hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎骨および歯周組織におけるメカニカルストレス応答機構の探求とその臨床応用

顎骨および歯周組織におけるメカニカルストレス応答機構を探求する目的で、まず、移植予定歯に対してあらかじめ矯正力を付与する効果を検証し、移植前後の結果を定量的に明らかにすることを目的として検討を行った。ラットの臼歯に1.5gfの弱い矯正力(メカニカルストレス)を7日間加え、第二臼歯を再植し、再植後7日間は咬合を排除し、その後7日間はメカニカルストレスとして咬合力を加えた。その結果、移植前の矯正力により、歯根膜空隙は拡大した。また、対照群に比べ矯正力付与群では、抜歯時に抜去歯に付着する歯根膜量は、有意に多く、歯根表面が露出量は有意に少なかった。さらに、再植14日後において、対照群に比べ矯正力付与群では、歯根吸収量が有意に少なかった。すなわち、移植予定歯に対する移植前の矯正力は、歯根膜空隙を拡大し、抜歯を容易にすることにより、移植後の歯根吸収も抑制することが明らかとなった。また、咬合力が歯槽骨改造および神経ペプチドに対する影響を明らかにする目的で、歯の再植後の神経ペプチド陽性線維の分布を検討した。その結果、5日後に咬合力(メカニカルストレス)により、破骨細胞数が有意に増加した。また、非咬合群に比べ咬合群では、VIP陽性線維は有意に多く認められたが、CGRP陽性神経線維は認められなかった。本結果より、歯の再植後、咬合力により破骨細胞と骨芽細胞の形成が増加し、VIPは骨芽細胞に関与していることが示唆された。本年度は、ラットの歯の再植モデルおよび顎骨・歯槽骨成長期の実験モデルを用いて検討を行った。歯の移植モデルにおけるメカニカルストレスとしては、歯の再植前後の矯正力・咬合力を用いた。歯の再植前の矯正力・咬合力の有無による歯周組織の変化、抜歯時の歯根膜の付着状況、再植後の歯周組織の反応性の変化などを評価した。また、歯の再植後の矯正力・咬合力の有無による再植後の歯周組織の反応性の相違などを評価した。一方、顎骨・歯槽骨成長期の咬合力の有無による骨形成能の相違を評価した。その結果、歯の再植前に矯正力または咬合力を加えた場合には、加えなかった場合と比較して、歯根膜腔が拡大し、容易に抜歯が行えた。その際、抜去歯に付着する歯根膜の量も多かった。さらに、再植した場合の歯周組織再生時に歯根吸収やアンキローシスが起こりづらくなった。また、歯を再植して一定のhealing期間の後に適度な矯正力または咬合力を加えた場合には、加えなかった場合と比較して、再植後の歯周組織に歯根吸収やアンキローシスが起こりづらかった。さらに、顎骨・歯槽骨成長期に咬合力によるメカニカルストレスが加わらなくなると、歯槽骨部では、歯の挺出に伴い骨形成が活性化する部位があるものの、顎骨では全般に骨形成能が低下すること、また、咬合機能が回復すると、歯の挺出は抑制され、歯槽骨形成は鈍り、顎骨形成は促進することが明らかとなった。これらのメカニカルストレス応答機構には様々な因子が関与していることが考えられ、現在詳細を検討中である。

さらに、再植14日後において、対照群に比べ矯正力付与群では、歯根吸収量が有意に少なかった。すなわち、移植予定歯に対する移植前の矯正力は、歯根膜空隙を拡大し、抜歯を容易にすることにより、移植後の歯根吸収も抑制することが明らかとなった。また、咬合力が歯槽骨改造および神経ペプチドに対する影響を明らかにする目的で、歯の再植後の神経ペプチド陽性線維の分布を検討した。その結果、5日後に咬合力(メカニカルストレス)により、破骨細胞数が有意に増加した。また、非咬合群に比べ咬合群では、VIP陽性線維は有意に多く認められたが、CGRP陽性神経線維は認められなかった。本結果より、歯の再植後、咬合力により破骨細胞と骨芽細胞の形成が増加し、VIPは骨芽細胞に関与していることが示唆された。
フラビウイルス脳炎重症化機序のin vivo分子イメージング解析

本研究では、ウイルス感染症の生体内における病態画像化を目的として、ウイルス感染マウスモデルを用いたポジトロン断層法(PET)による分子イメージング解析を行った。脳炎ウイルスでは、コントロールマウスにくらべ、脳における18F-FDGの取り込みが減少していた。一方、腸炎を起こすウイルスでは、病変部位と一致して、消化管での18F-FDG集積が確認された。現在のところ、ウイルス感染症による分子イメージング研究は非常に限定的であるため、本研究成果は、ウイルス感染症イメージング研究に先駆けた基礎データを提供するものと思われる。本研究では、フラビウイルス脳炎の新しい病態解析法の確立を目指して、非侵襲的に生体内の代謝機能を測定できる分子イメージングによる解析を行った。また、PET診断用薬剤に用いる放射性核種である68Gaはサイクロトロンを必要とせずジェネレータシステムにより簡便に製造できるため、その利用価値は極めて高い。そこで、日本脳炎ウイルス感染マウスにおける68-Ga-Citrateの集積と日本脳炎病態との関連をPETイメージングにより調べた。日本脳炎ウイルスJaTH160株10000PFUをddYマウス(雄、5週齢)に皮下接種し、体重、症状、生死を3週間観察した。感染後、マウス1匹あたり3-4MBqの68Ga-Citrateを静脈内投与し、3ー4時間後にイソフルラン吸入麻酔下でFX3000プレクリニカルイメージングシステム(SII)にて頭部胸部のPET撮像を行った。その結果、JaTH160感染マウスでは死に至る個体、発症(体重減少)後回復した個体がみられた。13匹のマウスを用い、生存したのは6匹、死に至ったのは7匹であったが、重症個体では薬剤投与直後に死んだ個体がいたため、致死に関しては68Ga-Citrate投与の影響する個体も考えられた。JaTH160感染および非感染マウスともに、68Ga-Citrateの脳内への顕著な集積は確認されなかった。一方、脊髄では体重減少が大きく発症が確認されたJaTH160感染マウスの68Ga-Citrate集積が非感染マウスの集積にくらべて高い傾向にあった。しかしながら、体重減少が小さく明確な発症が確認されなかった個体では、脊髄への68Ga-Citrate集積は非感染マウスと同程度であった。また、JaTH160感染および非感染マウスともに68Ga-Citrateの肩関節への生理的な集積が観察された。本研究で、68Ga-Citrateが日本脳炎ウイルス感染マウスにおける病態解析に有効であることが示唆されたが、投与量や観察のタイミングをさらに検討する必要ある。本研究では、脳炎ウイルスを含むウイルス感染症の新しい病態解析法および診断法の確立に結びつく基礎情報を得ることを目指して、ウイルス感染マウスモデルを用いた分子イメージング解析を行った。本年度は、日本脳炎ウイルス(JEV)およびダニ媒介性脳炎ウイルス(TBEV)、重症熱性血小板減少症候群ウイルス(SFTSV)、国内のマダニから新規に分離されたナイロウイルス(TFLV)について、マウスへ皮下感染後、病態発症日において、18F-FDG投与によりPETイメージングを行った。その結果、1)JEV、TBEV感染B6マウスではコントロール(非感染)マウスにくらべ、小脳領域におけるFDG集積が多い傾向がみられた。2)SFTSV、TFLVを感染させたA129(IFNAR KO)マウスでは、消化管特に小腸において、18F-FDGの顕著な集積がみられた。SFTSV、TFLV感染マウスでは、消化管における顕著なウイルス感染と細胞壊死像、および消化不良がみられたことから、18F-FDGは病変部位に集積していることがPETイメージングにより確認された。研究期間全体において、18F-FDGおよび68Ga-CirateによるPETイメージングにより、ウイルス感染による脳炎や腸炎のイメージング化を確認できた。いまのところ、ウイルス感染症による分子イメージング研究は非常に限定的で有り、診断などの臨床応用もほとんどなされていない。今後、ウイルス感染症イメージングは重要な研究課題となることが見込まれ、本研究成果はこの分野の研究に先駆ける基礎データであると考えられる。ウイルス学、獣医学蛍光蛋白による光イメージングによる解析も行う予定であったが、所属機関における感染動物実験施設の改修があったため、また、遺伝子組換えウイルスの作製が予定通りにうまくできなかったために、予定通りに進めることができなかった。来年度は、今年度の結果を踏まえPETイメージングに用いる薬剤、投与量、マウス、ウイルス株をかえて解析を行う予定である。また、123-Iや99-mTc標識薬剤を用いたSPECTによるイメージングを行う予定である。また、蛍光蛋白遺伝子組換え日本脳炎ウイルスを作製し、日本脳炎ウイルス感染マウスを用いた光イメージングを検討する。

