとして,セグメント9番の両末端構造を解析したところNNAUAAA・・・・GAAUNであった.この配例は,イネ萎縮ウイルスとATリッチな点が類似しているが同一ではなかった.3.ファルマシアFPLCシステムのモノQカラムクロマトグラフィーによるゲノム5′末端のキャップ構造Type OとType I型を迅速に同定する方法を確立した.昭和63年度は以下の実験を行なった。1)イネ萎縮ウィルスS9の全塩基配列をcDNAクローンより決定した。2)イネ黒条萎縮ウィルスのゲノムRNAよりcDNAクローンを用いてS10の全塩基配列を決定した。3)イネ萎縮ウィルス3'末端領域の塩基配列をS1S12全てのゲノムセグメントについて決定し、更に5'末端についてS3S12の塩基配列を決定した。4)イネラギッドスタントウイルスのS9の全塩基配列は、既に決定したがその配列をもとにして合成DNAプライマーを作成し、ジデオキシ伸長反応法で5'末端のキャップ構造の存在を明らかにした。以上の結果をもとにして下記の結論を得た。1)イネ萎縮ウイルスの両末端には、数塩基にわたる逆向きの繰返し配列が存在しており、この構造がウイルスの複製に重要であろうと思われた。同様の構造は、イネ黒条萎縮ウイルスS10やイネラギッドスタントウイルスS9にも存在していた。2)イネ萎縮ウイルスの5'末端には5'GGUAAA...又はGGCAAAの、更に3'末端には...UGAU3

'又は...CGAUの共通保存配列を見出した。これらの配列は、同一グループに属するwound tumor virusの共通保存配列であり、両ウイルスの近縁関係が分子レベルで初めて明らかとなった。またイネ黒条萎縮ウイルスやイネラギッドスタントウイルスの塩基配列の決定結果から予想される共通保存配列とは明らかに異なっており、植物レオウイルスの3つのグループ間で末端構造は、異なっており、グループ内では同じか類似であろうと思われた。
安定ホモトピー圏の大域的構造の研究

安定ホモトピー圏の大域的構造の理解を目標とし、素ボルディズム関手および形式群を用いて安定ホモトピー圏の代数的モデルや数論的構造について研究を行った。特にクロマチックレベルが一つずれているMoravaK理論で局所化された安定ホモトピー圏の間の関係について調べた。Devinatz,HopkinsはMorava安定化群G_nの任意の閉部分群によるMoravaE理論E』のホモトピー固定点スペクトラムを構成し、特にMorava安定化群全体によるホモトピー固定点スペクトラムが球面スペクトラムのMoravaK理論K(n)による局所化と一致することを示した。しかしながらDevinatz,Hopkinsによるホモトピー固定点スペクトラムは、ホモトピー固定点スペクトラムが持つべき性質を満たすように技巧的に構成されている。Davisはこれを本来の固定点スペクトラムの観点から見直し、副有限群作用をもつ離散スペクトラムのモデル圏の構造を用いて連続スペクトラムのホモトピー固定点スペクトラムを定義した。さらにDavisはMorava E理論のMorava安定化群によるホモトピー固定点スペクトラムの場合には、Devinatz,Hopkinsのホモトピー固定点スペクトラムと一致することを示した。安定ホモトピー圏の大域的構造の理解を目標とし、複素ボルディズム関手および形式群を用いて、安定ホモトピー圏の代数化や数論的構造について研究を行った。特に、クロマチックレベルが一つずれているモラバK理論で局所化された安定ホモトピー圏の間の関係について調べた。このモラバK理論で局所化された安定ホモトピー圏は、モラバE理論とその乗法的コホモロジー作用素のなす群であるモラバ安定化群の作用との組により近似的に調べることができる。このモラバE理論について、ホプキンス、ミラー、ゴースは厳密に可換な環スペクトラムの構造が入り、モラバ安定化群の作用は、この厳密に可換な環スペクトラムの圏における作用に持ちあがることを示した。