hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニッケル触媒によるシクロプロパン環開裂を伴う新規インドール骨格構築法の開発

本年度は、前年度までの研究で確立した「コバルト触媒とジエンを用いるラジカル環化反応」を鍵工程とする天然物の全合成を検討した。合成ターゲットとしては、六-五-六員環が縮環した三環性骨格を持ち、生理活性を有するTaiwaniaquinone Dを選択し、六員環部分をラジカル環化反応で構築することにした。検討の初期段階では、五-六員環が縮環したインデンに対してアルケン側鎖を導入したジエンを用いてラジカル環化反応を検討したものの反応は複雑化し、目的の環化体を得ることは出来なかった。本結果を受け、六員環よりも構築がより容易な五員環部分をラジカル環化反応で構築する合成経路を計画することにした。種々検討をした結果、後の六員環部分に該当するベンゼン環にアルケンユニットを二つ導入したジエンをモデル基質として合成し、コバルト触媒を用いるヒドロシアノ環化反応条件に付したところ、望みのラジカル環化反応が進行した。更に、環化反応の際に導入したシアノ基のα位の酸性度が高いという性質を利用して、残る六員環部分を分子内SN2反応によって構築後、四級炭素の構築も達成し、Taiwaniaquinone Dが有する基本骨格の構築に成功した。モデル基質で環化反応が進行することを確認したため、現在はベンゼン環上にメトキシ基を導入した基質を用いて合成を検討している。モデル基質と同様の合成経路で基本骨格を構築後、シアノ基を還元してメチル基へ導くことで全合成を達成する予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。アレン及びシクロプロパン環の特徴的な反応性に着目し、シクロプロパン環を導入したアレンに対してヒドロシアノ化反応を行った。その結果、位置選択的なヒドロニッケル化に続くシクロプロパン環開裂の進行後、再度位置選択的なヒドロニッケル化が進行することを見出した。この反応では、共役ジエンが生成物として得られるため、出発物質の適切な位置にアルケンを導入することによって、生じた共役ジエンとの間におけるDiels-Alder反応の進行が期待できる。反応条件を種々検討した結果、環開裂反応は円滑に進行するものの望みのDiels-Alder反応は進行しなかった。一連の検討において、コバルト触媒を用いたアルケンのヒドロシアノ化反応をジエン基質に適用した場合、位置選択的な五及び六員環形成反応が進行することを見出した。本法は、ニッケル触媒のヒドロシアノ化において必須であった高温条件を必要とせず、室温で円滑に進行する。コバルト触媒によるヒドロシアノ化反応は、ラジカル中間体を経由していることが示唆されているため、ラジカルアクセプターを種々検討したところ、アシルルホスホナートを導入したアルケンを用いた場合、環状ケトンが収率良く得られることを見出した。コバルト触媒による環化反応は基質一般性が高いことに加え、様々なヘテロ環や四級炭素を容易に構築することができる。今後は、シクロプロパン環の開裂を組み込むことで、鎖状基質を一工程で多環性骨格へ変換する反応の開発を検討する。コバルト触媒を用いた位置選択的な環化反応が進行する新知見を見出し、様々なヘテロ環構築法を確立できた。更に、得られる環構造は天然物の構造中に含まれており、有用物質の合成研究へ展開することも期待できる。前年度は、当初の計画である、ニッケル触媒を用いたアレンのヒドロシアノ化反応を応用し、「シクロプロパン環開裂反応に続くDiels-Alder反応の進行による多環性骨格の構築」を種々検討したものの、望みの環化体を得るには至らなかった。そこで、新たなアプローチとして取り組んだコバルト触媒を用いる環化反応の検討では、シアノ基及びアシル基導入型の新規環化反応を見出した。はじめに検討したヒドロシアノ環化反応に関しては、位置及び立体選択的な反応が進行し、様々な五及び六員環化合物の合成に成功している。また、アシルホスホナートをラジカルアクセプターとした環化反応は、光照射や加熱を必要とする条件が同一グループによって3例報告されているのみであり、新規性の高い反応であり、高温を要したニッケル触媒の反応系とは異なり、室温という極めて温和な条件で反応が進行する点が特徴的である。更に、ヒドロシアノ環化反応に関しては、ラジカル反応の特性を活かしたシクロプロパン環開裂を伴うタンデム環化反応への展開に成功しており、双環性化合物を構築する新たな手法を確立することが出来た。また、ヒドロアシル環化反応に関しても、反応点であるアルケンを基質中に2か所導入した基質を用いることで、タンデム環化反応へと展開できることを見出している。現在は、ラジカルアクセプターとしてオキシムを有する基質を用いた環化反応の検討に着手しており、基質一般性の検討を行っている。コバルト触媒を用いた環化反応を、タンデム環化反応へと展開し、多環性骨格の構築法を確立することが出来たため。