蛍光蛋白による光イメージングによる解析も行う予定であったが、所属機関における感染動物実験施設の改修、また、蛍光蛋白遺伝子組換えウイルスの作製が予定通りにうまくできなかったため。次年度は、蛍光蛋白遺伝子組換え日本脳炎ウイルスを作製し、日本脳炎ウイルス感染マウスを用いた光イメージングを検討する。また、PETイメージングに用いる薬剤、投与量、マウス、ウイルス株をかえた解析、123-Iや99-mTc標識薬剤を用いたSPECTによるイメージングを行う予定である。
酵素による軸不斉を有する二量体化合物創製法の確立

本研究により、MCEを大量に精製する技術を確立し、3種の宿主を用いて異種発現系を構築した。さらに、酵素学的解析を進め、MCEの基質特異性を明らかにし、その過程で新規二量体化合物の創製にも成功した。本研究を遂行する上で鍵は、モナピノン二量化酵素(monapinone coupling enzyme, MCE)が軸異性を有するビアリル型ナフトキノンを生成する反応機構を解析することである。そのために、今年度(1年目)は2つの方向性からMCEの大量精製を試みており、X線結晶構造解析へと展開させる(23年目)。すなわち1つ目のアプローチとして、MCEcDNAをTalaromyces pinophilus FKI-3864のRNAから調製し、これを各種大腸菌発現ベクターおよび酵母発現ベクターに連結し大量発現を試みた。これまでに、T7 promoterおよび低温発現型promoterの制御下、Hisタグ融合MCE、およびGST融合MCEの発現を検討した。また、宿主としてE.coli BL21とE. coli Rosetta-gamiを検討した。いずれの組合せにおいても目的の分子量のタンパク質が発現していることをSDS-PAGEで確認したが、MCE活性は検出されなかった。一方、酵母を宿主としてGal1プロモーター制御下で発現を試みたところ、MCE活性が検出された。ここまでの結果からMCEの発現には真核生物の系が適していることが明らかとなったので、現在真菌のタンパク質発現系を利用してタグ付きMCEの発現を検討している。2つ目のアプローチとして、これまでに確立したT. pinophilus FKI-3864からのMCE精製方法の改善を試みた。すなわち、菌体破砕時、EDTAを含まないprotease inhibitorの添加が精製過程で生じる断片化を抑制することが明らかとなった。精製方法はすでに確立しており、Sephacryl S-200カラムクロマトグタフィーを行うことにより比活性と回収率で従来法より優れたMCE精製法を確立できると考えており、MCEの大量精製を目指す。1) MCEの異種発現系の確立および大量精製MCEの異種発現システムの宿主として、Escherichia coli、Aspergillus oryzae及びSaccharomyces cerevisiaeを選択した。さらに、精製ステップを容易に行なうために、インタクトなMCEだけでなく、Hisなどのタグを付加したMCEについても検討した。それぞれの組み合わせの中で、A. oryzaeを用いた場合、活性及びSDS-PAGEによるバンドの確認に成功した。現在、その精製を進めている。2) VXの二量体化酵素SCEの解析VX生産菌からゲノム情報を取得し、二量体化酵素SCEの候補遺伝子の特定に成功した。現在、1)で確立した異種発現システムを適用し、検討を進めている。いくつかの異種発現システムを用いて、MCEをリコンビナントタンパク質として確認できる系の確立に成功した。中でも、真核生物(A. oryzae)の宿主ベクター系を用いると、高活性なインタクトなMCEもしくはHisタグをつけたMCEを確認した。そこで、インタクトなMCEについては、平成26年度に構築した生産菌からのMCEの効率的な精製方法を適用し、HisタグをつけたMCEについてはアフィニティーカラムでの精製を検討している。また、SVXの二量体化に関わる酵素SCEの候補遺伝子を特定し、異種発現システムを用いて、SCEをリコンビナントタンパク質として確認できる系の確立にも成功した。本研究では、我々が真菌Talaromyces pinophilus FKI-3864から発見したモナピノンA (MPA)をビアリル型二量体化合物ダイナピノンA (DPA)へと生合成するモナピノン二量化酵素(monapinone coupling enzyme, MCE)に焦点をあて、軸異性を有するビアリル型ナフトキノンを生成する反応機構を明らかにすることを目的とする。平成28年度は、精製したMCEを用いて、1) MP類以外の多環性芳香族化合物をもちいた基質特異性を検討した。さらに、2) DPAやMPAと類似の構造を有するビオキサンチン(VX)やセミビオキサンチン(SVX)の生産菌から、二量体化に関わる酵素(semivioxanthin coupling enzyme, SCE)についても検討した。1) MCEに関する研究これまで、MPAとMPBからMPEをそれぞれ反応させて、ホモ二量体DPAの他にMPAとMPBからMPEが位置選択的に結合したヘテロ二量体DPABからDPAEが生成し、これら全てに2つの軸異性体が存在することを確認した。またMPEからホモ二量体DPE1(M体)とDPE2 (P体)も生成した。そこで、MCE酵素反応の高かったMPAとMPEを用いて、類縁化合物SVXや多環性芳香族化合物との反応を検討した結果、新規ヘテロ二量体5成分を見出し、全てに2つの軸異性体が存在することを確認した。現在、新規ヘテロ二量体5成分の精製を進め、生物活性(中性脂質蓄積阻害活性など)の評価を進めている。2) SCEに関する研究VX生産菌からゲノム情報から二量体化酵素SCEの候補遺伝子を特定し、Aspergillus oryzaeに発現させ、SVXを用いてSCE酵素活性を確認した。現在、VX生産菌からのSCE精製も進めており、両者の酵素学的特徴の比較を進めている。