以前の研究において、異なるクロマチックレベルに対応するモラバE理論E_nとE_<n+1>をつなぐスペクトラムBを構成していた。今年度の研究ではスペクトラムBには.E_nとE_<n+1>における厳密に可換な環スペクトラムの構造と相容れる形で厳密に可換な環スペクトラムの構造が入ることを示した。また、スペクトラムBの係数環π_*Bと二つの異なるモラバ安定化S_nとS_<n+1>を用いることにより、有限スペクトラムXのモラバE_<n+1>理論とその乗法的コホモロジー作用素の情報からXのモラバE_n理論とその乗法的コホモロジー作用素の情報が回復できることを示した。また、スペクトラムBの性質についてログネスによる厳密に可換な環スペクトラムの立場から考察し、スペクトラムBのモラバE理論EnおよびE_<n+1>を用いた記述を得た。
動的化学に立脚した超分子錯体システムの創製

本研究は、自己集合情報を内包した有機分子を合理設計し、金属イオンの特性を駆使した10 nmサイズの多成分系超分子の構築法を確立し、これらを「エネルギー変換」・「運動変換・伝播」・「物質変換・輸送」といった複合機能を有する超分子錯体システムに発展させることを目指した。その結果、複数の異なる基質分子(反応性有機分子、金属錯体等)の精密配列や変換反応を可能とする超分子反応場を構築し、分子配列の動的過程を世界で初めて観察することに成功した。また、金属イオンの自在配列、光エネルギーを用いた回転運動伝播制御、光駆動型多電子反応のための新しい超分子構造・機能モチーフの創出を達成した。当該年度は、以下の超分子錯体の合成および構造・機能解析を行った。(1)人工生体高分子や合成配位子を用いる金属配列制御システム:金属錯体型人工DNAをカーボンナノチューブのギャップに固定し、一分子の電気伝導性を測定した。その結果、ヒドロキシピリドン-Cu(II)塩基対を一つ含むオリゴDNAは、天然の塩基対に匹敵する伝導度を示したが、Cu(II)イオン非存在下では検出限界以下であった。Cu(II)の数が増えると伝導度は高くなる傾向が見られた。現在、蛋白質との共結晶化による構造決定を検討中である。(2)超分子カプセルや大環状化合物を用いた動的空間制御システム:アニオンゲストを認識するさまざまなカプセルあるいはかご型分子の合成に成功した。例えば、両端に二つのPt(II)中心をもつかご型分子は、錯体間の静電相互作用を利用して、内部に三つのPt(II)を配列することが可能であり、世界初のディスクリートなマグナス塩の単離と構造決定に成功した。今後、物性評価を行う。(3)分子運動の連動システム:以前に当研究室で開発した金属錯体型分子ボールベアリングを基本骨格として、連動型および非連動型ダブルボールベアリング、ロタキサン構造と連結した回転・直進連動型分子クランクの合成に成功した。これらの溶液中の分子運動の詳細を各種NMR測定により明らかにし、一部の分子については、X線構造解析により結晶構造を決定した。現在は、長距離運動伝搬を目指した連動型分子ギアの構築を進めている。当該年度は、以下の超分子錯体の合成と構造・機能解析を行い、超分子システムの構成要素の多様化を図った。(1)人工生体高分子を用いる金属配列制御システム:前年度までに、DNA二重鎖に金属イオンを配列する手法、およびDNAの導電性に対する金属錯体型塩基対の効果を明らかにした。当該年度は、分岐型金属ワイヤーを構築することを目的とし、三叉路型DNAの交差部分に金属錯体を導入する方法を確立した。各鎖に導入された三つの2,2'-ビピリジンがNi(II)錯体を形成することにより、三叉路型構造が著しく安定化された。また、ヒドロキシピリドン型ヌクレオチド三リン酸が天然のDNAポリメラーゼの基質になり、鋳型DNA上で酵素によるDNA伸長反応が可能になった。