本結果を受け、六員環よりも構築がより容易な五員環部分をラジカル環化反応で構築する合成経路を計画することにした。種々検討をした結果、後の六員環部分に該当するベンゼン環にアルケンユニットを二つ導入したジエンをモデル基質として合成し、コバルト触媒を用いるヒドロシアノ環化反応条件に付したところ、望みのラジカル環化反応が進行した。更に、環化反応の際に導入したシアノ基のα位の酸性度が高いという性質を利用して、残る六員環部分を分子内SN2反応によって構築後、四級炭素の構築も達成し、Taiwaniaquinone Dが有する基本骨格の構築に成功した。モデル基質で環化反応が進行することを確認したため、現在はベンゼン環上にメトキシ基を導入した基質を用いて合成を検討している。モデル基質と同様の合成経路で基本骨格を構築後、シアノ基を還元してメチル基へ導くことで全合成を達成する予定である。五及び六員環形成に焦点を絞って研究を進めてきたが、より複雑な分子を与える反応へ繋げることが課題である。今後は、ラジカル反応条件において開裂しやすいシクロプロパン環を出発物質に組み込むことで、前例のない分子変換の開発を目指す。様々な環化体を網羅的に合成する手法が確立できたため、今後は開発した反応を組み込んだ天然物合成の達成を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
国際ロジスティクスプロバイダの市場行動と国民経済効果の計測

この2年間においては、特に航空貨物輸送業の研究、航空貨物及び海運貨物を生む荷主の行動、船社の行動、物流インフラ、並びに貨物輸送に付随する旅客輸送業の研究を行った。航空貨物輸送業については主に米国の航空物流企業の費用効率性分析を計量経済学的手法並びに寡占経済理論を用いて行った。荷主、船社、物流インフラ業の行動に関しては、それぞれに対する聞き取り調査をおこない、現在ケース分析論文を作成中である。旅客航空会社については主に日米低費用航空会社に着目し、市場行動と成果を計量経済学的手法により明らかにした。初年度は,ロジスティクスサービスプロバイダ)として,インテグレーター業を含む米国の航空会社の費用関数と合わせて推定した.そこから得られた成果は,旅客航空会社については原油価格高等のあおりで軒並み費用水準が上昇している一方,インテグレーター業は高いサービス水準を維持したままコストダウンに成功している,というものである.そしてこのようなインテグレーターの行動背景を垂直的差別化のモデルを用いて説明するという英文論文を作成中である.なお,2007年6月22日に予備段階の成果を米国カリフォルニア大学バークレー校で行われた世界航空輸送学会(ATRS)において報告した.その時の議論を反映させ,現在福山平成大学の浦西秀司氏とともに海外学術雑誌への投稿準備を進めている.また,インテグレーターの市場行動を分析する仮定で,あくまでインテグレーター化を行わない,低費用貨物専用航空会社が,フォワーダーの国際ロジスティクスシステムを支える役割を果たしていることが明らかとなった.企業戦略支援やソフトウエア開発など,高い水準のサービスを供給するインテグレーターとは異なり,比較的付加価値の低い貨物の荷主のロジスティクス活動をより迅速に,少ないフリルで安価に支援するためのシステムであり,丁度海運・空運選択の境界に位置する荷主層をターゲットとしたサービスであるといえる.小職はシンガポール国立大学のアンソニー・チン准教授とともに,フォワーダーの海運・空運選択行動を解明するため,離散型確率選択モデルを用いてフォワーダーの交通モード選択行動を明らかにすることを通じて,インテグレーター業に対抗する低費用国際ロジスティクス業の市場行動と,その行動がもたらす国民経済効果を本年度以降において明らかにする.