さらに、酵素学的解析を進め、MCEの基質特異性を明らかにし、その過程で新規二量体化合物の創製にも成功した。タグを付加したMCEをリコンビナントタンパク質として生産し、アフィニティカラムを用いて精製する計画に従って、様々な発現方法を試みた結果、真核生物の宿主ベクター系を用いることが適切であることが判明した。今年度は真菌の発現系を用いたMCEの大量生産方法の確立を行う。また、元の生産菌から酵素を効率よく調製する方法の確立を引き続き進める。酵素の大量調製に関して2つのアプローチで進めることにより、MCEの結晶化を遂行できるものと考えている。1)異種発現システムを用いたMCEの大量精製:平成27年度に確立したA. oryzaeを用いた異種発現システムと平成26年度に確立したMCEの効率的な精製方法を組み合わせ、MCEを大量取得する。また、タグをつけたMCEについては、アフィニティーカラムを用いた精製をすすめ、MCEによる二量体化機構を解明する。最終的に、大量にMCEを調製し、X線結晶構造解析を目指す。2) SVXの二量体化に関わる酵素SCEの解析:SVX生産菌から特定したSCEについて、酵素学的解析を進める。さらに、基質特異性や生化学データ(至適反応温度、至適pH、塩に対する影響など)をMCEと比較することで、立体化学を制御した二量体化機構の解明につなげる。3) MCEやSCEを用いた新規二量化化合物の探索:T. pinophilusFKI-3864より発見したDP類は、それぞれを構成するMP類がMCEによって二量体化すると予想しているが、すべてのDP類がMCEにより酵素的に合成されるのか、および基質分子との親和性の検討進める。さらに、類似の構造を示すSVX、我々の所有する天然化合物ライブラリや有機化学合成の手法を用いて非天然型の単量体類縁化合物について、MCEとの基質特異性を検討し、生物活性を評価する。最終的には、化学合成が困難な二量体化合物ライブラリを作成する。天然物化学・生化学1MCEの大量調製方法の確立:H26年度に引き続きMCEの精製を、遺伝子組み換え真菌から、およびDPA生産菌からの2つのアプローチで検討する。精製酵素を安定して供給できるシステムを早急に確立し、結晶化の検討を始める。また、精製酵素を用いて様々な非天然型のジヒドロナフトキノン二量体化合物をin vitroで合成し、生物活性を評価する。さらに、いまだ作用機序が不明なdinapinone Aの標識化合物の作成を、MCEを用いた酵素反応により検討し、ケミカルバイオロジー研究へ応用する。2Vioxanthin生合成に関わる二量体化酵素の解析:Vioxanthinはdinapinoneと類似した構造を有する天然化合物で、ジヒドロナフトキノン骨格を有する2分子のsemivioxaithinが芳香族環の8位で炭素-炭素結合したビアリル型二量体化合物である。Vioxanthinの生合成経路はdinapinoneと類似しているものと推定され、二量体化に関わる酵素(semivioxanthin coupling酵素、SCEと略す)とmonapinone coupling酵素(MCE)の類似性に興味がもたれる。
抗がん剤分解のための高活性な可視光応答型光触媒の開発

近年問題となっている抗がん剤の暴露による二次的な健康被害に対して、我々は酸化チタン(TiO2)の光触媒反応を用いて抗がん剤を分解することに着目した。これまでは、TiO2の光触媒活性の評価を、生成したOHラジカルとクマリンの反応により行ってきたが、抗がん剤の分解がTiO2光触媒反応によって起こるのかは不明であった。そこで最終年度は、メトトレキサートやフルオロウラシルなどの実際に使用されている抗がん剤の分解を目指して、それらの構造類似物質の光触媒による分解挙動を検討した。構造類似物質として葉酸とウラシルを使用し、TiO2への光照射による濃度変化をHPLCにて測定することで評価した。その結果、これら抗がん剤類似化合物はTiO2により効率よく光触媒分解することが明らかとなった。特に、葉酸の分解は早く、中間生成物の分解も観測した。このことから、TiO2はメトトレキサートやフルオロウラシルの抗がん剤分解に対して有効であることが示唆された。一方、これまでは抗癌剤の分解を目指し、多孔質材料であるメソポーラスシリカ(mSiO2)に光触媒材料であるTiO2と金属ナノ粒子を担持させることで、有機物の分解能を評価してきた。最終年度は、逆の発想からTiO2をmSiO2で被覆することで、有機物の吸着や光分解の向上を目指した。その結果、TiO2をmSiO2で被覆した新しいタイプの光触媒材料の開発に成功した。各種構造評価よりmSiO2によるTiO2の被覆とmSiO2の細孔構造の形成を確認した。この材料は、mSiO2の被覆後も光触媒活性を示すことがわかった。吸着能と分解能の高い試料を用いて、メチレンブルー(有機色素)の吸着・分解を検討したところ、メチレンブルーが急速に吸着し、光触媒により分解されていることがわかった。従って、この新しい光触媒材料は抗がん剤を効率的に吸着し分解する能力が有すると期待される。近年、抗がん剤による医療施設内および家庭内での被爆(汚染)が問題視されている。本研究では、その対策として抗がん剤に対して高い吸着能力を有し、かつ高い分解能力を併せ持つ可視光応答型光触媒の開発を進めている。具体的には、シリカゲルのような多孔質で比表面積の高い吸着基材に可視光応答型光触媒を担持した複合材料を創製する。このものは、抗がん剤で汚染された部位に作用すると、吸着基材で抗がん剤を吸着除去した後、光触媒から発生する活性酸素で抗がん剤を効率的に分解すると期待される。平成27年度は、基材として多孔性シリカゲルやメソポーラスシリカをフッ素シリル化材で表面を疎水性にした後、酸化チタン微粒子(TiO2)を担持させた複合材料(TiO2/F-SiO2)を作成した。さらに、このものに可視光応答性を持たせるため、TiO2へ金ナノ粒子を選択的に担持させた複合材料(Au/TiO2/F-SiO2)を開発した。Au/TiO2/F-SiO2は、金ナノ粒子によるプラズモン共鳴吸収特性を有し、赤紫色を呈して500-600nmあたりの可視光領域を強く吸収する。また、Au/TiO2/F-SiO2はクマリン色素などの有機物を吸着する能力も高いことが分かった。そこで、緑色LED照射下でAu/TiO2/F-SiO2のOHラジカル発生能をクマリンによる蛍光法で評価したところ、可視光下でOHラジカルを発生することが明らかとなった。さらに、有機物の代表であるフェノールに対して、緑色LED照射下における可視光分解を評価したところ、フェノールの分解が認められた。このように、有機物に対して高い吸着能力を有し、かつ可視光下で光分解能力を併せ持つ新規な可視光応答型複合光触媒材料(Au/TiO2/F-SiO2)を開発することに成功した。新規な可視光応答型複合光触媒材料(Au/TiO2/F-SiO2)を開発できたことは評価に値するので、研究は現在までに概ね順調に進展していると言える。平成27年度の報告では、抗がん剤などの有機物に対する高い吸着性を付与するために光触媒の基材として多孔性のシリカゲルまたはメソポーラスシリカをフッ素シリル化材で表面を疎水化し、さらに活性酸素(OHラジカル)を発生させて有機物を分解するために酸化チタン微粒子(TiO2)を担持させた複合材料(TiO2/F-SiO2)を作成した。そして、可視光応答性を持たせるためTiO2へ金ナノ粒子を担持させた複合材料(Au/TiO2/F-SiO2)を開発した。平成28年度は、他の金属ナノ粒子、たとえば銀、白金、銅をTiO2へ担持させた複合材料(金属ナノ粒子/ TiO2/F-SiO2)を開発した。これらの複合材料もまた、金属ナノ粒子によるプラズモン共鳴吸収特性を有し、可視光を強く吸収する。また、これらの複合材料は、Au/TiO2/F-SiO2と同様にクマリン色素などの有機物を吸着する能力が高いことも分かった。