この結果は、長鎖DNAの構築につながるものである。(2)合成配位子を用いる金属配列制御システム:両端に単座配位子を持つ湾曲型合成配位子を合成し、そのPd(II)およびPt(II)錯体がかご構造を形成することを見出した。その内部空間は、アニオン分子や金属錯体の配列場を提供する。(3)超分子カプセルや大環状化合物を用いた動的空間制御システム:亜鉛ポルフィリンに四つのビピリジンを導入した配位子は、亜鉛イオンの存在下、対称性の低いかご型錯体を構築することを見出した。このホスト分子は、様々なゲスト分子を非対称な形で取り込むことが明らかになった。(4)分子運動の連動システム:ランタン型Rh(II)二核錯体を鋳型とし、四つの歯車状トリプチセンカルボキシレートを配列させ、回転運動が連動するシステムを構築することに成功した。温度可変NMR測定により、Rh(II)-Rh(II)軸方向の二つの配位子を変えることにより、錯体の色は著しく変化し、回転運動にも大きな影響があることが見出された。外部刺激による回転運動制御に展開しつつある。超分子機能は、「要素」の精密合成と「結合」の定量的設計により創出される。本研究は、複数種の「要素」を合目的的に配列し、それらを形成する多様な「結合」を動的制御し、高い分子連携機能を構築する手法を確立することを目的とした。平成24年度の実績を以下に示す。【人工生体高分子や合成配位子を用いる金属配列制御】これまでの二重鎖および三重鎖の金属錯体型DNAに加えて、本年度は、三叉路型DNAの交差部分に金属錯体を導入することに成功した。三叉路構造は著しく安定化され、金属中心のキラリティーが誘起された。

本成果は現在、分岐型金属配列に展開中である。また、両端に正電荷を帯びた金属中心を持つかご型錯体の内部に正負の電荷を持つ白金錯体を交互配列させ、白金5個が積層したマグナス塩分子合成に成功した。電荷相互作用により、金属の数と種類を制御した最初の金属配列法である。【超分子カプセルや大環状化合物を用いた動的空間制御】亜鉛ポルフィリンのメソ位にビピリジンを導入した配位子と亜鉛イオンを用い、六つの亜鉛ポルフィリンから成るナノカプセルの合成に成功した。本カプセルは、高平面性分子を選択的に包接することができることを見出した。現在、光駆動型の多電子機能を検討中である。【分子運動の連動制御】橋頭位にリンと窒素を持つトリプチセンを用い、二分子のトリプチセンがシス配位した白金錯体を合成し、結晶構造や溶液内構造を明らかにした。この白金錯体は光照射により、シス型がトランス型に異性化する。二つのトリプチセンはシス型においてのみ構造的に噛み合うため、本錯体は光誘起型の運動伝達のOn-Offシステムであると言える。また、ランタン型ロジウム二核錯体に四つのトリプチセンカルボン酸が配位した歯車型錯体の構築に成功した。ロジウムのアキシャル配位子の種類により回転速度が変わり、回転速度と可視吸収波長の間に相関があることを見出した。本研究は、「要素」のヘテロ集積とそれらを有機的につなぐ「結合」の動的過程を緻密にコントロールすることにより、新しい超分子機能を構築することを目指した。以下に、各項目毎に今年度達成した主な研究成果をまとめる。【多孔性超分子結晶中の動的過程の解明】大環状Pd(II)三核錯体が自己集合して形成されたナノチャネル結晶は、鏡像体関係にある5対のゲスト分子結合部位を持ち、数百種類の分子やイオンの位置選択的結合を明らかにした。この過程には、ゲストのチャネル内の拡散および吸脱着が含まれるが、今回、温度制御を駆使した単結晶X線構造解析により、分子が特定のポケットに結合するまでの過程をスナップショット観察することに世界で初めて成功した(Nat. Chem.に発表)。本成果は、分子配列過程のみならず、反応の設計や機構解明に大きく貢献することが期待される。