既に,国内のフォワーダー業からインタビューの了解を得ており,行動経済学の成果を取り入れた質問表の作成準備中である.1、米国インテグレーター業の費用構造と競争行動に関する計量経済分析:福山平成大学浦西秀司准教授と共に、米国航空産業におけるインテグレーター業の費用構造と供結行動、およびインテグレーター以外の貨物専用航空業(フレイター)の費用構造と供給行動を、通常の旅客輪送業と比較・分析した。それによると、インテグレーター業とフレイター業は、共に海運系物流会社およびフレイトフォワーダーとの競争を行うため、旅客航空会社よりも費用効率的で、燃料高騰期においてさえも企業全体の総費用を抑制しようとする行動が確認された。また、貨物輸送と旅客輸送との間には範囲の経済性が確認されなかった。このことは貨物輸送航空会社の専業化と、旅客輸送航空会社のフレーター増便行働を説明するものである。研究成果は、現在Journal of Air Transport Managementに投稿準備中である。2、ベトナムにおける日本製造業のロジスティクス活動:2008年8月期に、国際ロジスティクスサービスプロバイダを利用する荷主の行動を明らかにするため、ベトナム・ハノイのトヨタ自動車、矢崎総業、デンソー、キャノン、ジェトロ、ハイフォン港、およびドラゴンロジスティクスを調査し、その研究成果を日本物流学会誌に、横浜商科大学橋本昌隆教授、および流通経済大学林勝彦教授とともに投稿、現在審査中である。3、低費用航空会仕の競争行動と市場成果:平成17-18年度科学研究費基盤C「航空アライアンス形成が航空会社と消費者に与える影響の計量経済分析」、および平成15-16年度の科学研究費基盤C2「日米欧における低費用航空会社の企業活動が地域・国民経済に与える影響の比較計量分析」の研究成果が公刊されつつあり、1本がPacific Economic Review(in print)、2本がTransportation ResearchEおよびAsian Journal of Shipping and Logisticsに仮アクセプトされている。また韓国STX財団賞を受賞した。
山から見たベトナム史

本研究課題は、山地世界の歴史を明らかにすることによって、ベトナム史を再構築しようとした。具体的手順としては、北部では広西・雲南両地域に隣接する山地と盆地、北中部では東西に走る「ラオス・ルート」と、チュオンソン山脈に沿って南北に走るルートに沿った地域に焦点を当て、文献調査とフィールドワークとを平行して行うことで、交通ルートと地方権力、社会との相互関係に関するデータを収集した。こうして蓄積された大量のデータを電子化し、代表者・分担者・協力者・研究員および現地側関係機関(ベトナム学研究院、関係の文化局、博物館)で共有した。またそれらによる新たな知見をもとにメンバーは個別発表と共同討論を行った。本研究課題は、その重要性に比してこれまで不明な部分が多かった山地世界の歴史を明らかにすることによって、ベトナム史を再構築しようとするものである。今年度の活動内容と研究実績の概要は以下の通りである。1.現地調査,史料収集分析今年度は、ベトナムを取り巻く山地地域の広域調査として、紅河に沿った地域、すなわちベトナム北部から中国雲南省紅河ハニ族イ族自治州側、の調査を実施し、交通ルートと地方権力、社会との相互関係に関するデータを収集した。特に岡田雅志(研究協力者)が中心となって現地収集資料にもとづきベトナム・中国国境において山と平地の媒介的役割を果たした世襲的権力の系譜の再構成を行い、その実態について新たな知見を得た。また八尾は、15世紀のムオン族小首長(官郎)などに関する資料の収集をタインホア省において引き続き行った。考古学の手法により物質文化の研究を担当する西村・西野班は、チュオンソン山脈を後背地とするフエ近郊における伝統集落の歴史地理的調査を継続していた。しかし年度途中、西村の死亡により、西村の遺筆となった関係論文を集め、編集・発行した(西村は研究分担者をはずれた)。一方、蓮田は近世ベトナム人の周辺世界に対する認識、歴史認識を検討し、2つの学会で発表した。2.研究会の開催日越の研究者で、ハノイにおいて村落と山地との関係に関する研究会を開催し,議論を行った。3.研究成果の国際発信桃木が中世の山地と首都の関係についての英語論文を国際学会誌上に発表し、国際学会でも発表し、既存史料の分析と今後の研究の具体的な課題提起を行った。林は雲南の古代・中世の王朝に関する論文を中国国内出版書籍において発表した。1.