さらに、クマリンによる蛍光法とHPLC法で評価したところ、金属ナノ粒子/TiO2/F-SiO2は可視光下でOHラジカル発生能が高いことが明らかとなった。OHラジカル発生能が高いほど抗がん剤の分解能力が高いと判断されるため、金属ナノ粒子未担持のTiO2/F-SiO2と、各金属ナノ粒子を担持させた場合のOHラジカル発生能を比較した。その結果、金ナノ粒子担持で80倍の活性を有し、銅ナノ粒子担持で68倍、銀ナノ粒子担持で58倍、白金ナノ粒子担持で33倍の活性を持つことが明らかとなった、このように様々な金属ナノ粒子の担持により、有機物分解に有効な4種類の可視光応答性光触媒の開発に成功した。有効な可視光応答型複合光触媒材料(金属ナノ粒子/TiO2/F-SiO2)の何種類かを開発できたことは評価に値するが、実際の抗がん剤分解への適用を実証できていないので、研究はやや遅れていると判断した。近年、抗がん剤による医療施設内および家庭内での被爆(汚染)が問題視されている。本研究では、その対策として抗がん剤に対して高い吸着能力を有し、かつ高い分解能力を併せ持つ可視光応答型光触媒の開発を進めている。平成28年度までの報告では、抗がん剤などの有機物に対する高い吸着性を付与するために光触媒の基材として多孔性のシリカゲルまたはメソポーラスシリカをフッ素シリル化材で表面を疎水化し、さらに酸化チタン微粒子(TiO2)を担持させた複合材料(TiO2/F-SiO2)を作成した。そして、可視光応答性を持たせるために上記材料に金、銀、銅、白金などの金属ナノ粒子を担持させた複合材料(金属ナノ粒子/TiO2/F-SiO2)を開発した。平成29年度は、金、銀、銅、白金を2種類混ぜた合金を担持することで白色のTiO2担持シリカゲルに様々な色を付けることができ、フルカラーの複合材料の作製に成功した。これらの光触媒材料からは、紫外光照射下で活性酸素の発生を確認することはできたが、490nm以上の長波長側に見られる金属ナノ粒子由来のプラズモン共鳴吸収帯を可視光励起しても活性酸素の発生は認められなかった。したがって、以前に観測された400 nm以上の可視光照射下で確認された活性酸素の発生は、金属ナノ粒子のプラズモン共鳴吸収由来ではなく、TiO2と金属ナノ粒子界面の電荷移動吸収に由来するものと推測した。一方、金属を担持していないTiO2/F-SiO2の場合、可視光下で大腸菌に対する強い殺菌効果を観測するという新しい知見を得ることができた。この殺菌効果は、ラジカル消去剤であるアスコルビン酸の共存下で大きく減弱することから、活性酸素発生の寄与が示唆される。フルカラーの金属ナノ粒子/TiO2/F-SiO2の複合材料の開発に成功し、TiO2/F-SiO2を使用することで大腸菌に対する強い殺菌効果を観測するという新しい知見を得ることができたが、実際の抗がん剤分解への適用を実証できていないので、研究は遅れていると考えている。近年問題となっている抗がん剤の暴露による二次的な健康被害に対して、我々は酸化チタン(TiO2)の光触媒反応を用いて抗がん剤を分解することに着目した。これまでは、TiO2の光触媒活性の評価を、生成したOHラジカルとクマリンの反応により行ってきたが、抗がん剤の分解がTiO2光触媒反応によって起こるのかは不明であった。そこで最終年度は、メトトレキサートやフルオロウラシルなどの実際に使用されている抗がん剤の分解を目指して、それらの構造類似物質の光触媒による分解挙動を検討した。構造類似物質として葉酸とウラシルを使用し、TiO2への光照射による濃度変化をHPLCにて測定することで評価した。その結果、これら抗がん剤類似化合物はTiO2により効率よく光触媒分解することが明らかとなった。
人工股関節全置換術の手術部位感染予防のための術前皮膚処置に関する検討