【回転運動制御が可能な分子機械の構築】平面4配位型白金イオン上にトリプチセン型回転子を二つ結合させ、光と熱の刺激によりシス型(噛み合い型)とトランス型(非噛み合い型)の可逆的に制御することに成功した(論文準備中)。また、ロジウム二核錯体上に四つのトリプチセン型回転子を環状に配列させ、分子内で噛み合ったギアシステムを合成した。両側のアキシャル位の配位子のタイプを立体的あるいは電子的に変えることにより、回転運動速度が著しく変化し、それに伴い錯体が示す色も劇的に変化した。このような分子運動速度と色が対応する分子システムの前例はない(論文準備中)。【大環状金属錯体の分子捕捉能の可逆制御】Ag(I)二核中心を結合部位とする環状ホスト化合物を合成し、その二点分子認識能を明らかにした(JACSに発表)。ホストのアントラセン骨格の酸素分子付加機能を利用して、ゲスト分子の捕捉と放出過程を可逆的に制御することに成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。化学26年度が最終年度であるため、記入しない。
Φ粒子の崩解に対する核物質効果の測定(技術開発)

Φ粒子の核物質中の崩解を電子陽電子対の検出により測定することにより、素粒子のカイラルシンメトリーの破れに関する重要な知見が得られると考えられている。本研究ではこの実験のための実験技術の開発を行った。電子対の運動量を測定するためのドリフトチェンバーとしてセラミックプリントサ-キットボードを利用した、新しいタイプの構造を考案し、試作及びテストを行った。これにより、基本的な動作が確認され、ワイヤーをこれまでのチェンバーにくらべてはるかに高密度で配置し、かつまた配線上の困難をとりのぞく事ができる事が分った。現在すでに実験で使用するものの一部セクターをテストするべく、次の試作を行っている。この技術が確立すると、高計数率用のチェンバーの製作が飛躍的に容易になると考えられる。本研究では又、検出器で同定された電子陽電子対からΦ粒子を選択的に抽出するための高度なトリガーロジックが必要となる。本研究費により、設計のための計算環境を整備し、デザインを行った。結論として、このトリガーはFPGA(Field Programable Gate Array)の代表的な機種である、LATTICEとXLINKSを組みあわせて作成する事が可能である事が分った。基本設計を終え、現在は実機製作の為の配線図をおこしている。同時期に平行し、電子同定のためのカウンターのR&DEもすすめてきた。実験はH7年3月14日の高エネルギー研究所のPACにおいて採択され、実行へのスタートをきった。これまでの研究成果は、H7年春の日本物理学会において報告される。
光電析による電極触媒合金粒子の高分散固定

メタンの電気化学的酸化反応に高活性をもたらす固体酸化物燃料電池の燃料極作製と電極特性評価を行った。単セル性能に影響を与える電解質と空気極について最適な構成材料選択を検討した。構成金属粒子としてニッケル基合金を酸化物電解質と組み合わせ、メタン酸化に対する高活性化因子の検討、およびアノード酸化反応機構の解析を行った。メタン吸着に対する合金微細粒子の分散状態と酸化物電解質の相互作用によるメタン酸化反応活性化効果を明らかにし、メタン酸化反応機構を検討した。酸化物イオンと電子の混合伝導が燃料極サーメット構成合金粒子との相互作用によって、メタン酸化反応活性を高める機構を明らかにした。本研究では、「光電析処理を用いた電極触媒合金粒子の高分散固定によりメタン直接酸化を可能にする反応活性サイト形成」を目的としている。この目的達成により固体酸化物燃料電池(SOFC)におけるメタン直接利用を可能にし、二酸化炭素排出量の抑制と発電効率の向上に寄与できる。当該年度において、SOFC電解質粒子表面に対して、光電析法によりニッケル及びニッケル-コバルト合金粒子が微細に分散析出(高分散固定)した試料作製を試みた。