現地調査,史料収集分析今年度は、ベトナムを取り巻く山地地域の広域調査として、チュオンソン山脈東半部(ベトナム側)を南北に走るルートに沿った地域の調査を実施し、交通ルートと地方権力、社会との相互関係に関するデータを収集した。特に、嶋尾が中心となって現地収集資料にもとづきベトナム・ラオス国境において山と平地の媒介的役割を果たした世襲的権力の系譜の再構成を行いその実態について新たな知見を得た。また、八尾は、15世紀のムオン族小首長(官郎)の一人であった丁世寿の銅板嘱書をその存在を知って以来、20年ぶりに実見し、既発表論文の修正をベトナム語論文中で行った。考古学の手法により物質文化の研究を担当する西村・西野班はトゥエンクアン省で、タイ族系の墓葬発掘資料(14ー16世紀)の墓碑、陶磁器などの研究・資料化を行ったほか、16世紀の在地土豪の山城(ニャーバウ城)やタイ族集落に残る仏教草堂の実地研究を行い、さらにチュオンソン山脈を後背地とするフエ近郊における伝統集落の歴史地理的調査を実施した。一方、蓮田は近世ベトナム人の周辺世界に対する認識、歴史認識を検討し、17世紀中葉にキリスト教徒ベトナム人が著したベトナム通史の訳注を発表した。2.研究会の開催日越の若手研究者を招いて,新たに発見された隋代の仏教碑文に関する研究会を開催し,議論を行った。3.研究成果の国際発信桃木が中世の北部山地支配についての英語論文を国際学会誌上に発表し、既存史料の分析と今後の研究の具体的な課題提起を行った。また、北部山地を含めた中国の周辺比較をテーマとするワーキングペーパー(英語)を刊行した。1.現地調査,史料収集分析今年度は、ベトナムを取り巻く山地地域の広域調査として、ベトナム北部から中国広西チワン族自治、の調査を実施し、交通ルートと地方権力、社会との相互関係に関するデータを収集した。特に現地収集資料にもとづきベトナム・中国国境において山と平地の媒介的役割を果たした世襲的権力の系譜の再構成を行い、その実態について新たな知見を得た。考古学の手法により物質文化の研究を担当する西野班は、ベトナム北部から中越国境地帯の発掘成果の整理による歴史地理的調査を継続した。一方、蓮田は近世ベトナム人の周辺世界に対する認識、歴史認識を検討した。2.研究会の開催日中の研究者で、南寧において村落と山地との関係に関する意見交換会を開催し,議論を行った。3.研究成果の国際発信

嶋尾が前近代における国境概念についてのベトナム語論文をベトナムで出版された論文集に発表した。桃木は前近代ベトナム王朝の対外関係について、英語論文をアメリカで出版された論文集に発表した。林は中越国境地帯の中国側の、中国王朝との関係について、広西チワン族における国際学会で発表した。本研究課題は、その重要性に比してこれまで不明な部分が多かった山地世界の歴史を明らかにすることによって、ベトナム史を再構築しようとするものである。今年度の活動内容と研究実績の概要は以下の通りである。1.現地調査,史料収集分析。今年度は、ベトナムを取り巻く山地地域の広域調査として、ベトナム・タイバック地域からラオス・ルアンパバーンと、ラオス中部からベトナム中部と、の2つのルートに沿った地域、の調査を実施し、交通ルートと地方権力、社会との相互関係の歴史に関するデータを収集した。特に岡田雅志(研究分担者)が中心となり、現地収集資料・文書館資料にもとづき、ベトナム北部産地において山と平地の媒介的役割を果たした鉱産物の生産・流通の歴史について新たな知見を得た。また八尾は、15世紀のムオン族小首長(官郎)などの歴史に関する資料の収集をタインホア省において引き続き行った。3.研究成果の国際発信。上記のパネル開催・発表以外にも、ベトナムの対外関係史につき、蓮田・岡田がベトナム、アメリカ、インドの国際学会において、発表した。また桃木も中世ベトナムのアジアにおける位置づけに関し、中国語論文を国際学会誌上に発表し、既存史料の分析と今後の研究の具体的な課題提起を行った。本研究課題は、山地世界の歴史を明らかにすることによって、ベトナム史を再構築しようとした。具体的手順としては、北部では広西・雲南両地域に隣接する山地と盆地、北中部では東西に走る「ラオス・ルート」と、チュオンソン山脈に沿って南北に走るルートに沿った地域に焦点を当て、文献調査とフィールドワークとを平行して行うことで、交通ルートと地方権力、社会との相互関係に関するデータを収集した。こうして蓄積された大量のデータを電子化し、代表者・分担者・協力者・研究員および現地側関係機関(ベトナム学研究院、関係の文化局、博物館)で共有した。