目的は日本で従来実施していた人工関節全置換術後の手術部位感染(SSI)予防の為の厳重な術前皮膚処置の有効性を検証する事である。1厳重な術前皮膚処置を実施している施設で40名、2米国疾病管理予防センター「SSI防止ガイドライン」に則って実施している施設で149名の研究協力者のもとSSIの危険因子と感染率を比較した結果、共にSSIは0件であった。1の施設において手術前日の「ブラッシング皮膚消毒・滅菌包布」は看護師2名で25分、手術当日の「皮膚消毒」は看護師2名で11分要した(患者10名の平均値)。従来実施していた厳重な皮膚処置を肯定する根拠はなく、患者の負担や看護業務量を考慮すると改善が望まれる。我が国における人工股関節全置換術の手術部位感染予防のための術前皮膚処置方法は、EBMに基づく米国疾病管理予防センターの「手術部位感染防止ガイドライン」や日本整形外科学会による「大腿骨頸部骨折診療ガイドライン」において推奨される方法と異なることが多い。そこで、我が国における人工股関節全置換術における手術部位感染を最小限に抑え、患者のQOLを高めるために術前消毒方法の有効性と費用対効果を検証することとした。本研究は、3年計画であることから平成23年度は倫理審査委員会において研究の承認を得た。ついでそれらをもとに1CDCガイドラインに則った方法を実施している施設においてTHAを受け、研究に同意された患者を対象に感染の有無、感染のリスクファクターに関して情報収集を開始した。平成24年度はそれらを継続すると共に、従来実施していた2厳重な術前処置を実施している施設において同様の調査の実施をした。その結果、対象者は192名279名で、年齢・BMIにおいて手術時間・入院日数に関して有意差はあったもののいずれの施設においても創感染数は0であった。さらに2の施設において従来通りの厳重な術前処置を行っている期間と、術前処置のうち消毒回数と消毒方法を変更した後の感染率の相違を検討した結果、対象者は変更前N=65、変更後N=14で、創感染率に有意差はみられなかった。尚、手術時間や入院日数等は変更後の方が優位に短時間及び短期間であったものの性別・年齢・BMI・合併症の有無に関して有意差はなかった。以上のことから途中経過であるものの、現時点において従来の厳重な術前処置方法は術後創感染予防のためのエビデンスとは認められないと推察できる。費用対効果に関しては現在、看護師の術後創感染予防のための術前処置に関するケアのタイムスタデイを実施中である。日本における人工股関節全置換術(THA)の手術部位感染(SSI)予防のための術前皮膚処置は、EBMに基づく米国疾病管理予防センター(CDC)の「手術部位感染防止ガイドライン」や日本整形外科学会による「大腿骨頸部骨折診療ガイドライン」において推奨される方法と異なる事が多い。そこで、日本のTHAにおけるSSIを最小限に抑え、患者のQOLを高めるための術前皮膚消毒方法の有効性と費用対効果を検証することとした。1CDCガイドラインに則った方法(術前日に入浴又はシャワーのみ)を実施している1施設と、2従来通り厳重な術前皮膚処置(術前日に浴室にて立位でブラッシング皮膚消毒後、患部を滅菌包布で包む。術当日に床上にて皮膚消毒)を実施している1施設の2施設において性別・年齢・BMI・既往や合併症・術式・入院日数・手術時間・抗菌薬の投与の有無と量などSSIのリスクファクターと、感染の有無・数を比較した。その結果、対象者は1149名240名、1の施設が有意に高い項目はBMI・既往歴及び合併症・手術時間で、2は年齢・入院日数が有意に高かったもののいづれの施設も初回THAを受けた患者においてSSIは発生していなかった。また、2の施設において病棟で実施している厳重な皮膚消毒に関して対象患者10名における平均値として術前日の「ブラッシング皮膚消毒及び患部を滅菌包布で包む」ケアには看護師2名で25分間要し、術当日の「皮膚消毒」は看護師2名で11分間要した。以上、1と2の施設における術前皮膚処置方法の相違による感染率に有意差はないことから初回THAを受けた患者においては日本で従来実施していたTHAの術後SSI予防のための術前の厳重な皮膚処置を肯定するエビデンスはみられず、さらに患者への負担や消毒に関連する薬剤や物品、看護師の業務量等コストにも影響があることを鑑み、今後、早急に検討することが望まれる。我が国における人工股関節全置換術の手術部位感染(SSI;Surgical Site Infection)予防のための術前皮膚処置方法は、EBMに基づく米国疾病管理予防センタ(CDC;;Centers of Desease Control and Prevention)の「手術部位感染防止ガイドライン」や日本整形外科学会による「大腿骨頸部骨折診療ガイドライン」において推奨される方法と異なることが多い。

そこで、我が国における人工股関節全置換術における手術部位感染を最小限に抑え、患者のQOLを高めるために術前消毒方法の有効性と費用対効果を検証することした。この問題の解決は老齢化社会における介護予防の主たる母集団である大腿骨頸部骨折の術後感染予防とリハビリテーションの促進、及び医療費の抑制に貢献すると考える。本研究は3年計画であることから今年度はSS感染の定義を明確にした上で、患者への説明書、同意書、サーベイランスシート、リスクファクター情報収集用紙、患者へのアンケート用紙などを作成した。さらに研究施設において倫理審査会へ研究計画書を提出し、承認を得るなど研究の準備を進めた。尚、CDCガイドラインに則った方法を実施している施設においてTHAを受け、研究に同意される方を対象に感染の有無と感染リスクファクターに関して情報収集した。その結果、女性4名男性3名計7名、年齢は38歳74歳で平均62歳、BMI約22、創分類は全員クラス1の清潔で、ASAスコアは全員2(軽症の全身疾患)であった。尚、全員非感染あったことからリスクファクターは抽出されていない。CDCガイドラインに則った方法で実施してる施設と従来通りの厳重な術前処置方法を実施している施設の感染率の比較、さらには従来通りの厳重な術前処置方法を実施している施設において厳重な術前処置方法の一部の変更(消毒回数と消毒方法)前後の感染率の比較に関して順調にデータ収集が行われている。現在、看護師の術後創感染予防のための術前処置に関するケアのタイムスタデイを実施中である.CDCガイドラインに則った方法で実施している施設においては概ね順調に進んでおり、データ収集が行われいるものの対象施設においては変更を余儀なくされたことから進行がやや遅れている状況にある。CDCガイドラインに則った方法で実施してる施設と従来通りの厳重な術前処置方法を実施している施設の感染率の比較、さらには従来通りの厳重な術前処置方法を実施している施設において厳重な術前処置の一部の変更(消毒回数と消毒方法)前後の感染率の比較に関して平成24年度に引き続き該当施設においてデータ収集を行っていく。また、看護師の術後創感染予防のための術前処置に関するケアのタイムスタデイに関しては継続して手術時前日・当日に該当施設に赴き、データを収集していく予定である。尚、タイムスタデイに関しては事前にマニュアルを作成し、プレテストを行うなどしてタイムスタデイに齟齬がないように準備を整えたうえで該当施設の看護師にも協力を仰ぐようにしていく。データ収集は平成25年度10月までとして、それ以後はデータをまとめ、分析していく予定である。CDCガイドラインに則った方法で実施している施設においては概ね順調に進んでいるため今後も対象者を増やしつつ継続してデータを収集していく予定である。尚、余儀なく変更された対象施設においては今年度早急に感染の有無とリスクファクターの情報収集を行うと共に、患者へのアンケート調査、看護師の業務量チェックなどを開始し、進めていく。平成24年度に行った従来通りの厳重な術前処置を実施している施設において厳重な術前処置の一部の変更前後の感染率の比較に関するデータ収集に関して施設の協力が得られたことや、学会参加に関して主研究者1名であったことから繰越金が生じた。
統語論インターフェイスに基づく前置詞習得のむずかしさの原因究明