光電析反応における金属・合金粒子に析出形態観察を、高分解能走査電子顕微鏡及び透過電子顕微鏡を用いて行った。その結果、光電析反応では金属酸化物(CeO_2系)電解質粒子表面のエッジ部及びコーナー部に優先的に金属・合金微粒子が結晶成長することを見出した。この観察結果に基づき、光照射で生成したホールと電子の電荷分離が光伝導性を有する金属酸化物結晶粒子表面の特定部位で効率的に起こるメカニズムを提案した。SOFC単セルの燃料極として最適な光電析条件の探索を行うとともに、ニッケル-コバルト固溶体酸化物を出発原料として作製したニッケル-コバルト合金の微細粒子が金属酸化物電解質粒子に対して均一分散したサーメット燃料極をもつSOFC単セルの発電特性評価を行った。この発電特性評価により、CeO_2系電解質を用いたサーメット燃料極におけるニッケル-コバルト合金微細粒子の均一分散が、メタン燃料に対する電気化学的酸化活性を向上させることを示した。メタン直接酸化活性を高める酸化セリウム系燃料極として、微細Ni金属粒子が分散した構造をもつNi-(CeO2)1-X(SrO)X(Ni-SrDC)サーメット燃料極に着目した。試料作製は固相反応法を用いCeO2粉末とSrCO3粉末を混合した粉末を高温焼成し、(CeO2)0.95(SrO)0.05(5 mol%SrDC)の固溶体単相であることを、粉末X線回折法により確認した。発電特性に対する比較試料のCeO2粉末も同条件で焼成し、ほぼ同一の微細組織を有するNi-CeO2燃料極を用いた単セル(Ni-CeO2セル)とNi-5 mol%SrDC燃料極を用いた単セル(Ni-5 mol%SrDCセル)について、メタンに対する発電特性の比較を行った。その結果、Ni-5 mol%SrDCセルの方がNi-CeO2セルよりも高い電流密度を示し、燃料メタン供給に対する発電性能の長時間安定性も高いことを見出した。アノード過電圧測定および交流インピーダンス測定による各抵抗成分分析より、時間経過に伴う反応抵抗の増加およびオーミック抵抗の増加に対する抑制効果を確認した。アノードにおける分極抵抗の逆数(Rp-1)に対するアレニウスプロット比較からNi-CeO2セルとNi-5 mol%SrDCセルでの燃料極反応機構が異なることを示し、ガスクロマトグラフによる生成ガス分析の結果のCO生成量の違いからNi-5 mol%SrDCにおいて、メタン部分酸化反応が優先的に進行することを明らかにした。以上の結果は、SrOがCeO2に固溶することにより、酸化物イオン導電率の向上によるメタンへの酸化物イオン供給の効率が向上し、SrOを添加したことによるメタン強吸着の抑制および生成したCOの脱離がメタン熱分解による炭素析出を抑制したと考察した。サーメット燃料極における微細Ni金属粒子のサイズならびに分散度の発電特性に及ぼす効果について検討を進め、Ni基の微細合金粒子がサーメット燃料極においてメタン直接酸化活性を高めるメカニズム解明の基礎的知見を得た。酸化セリウム系燃料極として、Ni金属粒子が分散した構造をもつNi-(CeO2)1-X(LnxOy)X(Ni-LnDC) (Ln = Sr or Sm)サーメットの作製とアノード特性評価を行った。試薬原料を混合した粉末試料を高温焼成し、固相間反応により(CeO2)1-X(LnxOy)X固溶体試料を作製した。比較試料のCeO2粉末原料も同条件で焼成した。同一の多孔性組織を有するサーメット燃料極基質をイットリア安定化ジルコニア電解質ディスク表面に焼成法で作製した。この燃料極試料に対して、Niイオンが溶存する金属硝酸塩溶液中における紫外光照射によるこれら金属の微細粒子が析出する光電析処理を行った。