またそれらによる新たな知見をもとにメンバーは個別発表と共同討論を行った。計画通り実地調査を行い、大量のデータを収集することができた。またそれらに基づき、各参加者がデータの分析を行い、またそれらの成果を発表することができた。主要な実地調査が年度後半に集中したせいもあり、そこで得られたデータの収集・公開作業は年度内には途上で終わった。27年度にも継続して行いたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。ベトナム史現在までおおむね順調に進展しており、今年度以降も、当初計画に沿って研究活動を継続したい。26年度にも継続して行いたい。計画通り、実地調査を行い、大量のデータを収集することができた。またそれらに基づき、各参加者がデータの分析を行い、またそれらの成果の一部を発表することもできた。
二分脊椎が見られる重度知的障害の病因遺伝子の同定

対象症例は、姉弟例で共に重度知的障害、運動発達遅滞と著しい身体発育不全(低身長)が見られ、姉には二分脊椎とキアリーII型奇形が見られた。解析の結果、姉弟共に2番染色体短腕末端のトリソミーと5番染色体短腕末端のモノソミーがあり、その大きさはそれぞれ18.77 Mbと17.89 Mbであった。父親に2番染色体短腕と5番染色体短腕間での均衡型相互転座が見られ、父親の精子が正常核型の母親の卵と受精することで、姉と弟にトリソミー2pとモノソミー5pが生じたと考えられた。我々は、染色体転座の断点部位を同定した。海外の症例とともに5例に見られる染色体の構造異常は神経管閉鎖障害の病因と考えられる二分脊椎は無脳症、頭蓋脊椎破裂とともに、神経管閉鎖障害(neural tube defects; NTD)(OMIM #182940)の主要な疾患の1つであり、脊柱管を形成する脊椎骨の先天的な形成不全のために脊髄が脊椎の外に出て、様々な神経障害が見られる。本年度、解析を行った症例は重度知的障害、多発奇形と低身長が見られる姉・弟例であり、姉にはキアリ2型の二分脊椎が見られ、2歳8か月で死亡している。本疾患は胎生期の脊椎や脳などの様々な器官形成に関与する遺伝子(タンパク質)の異常が病因と考えられる。以下の研究実績を得た。1)Gバンド法による姉と弟の染色体解析では異常が見られなかったが、弟のアレイCGH解析で、2番染色体短腕末端部(18.77 Mb)の重複と5番染色体短腕末端部(17.89 Mb)の欠失を同定した。2)弟のリンパ芽球を用いてFISH解析を行った結果、2番染色体短腕のDNA断片が5番染色体短腕のDNA断片部位に転座して入れ替わることで、2番染色体短腕のDNA断片量が過剰になっていた。以上より両親の一方に2番染色体短腕(2p)と5番染色体短腕(5p)に均衡転座があると考えられた。3)染色体の断点部を含むDNA断片をPCRで増幅後、断点部位を決定した。4)3)のプライマーを用いて、家系員のゲノムDNAを解析した結果、父と健康な兄に2pと5pに均衡転座が認められた。以上の解析結果より、姉にも弟と同じ染色体異常(2番染色体短腕のトリソミーと5番染色体のモノソミー)があると考えられた。2p末端のトリソミー(重複)と5p末端のモノソミー(欠失)が見られるNTDは今までに海外から4例報告されている。さらに2p末端のトリソミーと他の染色体のモノソミー(15q(長腕)末端、9p(長腕)末端など)でもNTDが見られることより、本症の病因は2p末端部の18.77 Mbの重複と考えられた。二分脊椎は無脳症、頭蓋脊椎破裂とともに、神経管閉鎖障害(neural tube defects; NTDs)(OMIM #182940)の主要な疾患の1つであり、脊柱管を形成する脊椎骨の先天的な形成不全のために脊髄が脊椎の外に出て、様々な神経障害が見られる。本邦のNTDsの発生頻度は、出生した子供の1万人に対して約6人であるが、病因の多くは不明である。一方、NTDsの疾患モデルマウスの研究により、200個以上の遺伝子の異常がNTDsの発症に関与することが明らかになっている。ヒトにおいても胎生期の神経管の形成に関与する様々な遺伝子の異常が二分脊椎の病因と考えられるが、最近のコホート研究により病因候補遺伝子あるいは危険因子としての遺伝子変異は大部分が不明である。本研究では二分脊椎が見られる疾患の病因遺伝子を同定して臨床像と遺伝子変異の関連を明らかにする。