本研究の目的は統語論インターフェイスを中心とした、空間表現としての前置詞習得の研究を推し進め、統語レベルと語彙レベルの独立した問題を総体的に把握し、前置詞の習得過程を実証的に解明することである。知覚・産出実験の結果、I)統語レベルでは、前置詞の役割理解がコンテクストとなる動詞句の項構造に敏感であり、II)語彙レベルでは、前置詞が表す空間が制限的であるかが重要であり、III)インプット量がさほど影響を与えないことがわかった。また、ダイナミックな事象を描写するアニメーション動画を用いた、前置詞の効果的な学習法の開発にも取り組み、学習者にとって比較的馴染みの薄い前置詞に特に効果が見られた。前置詞の統語的随意性の習得について、出来事終結性の点から検証した。動詞句主要部の自動詞と比べ、付加詞である前置詞の終結性を理解するには時間を要する(藤森・近藤2012)。前置詞が表す終結性は動詞のものより習得が遅いという仮説を更に検証するため、藤森(2014, 2015a)では他の動詞タイプ(二項および三項動詞)を用いて、初中級英語学習者を対象とした心理言語学的な実験(知覚および産出タスク)を行った。予測通り、前置詞が付加詞の場合、項の場合より理解度が下がることが示された。加えて、前置詞の統語的位置の曖昧さもむずかしさの一因であることが明らかになった。実験では意味刺激の曖昧さを排除するため、アニメーション動画を使用したが、動画自体が抽象的概念をより具体化し、学習を促進することも別の実験で示した。藤森(2015b)では位置前置詞(over, above等)に焦点を当て、初中級英語学習者の理解度を調査した結果、知覚と産出のポストテストにおいて、アニメーション指導グループが和訳指導グループより正確に前置詞を使用できるようになった。H27年度はじめに、英語学習者がどのように日本で英語教育を受けてきたかを把握するための調査を行った。中学校教科書(2社、3年分)のテキストマイニングを通して、主要な前置詞の初出時期および出現頻度の解析を行った。調査の結果として、空間表現としての前置詞が時間や抽象的概念を表す前置詞に比べて、出現頻度が低いことが明らかになった。また、日本の大学に所属する学生を対象として、認知タスクおよび産出タスクを実施し、空間表現としての前置詞の意味理解について調査を行った。結果として、教科書で使用された前置詞の出現頻度と学習者の理解度の間に相関関係がないことが判明した。初級および中級の英語学習者にとって理解しやすい前置詞は、インプットの量よりも言語学的特徴に起因しており、その特徴として、より特定された位置関係を表す意味素性を挙げることができる。調査項目が、当初予定していた統語論のものから意味論のものへと順番が前後してしまったものの、前置詞のむずかしさについての調査を着実に進め、言語学および学習者の習熟度や学習状況など多角的観点から観察することができた。また、年度を跨いでしまったが、H28年度に査読付きの学会発表を行う機会も得ることができた。今年度は空間表現としての前置詞に焦点を当て、語彙的意味そのものを調査して、語彙習得における難しさの原因に迫った。語彙レベルの問題は第二言語(英語)における前置詞の意味が母語(日本語)における後置詞の意味と完全に対応していないことに起因する。例えば、鉛直方向を表す後置詞「上に」は英語前置詞「on、over、above」に相当するため、日本語を母語とする英語学習者は3つの前置詞の使い分けができないことが予測される。実験では、鉛直方向の位置前置詞および水平方向の位置前置詞を調査し、中級レベルの英語学習者が各前置詞を適切な動画と関連づけられるかについて観察した。結果、鉛直方向の前置詞に関してはより複雑な意味素性を持ち、狭い意味を表す前置詞(over、under)の理解度が高かった。一方、水平方向の前置詞に関しては、意味素性の複雑性が原因とみられる習得上の特徴は見られなかった。調査項目となる前置詞を大幅し増やし、再実験を行なった結果を現在取りまとめ中である。上記した前置詞の語彙習得と並行して、中学校英語教科書における前置詞の出現頻度を調べ、松原(1984)や藤森(2014)といった先行研究に見られる前置詞のむずかしさの原因が出現頻度と関係するのか考察した。結果として、出現頻度が前置詞の理解に影響を与える可能性は否定しないものの、出現頻度だけで前置詞のむずかしさを説明できないことを示した。本調査は外国語学習の初期段階におけるインプットのみを確認したにとどまっており、今後、高校教科書等における前置詞の出現頻度も確認していくことで、より確実で包括的な結論を導き出していく必要がある。しかし、高校では中学校より抽象度の高い内容を取り扱うことを考慮すれば、高校用教科書における空間表現としての前置詞の出現頻度はさらに低くなると予想される。知覚・産出実験の結果、I)統語レベルでは、前置詞の役割理解がコンテクストとなる動詞句の項構造に敏感であり、II)

語彙レベルでは、前置詞が表す空間が制限的であるかが重要であり、III)インプット量がさほど影響を与えないことがわかった。また、ダイナミックな事象を描写するアニメーション動画を用いた、前置詞の効果的な学習法の開発にも取り組み、学習者にとって比較的馴染みの薄い前置詞に特に効果が見られた。計画に沿って、前置詞の統語的・語彙的側面の習得研究を進め、口頭発表1本、論文執筆2本を行うことができた。H28年度はじめは、残された課題である前置詞の形態統語的な複雑さと習得の関係について調査を行う。前置詞の統語的なステータスについては、全て機能範疇であるとする立場(Baker, 2003; Svenonius, 2010)ー強い統語論仮説ーと形態的に単純な前置詞(in, at, on)は機能範疇で、複雑な前置詞(onto, in front of)は語彙的範疇とする立場(Dechaine, 2005; Cinque, 2010)ー弱い統語論仮説ーがある。第2言語習得において、学習者が形態と意味との関係に敏感であるかを検証するため、形態的に単純な前置詞と複雑な前置詞両方を含んだ認知および産出タスクを行う。また、今年度はプロジェクトの最終年度にあたるため、前置詞の形態統語論的、意味論的な複雑性さらには統語論的な随意性と習得との関係について3年間の研究で解明してきた事項をまとめ、国内外の学会で発表を行うとともに、ジャーナル等に積極的に論文を投稿して、本プロジェクトを締めくくる。第二言語習得主に前置詞の統語的ステータスの曖昧さと習得との関係について追求する。あわせて、どのタイプの前置詞がどのレベルの英語学習者にとってむずかしいのかについて検証するため、異なるレベルの英語学習者を対象として、調査を行う。調査対象は主に大学学部生とし、TOEICやTOEFLといった英語テストのスコアをもとに客観的なレベル分けを行う。平行して、中学校教科書の前置詞出現頻度を調査し、出現頻度とむずかしさの関係についても検証する。
植物特異的リンゴ酸輸送体の機能多様性の解析と作物生産増収への応用