単セル(Ni-LnDCセル及びNi-CeO2セル)について、メタンに対する発電特性比較を行った。Ni-LnDCセルはNi-CeO2セルよりも高い電流密度と長時間の発電性能安定性を示した。光電析処理を行った燃料極をもつNi-LnDCセルと無処理のNi-LnDCセルでは、発電特性に顕著な差は確認できなかった。光電析による微細Ni金属粒子の低い均一分散性、及び固体電解質とNi金属粒子との活性な反応界面形成が不十分だったことが要因として挙げられる。作製試料に対して、高分解能走査電子顕微鏡観察と昇温脱離解析を行った。2次電子像観察結果より、光電析金属微粒子がLnDC結晶粒子の特定部位(エッジ及びコーナー)に数十ナノメートルサイズで選択的に存在することを明らかにした。サーメット試料粒子表面に吸着したメタン、一酸化炭素、水素に対する昇温脱離解析により、共存するNi金属粒子表面への一酸化炭素分子の吸着結合に対してLnDCが緩和作用をもたらす機構を明らかにした。以上により、Ni金属粒子の存在形態が燃料極におけるメタンのアノード酸化反応活性を支配するメカニズム解明の基礎的知見を得ることができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。材料工学26年度が最終年度であるため、記入しない。用いる金属イオン溶液、電解質粒子、及び照射光の波長や強度等の光電析反応条件が複雑なため、最適条件探索に研究時間を要しているため。当初予定していた微細な合金粒子が分散した構造をもつサーメット燃料極の作製法が困難であったため。ライトガイド機能付きの光照射装置、波長カットフィルター、及び照射強度測定装置の使用により、最適な光電析条件の探索を行う。金属イオンが溶存した溶液からの湿式の光電析法に対して、ドライな雰囲気で微細金属(合金)粒子の分散固定が可能なプラズマスプレー法を併用する。これにより、湿式法と乾式法の両者の金属粒子分散固定法によるサーメット燃料極を用いることができる。最適な光電析条件が確定した後に、単セルでの発電性能評価及び作製サーメット燃料極材料の分析評価に必要な実験機器類や消耗品に対して、経費使用を行う。微細金属(合金)粒子の作製に関する実験装置の仕様が確定しなかったため。必要とするアタッチメント装置の仕様がほぼ確定したことから、この仕様に沿った製品・部品を購入する。
消炎現象の学理に関する基礎的研究

火炎解の存在領域を調べる通常の消炎解析に加えて,火炎解の安定性解析を広い範囲で実施した。これによって,定常解が存在しなくなることによって起こる消炎現象だけではなく,定常解は存在するが,解自体が不安定化することによっても消炎が起こりうることを示す目的で研究を行った。実験によって観察された火炎の摂動現象および消炎挙動を詳細に観察し,この結果と素反応数値計算の結果を比較した。火炎の定常解を求めるにあたってはすでに実績のある素反応数値計算コードを用い,安定性解析については新たに開発した非定常コードを用いた。あらかじめ定常解の得られている領域に対して温度の擾乱を与え,火炎の応答を時間的に追跡する手法で安定性解析を行った.実験にはメタン・空気予混合火炎(ルイス数約1)およびプロパン・空気予混合火炎(ルイス数約1.8)を用いた。高ルイス数における対向流双子火炎の実験で観察された消炎挙動は,火炎の定常解の存在する範囲でおこり,火炎解が不安定化することによって起こったことを示唆した。この件については数値計算による安定解析が必要であるが,素反応数値計算が膨大であるため,現在は懸案となっている。このほか,安定性解析によって数値的に得られた火炎の振動現象は,実験によって得られたメタン・空気予混合双子火炎の振動現象と非常に良く一致した。また,数値的にも火炎のリミットサイクル様の応答が見られ,火炎の定常的な摂動現象と非常に良く一致した。火炎のカオスへの遷移は未確認であるが,数値計算結果に種々の不安定現象がみられ,今後,詳細な研究が必要である。本研究の目標は,火炎解の安定性解析を実施することによって,定常解の存在領域からはずれる消炎現象だけではなく,定常状態の不安定化によって振動や消炎が起こることを示すことにある.これまでに実施した消炎実験の過程で見いだした火炎の振動現象を,素反応数値計算コードで再現し,その機構を明らかにする.初年度である今年度は,定常解ソルバによって実験条件に相当する定常解を見いだし,非定常コードの開発へと進めて,火炎の過渡的な応答を調べている.当初の予定通り,平成12年度の安定性解析に備える体制を整えた.燃焼器壁等への損失や消炎直前における振動現象のメカニズムが同一のものと見られる一方,異なる輸送形態に起因する振動現象が起こる可能性があり,また消炎についてもその可能性があるものと考える.火炎解の存在領域を調べる通常の消炎解析に加えて,火炎解の安定性解析を広い範囲で実施した。
マウスヘルペスウイルス68初感染マウスに生じる肝炎における腸内細菌の役割の解析

Epstein-Barr virus (EBV)は伝染性単核球症(IM)を起こす.IMは高頻度に肝炎を伴い稀に重篤化する.EBV肝炎の発症機序を解明するため,申Murine herpesvirus 68 (MHV68)感染マウスを用いた解析を行った.しかし腸内細菌が肝炎を引き起こす機序や原因腸内細菌種・産物は未だ不明である.本研究の目的は,MHV68肝炎の発症における腸内細菌の役割を解析し原因細菌及び原因産物を同定することである.本研究の完成はこれまで不明であったEBV肝炎の発症機序の解明の一助となるものであり,将来のEBV肝炎の予防法・治療法の開発に寄与すると考えられる.Epstein-Barr virus (EBV)は伝染性単核球症(IM)を起こす.IMは高頻度に肝炎を伴い稀に重篤化する.EBV肝炎の発症機序を解明するため,申Murine herpesvirus 68 (MHV68)感染マウスを用いた解析を行った.しかし腸内細菌が肝炎を引き起こす機序や原因腸内細菌種・産物は未だ不明である.本研究の目的は,MHV68肝炎の発症における腸内細菌の役割を解析し原因細菌及び原因産物を同定することである.本研究の完成はこれまで不明であったEBV肝炎の発症機序の解明の一助となるものであり,将来のEBV肝炎の予防法・治療法の開発に寄与すると考えられる.
工学実験の教材としてのオゾナイザの作製と環境学習への支援法の開発

本研究では,学生実験の教材用のオゾナイザの作製と生成されたオゾンを利用することを通して環境学習を効果的に推進する方法を確立することにある。教材用のオゾナイザの作製とその特性試験やオゾンによる脱臭や脱色の実験により,環境改善に役立つ装置としてのオゾナイザの有効性を理解できることを目指した。オゾナイザは無声放電タイプと沿面放電タイプの2種類を学生実験用教材としての視点から作製し,ガス導入口及びオゾンガス取り出し口を含め,すべて分解可能な構造とした。電極には導電性透明電極やメッシュ金属など新しい電極材料を活用することで,放電の様子を直接観測できるようにした。オゾンの利用実験として,脱色装置を作製し,色素を入れた水の中にオゾンガスをバブリングして,その反応過程の観測ができるようにした。オゾナイザの構造を理解することにより,自由なデザインが描けるようになる為,学生達が創造性の高い装置を設計・製作する様子が伺えた。装置の電気工学的原理を理解して,より安定したきれいな放電を作る工夫が見られた。また,オゾナイザの放電領域を直接観測できる構造にしたことで,無声放電と沿面放電の放電形態の違いを学ばせることができた。オゾナイザ運転時の電流波形の観測や放電電力の測定を通して,高電圧工学の基礎を習得させることができた。また,オゾン濃度の測定やオゾン収率の計算及び脱色実験を通して,環境問題について電気工学の必要性を伝えることができる実験内容となった。
抗癌薬や遺伝子の空間的・時間的分布を制御する肝臓表面適用製剤の開発