リンゴ酸輸送体ALMT1の相同遺伝子を、果実モデル植物・トマトから単離し、果実での生理機能を解析した。その結果、内膜局在型の2つのSlALMT遺伝子を見出し、電気生理学的解析によりリンゴ酸輸送能を示す事、種子に繋がる維管束で発現する事、さらに1つは種子の発根に重要な種皮組織で強く発現する事を明らかにした。過剰発現体を作成した結果、果実では差が無く、種子の有機酸含量に差があった事から、トマト果実熟成過程および種子発芽過程で、種子での陰イオン輸送機能が示唆された。ALMT1はアルミニウム活性化型リンゴ酸輸送体であり、コムギのアルミニウム耐性遺伝子である。また、その相同遺伝子を含むALMTファミリーは植物にのみ存在し、陰イオン輸送体として機能することで、アルミニウム耐性の他に、気孔開閉や液胞への陰イオン蓄積などの植物の多様な生理機能に関与する。本課題では、昨年までにトマト(MicroTom)からALMT相同遺伝子の発現解析から、果実で発現している3つのALMT遺伝子に着目し、これらの遺伝子をクローニングした。そして、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的手法でリンゴ酸輸送機能を解析した。本年度は、MicroTomでのALMT過剰発現体、およびプロモーター::GUS形質転換体の解析を行った。まず、液胞局在クレードに区分され、果実の成熟過程で恒常的に発現している2つのうち、電気生理学的解析によりリンゴ酸輸送の確認できた1つのALMT遺伝子の過剰発現体を作成し、果実および葉におけるリンゴ酸含量を測定した。その結果、果実では過剰発現体と野生株に大きな差はみられなかったが、葉において過剰発現体で高いリンゴ酸の蓄積がみられた。今後、さらに植物の生育条件を検討し、果実のリンゴ酸含量の変化を解析する。次に、これら2つのALMT遺伝子のプロモーター::GUSによる発現組織を解析した。その結果、一つは果実の萼に近い果肉の中軸とそこに近い維管束に強く発現していた。それに対して、もう一方のALMTは果実全体(果皮と中軸)の特に維管束で高い発現を示した。2つのALMT遺伝子は、果実での組織発現が一部異なるが、共に維管束での発現が観察されたことから、葉から果実へのリンゴ酸や陰イオンの転流に関与する可能性がある。今後電気生理によるイオン輸送解析の結果とあわせて、これらALMTの機能を明らかにする。本研究課題は、植物特異的なリンゴ酸・アニオン輸送体であるALMTファミリーの機能多様性に着目し、トマトのALMT相同遺伝子を単離・解析を行い、果実酸味成分のリンゴ酸の蓄積と、植物体内におけるリンゴ酸・アニオン輸送に伴うバイオマス増産への応用を目指す。材料には、形質転換が可能であり、ゲノムデータベースが構築されているMicroTomを用いて、最初にALMT相同遺伝子の単離と発現様式、発現場所の特定を行った。ゲノムおよびESTデータベースから8つのALMT相同遺伝子をピックアップし、PCRにより発現解析を行った。特に、5つが液胞局在のクレードになっており、そのうち2つが果実の成熟過程で恒常的に発現している事が明らかとなった。もう一つ、別の機能未同定クレードからも、果実の未熟段階で発現の高い相同遺伝子が見つかった。この3つについて、遺伝子のクローニングを行い、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的手法でリンゴ酸輸送活性を測定した。その結果、液胞クレードの一つがリンゴ酸輸送活性を示したが、もう一つは明確な輸送活性は見られなかった。そこで、輸送活性のあったALMTの過剰発現・抑制系統を作製した。その結果、2つの過剰発現系統を得る事ができた。現在、果実および葉などの組織におけるリンゴ酸含量の測定を行っている。機能未定のクレードに属するALMTも電気生理学的に解析した結果、高いリンゴ酸輸送活性が示された。これについても現在、形質転換植物の作製を進めている。植物にのみ存在するALMT輸送体は、アルミニウム(Al)活性化型リンゴ酸輸送体TaALMT1としてコムギから最初に我々により発見された。近年の研究により、種々の植物に存在するALMT相同輸送体にはAl活性化・不活性化型があり、さらにリンゴ酸以外にも無機陰イオンも輸送する事が明らかとなりつつある。本研究では、果実を持つモデル植物・トマトからALMT相同遺伝子をクローニングし、果実における生理機能解析を行った。これまでトマト果実で発現しているALMT遺伝子に着目し、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的手法でリンゴ酸輸送機能を解析した結果、これらはリンゴ酸を透過する事を明らかにした。さらに細胞内膜局在型に区分される2種のプロモーター::GUS形質転換体の解析を行い、一つは果実全体(果皮と中軸)の特に維管束で発現しており、もう一つは果実の萼に近い果肉と中軸の維管束で発現していた。

どちらも果実内の種子に繋がる維管束で発現していた事から、種子における遺伝子発現解析を行った結果、一つは種皮の一部分に特異的に発現していた。さらに、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的解析では、共にリンゴ酸を透過し、特に一つは硝酸・塩素イオン輸送機能も示した。蛍光蛋白質を融合させたSlALMT蛋白質を一過的発現させ、細胞内局在を解析した結果、共に細胞内膜局在型に区分された。2つのうち、顕著に陰イオン酸輸送を確認できた一つについて遺伝子過剰発現体を作成し、果実におけるリンゴ酸含量を比較したが大きな差はみられなかった。果実のGC-MS解析の結果も同様だったが、種子のリンゴ酸以外の有機酸含量に差があると思われ、代謝産物の蓄積量に変化が起きたと推測された。以上の結果から、細胞内膜ALMTsは、トマト果実熟成や種子発芽の過程での陰イオン輸送に関与する事が示唆された。植物栄養学・土壌学すでに、トマトの果実で発現するALMT輸送体クローニングし、電気生理学的解析によって、リンゴ酸輸送機能を明らかにしている。また、形質転換トマト(過剰発現体)の作製と生理機能解析も、ほぼ予定通りに進んでいる。ただし、いくつかの形質転換体(発現抑制)の作成と解析が遅れているため、今後解析を進めて行く予定である。また、最初のALMTの過剰発現系統で、果実のリンゴ酸の蓄積の変化が小さかったことから、もう一つ別のALMT過剰発現体の解析も進めている。H24年度の計画にあったように、トマトの果実で発現するALMT輸送体を明らかにし、遺伝子を単離した。さらに、電気生理学的解析によって、そのうちの2つはリンゴ酸輸送活性を示すことを明らかにした。また、形質転換トマト(過剰発現)の作製も、ほぼ予定通りに進んでいる。ただし、発現抑制株の作出に至っていない。これは遺伝子がトマトの生育および稔性に関わっている可能性が考えられる。現在、プロモーターを変えて、発現抑制の形質転換体の作出を試みている。これまでに、液胞クレードの2つのトマトALMTについて形質転換体の作出とリンゴ酸含量の変化について、生理的な解析を進めてきた。もう一つ、遺伝子発現様式が先の2つと異なり、別のクレードに分類される機能未同定のALMTについても、さらに電気生理学的に透過する陰イオン種の解析を進める。また、このALMT遺伝子の過剰発現トマト形質転換体も作成している。このALMTは果実の未熟段階で高い発現を示すことから、果実熟成段階のリンゴ酸蓄積に関与する可能性がある。また、このALMTは電気生理学的な機能解析で、特に高いリンゴ酸輸送機能を示したことから、形質転換植物の果実のリンゴ酸含量に差がでることが予想される。さらに、これらのALMTsの発現制御によって、リンゴ酸以外の有機酸や、それらの炭素源となる糖含量が変化するか、GC-MSによる解析によって明らかにしたいと考えている。それにより今後、これらALMTsの違いによって、果実のリンゴ酸含量や植物バイオマス増大にどのように応用できるかを研究する。現在は主に、液胞クレードと機能未知の2つのトマトALMTについて形質転換体の作出とリンゴ酸含量の変化について、生理的な解析を進めている。
高活性不溶性触媒開発の普遍的方法論の探求

新しい高活性な不溶性超分子型の高分子-パラジウム触媒の開発を行うために、親水性の高い親油性の高い鎖状ポリピリミジンの調製を検討した。主鎖高分子にペンチル基、メチル基、プロトンが導入された高分子ピリミジンを調製した。この高分子と塩化パラジウム酸アンモニウムとの分子もつれを検討した結果、水にも有機溶媒にも不溶の超分子高分子ピリミジンーパラジウム触媒の創製に成功した。この触媒は、反応性の低い様々な塩化アリールを基質したフェニルボロン酸との鈴木ー宮浦反応に有効で、水中、触媒量400 molppm Pdで効率的に反応を進行させ、対応するカップリング生成物を高い収率で与えた。レアメタル使用の大幅な軽減のため、回収が容易で再利用可能、しかも既存の触媒よりはるかに高活性な固定化触媒の開発を実施しています。例えば、生成物を100キロ合成するために、通常触媒地金換算で1キロ使用します。例えば私たちが開発しているパラジウム触媒の場合、パラジウム地金1グラムが現在2000円程度ですので、地金パラジウム価格として200万円となります。私たちはその使用を100010000分の1に軽減し、しかも回収再利用できる触媒を開発しています。平成27年度では、新規高分子パラジウム触媒の調製を行いました。高分子の有機溶媒の溶液とパラジウム塩の水溶液を混合することにより、不溶性の新規超分子触媒を得ることに成功しました。これは水にも有機溶媒にも溶けません。この触媒のパラジウム回りの局所構造を様々な測定を行うことにより決定しました。この触媒は、例えば鈴木-宮浦反応において、私たちが今までの開発してきたものを含め既存の固定化触媒より高い触媒活性を示すことを見出し、対応するカップリング生成物を得ることに成功しました。さらにC-H結合修飾化反応においても活性を示すことを見出しました。この触媒は回収して再利用することも判りました。数多くの基質に適用可能であることが判り、この触媒の有効性を見出すことができました。触媒量の低減についても検討しました。その結果、現在までのところ既存の不溶性触媒(不均一系触媒)の100分の1の触媒量まで低減することが可能であることを見出しました。計画通り研究が進んでいるため。貴金属触媒における貴金属の使用の提言を目指し、回収再利用可能で既存の触媒より活性の高い固定化金属触媒の開発を行っています。反応性石帯を1トン合成するために、通常使用するパラジウム触媒は10キログラムです。この時の地金パラジウム価格は2000万円になります。私たちはその使用料を100010000分の1に低減し、かつ回収再利用可能な触媒の開発を行っています。地金価格として2000円から2万円となり金属資源の省資源、コスト低減を図ることになります。昨年度に引き続き、新規高分子パラジウム触媒の開発を続けました。昨年度では数例の基質(原料)における反応を実施しましたが、今年度は多くの基質を用いた、鈴木ー宮浦カップリング、C-Hアリール化反応に適用しました。その結果高い収率で対応する成績体を得ることに成功しました。これらにおきましても触媒の回収再利用が可能であることもわかりました。さらに10グラムスケールの基質を用いた鈴木ー宮浦カップリングにおいても、効率的に反応が進行することが見出されました。触媒の10グラム程度の合成も行えるようになり、実践的応用を視野にいれた研究も開始しました。さらに播磨にある大型放射光施設SPring-8でのエックス線吸収微細構造分析(XAFS)実験、密度汎関数理論(DFT)計算化学の結果、固定化高分子パラジウム触媒のパラジウム周りの局所構造を決定することができました。TEMにて観察の結果、平均粒径が3 nm程度のパラジウムナノ粒子が均一に高分子マトリックスに分散していた。ペンチル基、メチル基、プロトンが導入された高分子ピリミジンとパラジウムから調製された超分子触媒を用いて1気圧水素雰囲気下、スチレンの水素化反応を、40 °C、12時間で行ったところ、水中ではペンチル基が導入された高分子ピリミジンーパラジウム触媒を用いたときに、収率90%以上でフェニルエタンが得られた。対照的にメチルが導入された高分子ピリミジンーパラジウム触媒ではその収率は60%程度、プロトンが導入されたものでは収率が50%程度であった。一方、シクロヘキサン中での水素化反応では、プロトンならびにメチル基が導入された高分子ピリミジンーパラジウム触媒により収率90%以上でフェニルエタンが得られた。しペンチル基が導入された高分子ピリミジンーパラジウム触媒ではその収率は40%程度であった。このように、高分子の親水性・親油性の導入により、水中反応、有機溶媒中反応での反応性制御に成功した。またこの触媒は、反応性の低い様々な塩化アリールを基質したフェニルボロン酸との鈴木ー宮浦反応に有効で、水中、

触媒量400 molppm Pdで効率的に反応を進行させ、対応するカップリング生成物を高い収率で与えた。基質をヨウ化トルエンとした場合、触媒量400 mol ppmで機能し、対応するカップリング生成物を高い収率で与えた。新しい高活性な不溶性超分子型の高分子-パラジウム触媒の開発を行うために、親水性の高い親油性の高い鎖状ポリピリミジンの調製を検討した。主鎖高分子にペンチル基、メチル基、プロトンが導入された高分子ピリミジンを調製した。この高分子と塩化パラジウム酸アンモニウムとの分子もつれを検討した結果、水にも有機溶媒にも不溶の超分子高分子ピリミジンーパラジウム触媒の創製に成功した。この触媒は、反応性の低い様々な塩化アリールを基質したフェニルボロン酸との鈴木ー宮浦反応に有効で、水中、触媒量400 molppm Pdで効率的に反応を進行させ、対応するカップリング生成物を高い収率で与えた。上記の研究実施概要の内容をさらに進め、触媒系の完成を目指したい。さらに他の金属での検討も進める予定である。上記の研究を進め、今年度においては論文投稿まで進める予定である。有機合成化学反応機器の業者開発が遅れたことにより、その関連消耗品の購入が次年度にずれ込んだため。基金のため余剰金を繰り越した。反応機器の業者開発が遅れたことにより、購入がずれ込んだ関連消耗品の購入に充てる。物品費購入に充てる。