肝臓表面からの吸収を利用して、抗癌薬や遺伝子の精密な肝臓内挙動を可能とする肝臓表面投与製剤の開発のための基礎的段階として、抗癌薬5-fluorouracilや高分子化合物FITC-dextranをモデルとして、肝血流や吸収促進剤の薬物の肝臓内動態に及ぼす効果、さらに癌モデル動物での動態や遺伝子治療に対する基礎知見を明らかにした。特に、血流を抑えることにより、肝臓内局所への薬物分布を高められることを証明した。今年度は、抗癌薬や遺伝子の空間的・時間的制御を可能とする肝臓表面投与製剤の開発のための基礎的段階として、抗癌薬5-fluorouracil(5-FU)をモデルとして、以下のことを明らかにしている。1.円筒状のガラス製拡散セルを用いて5-FUをラットの肝臓表面へ投与したところ、360分までに投与量の約70%が一次速度式に従って吸収された。また、5-FUの肝臓表面からの吸収速度について、これまでに検討されたモデル薬物と比較したところ、見かけの透過係数Pappと分子量の平方根の逆数との間に高い相関性が得られた。2.腫瘍細胞としてwalker256ラット乳癌細胞を肝臓に移植した担癌ラットを作製し、同様な5-FUの吸収実験を試みた。肝実験腫瘍に装着した拡散セルからの5-FUの吸収は良好で、Pappは正常ラットと同等の値が得られた。一方、投与部位周辺の5-FU濃度は、正常ラットと比べて10倍以上に飛躍的に高まった。3.肝実験腫瘍の結果から、血流が肝臓表面投与後の分布に大きな影響を与えると考えられる。したがって、肝血流を低下させる血管収縮薬epinephrineによる5-FUの肝臓内分布の制御を試みた。5-FUとepinephrineを肝臓表面へ併用同時投与した場合、5-FUの肝臓表面からの吸収速度は、コントロールと比較して若干低下したものの、肝臓内の投与部位近傍の5-FU濃度は高い値を示した。さらに、epinephrine濃度の増大に伴い、5-FU濃度は高くなった。また、epinephrineの前処理投与でも、肝臓内の投与部位近傍における5-FU濃度は、コントロールと比較して有意に高い値を示した。以上、肝臓表面投与を利用した癌化学療法に、有用な基礎的情報となることが期待され、今後は遺伝子製剤への適用へと、研究を進展させる予定である。今年度は、昨年度に続けて、抗癌薬や遺伝子の空間的・時間的制御を可能とする肝臓表面投与製剤の開発のための基礎的段階として、抗癌薬5-fluorouracil(5-FU)や高分子化合物(FITC-dextran,分子量4,400,FD-4)をモデルとして、以下のことを明らかにしている。1.昨年度の検討より、肝血流が肝臓表面から吸収された後の薬物分布に影響を及ぼすことが明らかとなったので、肝血流を上昇させる血管拡張薬hydralazineとの併用効果を検討した。円筒状のガラス製拡散セルを用いて5-FUをhydralazineと併用してラットの肝臓表面へ投与したところ、5-FUの肝臓表面からの吸収速度は、コントロールとほぼ同じ値を示し、肝臓内の5-FU濃度に部位差はほとんど見られなかった。血管収縮薬であるepinephrineを併用した場合は、肝臓内の投与部位近傍における5-FU濃度は、コントロールと比較して有意に高い値を示しており、大きく異なる結果が得られた。2.遺伝子医薬品を肝臓表面へ適用する場合は、分子量の影響で吸収速度が極端に遅くなる可能性がある。そこで、従来より経皮吸収などで利用されている吸収促進剤による、高分子化合物FD-4の肝臓表面からの吸収促進効果について検討した。15分前処理または併用投与で、saponinおよびsodium caprateが高い吸収促進効果を示した。さらに、濃度が1%を越えると、吸収促進効果が減弱した。sodium salicylateでは、30分前処理で高い吸収促進効果が得られた。これらの結果から、肝臓表面において吸収促進剤を使用する際には、適切な処理条件の選択が重要であることが示された。