本研究において、重度知的障害が見られる二分脊椎の本症例には2番染色体短腕の重複と5番染色体短腕の欠失が見られた。同様の染色体構造異常の組合せは海外に4症例ありその全症例にNTDsが見られた。また、2番染色体短腕の重複の3例にNTDsが見られることより、本症例の病因は2番染色体の短腕の18.8Mbの染色体重複であることが明らかになった。本症例の2番染色体の短腕の重複は今までに一番短い重複である。本症例の病因を明らかにする目的で、上記200個の遺伝子の中で、この18.8Mbの領域に唯一存在するMSGN1遺伝子に注目し、本遺伝子を過剰に発現するトランスジェニックマウスの作製を開始した。さらに、極めてまれな兄妹例の二分脊椎の症例のエキソーム解析を行った。本研究の対象となる重度知的障害が見られる二分脊椎の病因は2番染色体短腕の重複であることを明らかにした。しかし、この領域に含まれる遺伝子の中でどの遺伝子の重複(ゲノム量の増加)が病因であるかは未だ不明であり、これを明らかにするために病因候補遺伝を過剰発現するトランスジェニックマウスの作製を開始した。申請者は、平成26年から平成28年までの本研究(基盤C)において、二分脊椎の病因を明らかにするために分子遺伝学的解析を行った。

対象症例は、姉に二分脊椎とキアリーII型奇形が見られ、姉と弟共に重度知的障害、運動発達遅滞と著しい身体発育不全(低身長)が見られる姉弟例である。アレイCGH解析とFISH解析などにより、姉弟共に2番染色体短腕末端のトリソミー(トリソミー2p24.3-pter)と5番染色体短腕末端のモノソミー(モノソミー5p14.3-pter)を同定した。トリソミーとモノソミーの大きさはそれぞれ18.77 Mbと17.89 Mbであり、過剰な2p24.3-pterが5p14.3-pterの欠失箇所に転座していた。父親の染色体核型は46,XY,t(2;5)(p24.3;p14.3)で、2番染色体短腕と5番染色体短腕間での均衡型相互転座が見られ、本相互転座を持つ父親の精子が正常核型の母親の卵と受精することで、姉と弟にトリソミー2pとモノソミー5pが生じたと考えられた。これまでに2p24トリソミーと二分脊椎との関連が報告されているが(Therkelsenら、1973;Lurieら、1995)、二分脊椎が見られる2p24トリソミーの症例で、トリソミーの原因となる染色体転座の断点部位、すなわちトリソミー領域の長さを同定したのは申請者らが初めてである。また、トリソミー2pとモノソミー5pが見られる症例は本症例を含めて9例あり、そのうち5例(55.6%)に神経管閉鎖障害(Neural tube defects: NTDs)が見られた。本症例は本邦初の症例である。現在、本研究成果を論文にまとめ、海外の学術雑誌に投稿中である。対象症例は、姉弟例で共に重度知的障害、運動発達遅滞と著しい身体発育不全(低身長)が見られ、姉には二分脊椎とキアリーII型奇形が見られた。解析の結果、姉弟共に2番染色体短腕末端のトリソミーと5番染色体短腕末端のモノソミーがあり、その大きさはそれぞれ18.77 Mbと17.89 Mbであった。父親に2番染色体短腕と5番染色体短腕間での均衡型相互転座が見られ、父親の精子が正常核型の母親の卵と受精することで、姉と弟にトリソミー2pとモノソミー5pが生じたと考えられた。我々は、染色体転座の断点部位を同定した。海外の症例とともに5例に見られる染色体の構造異常は神経管閉鎖障害の病因と考えられるアレイCGHとFISH解析では、2p末端部の約19Mbの染色体断片が、5p末端部に転座して入れ替わり、その結果、5p末端部の約18Mbの染色体断片が欠失していた。ゲノム量に異常が見られた両染色体断片の大きさがほぼ同じであったので、姉と弟の染色体異常はGバンドでは同定できなかったと考えられる。両親の片方に均衡転座がある場合に子どもにモノソミーとトリソミーが見られる。実際、父親に2pと5pに均衡転座が認められた。1)2分脊椎が見られた姉と弟に共通の症状(重度知的障害と成長障害)が見られる。2)2p末端のトリソミー(重複)と5p末端のモノソミー(欠失)の染色体異常は、両親の片側に2pと5pの均衡転座があるときに見られる。3)海外の複数の症例に2pトリソミーでNTDが発症している。以上より、死亡している姉に見られた二分脊椎は、2pトリソミーが病因と考えられる。1.Msgn1を過剰発現するトランスジェニックマウスの系を確立し、Msgn1遺伝子が病因か否かを明らかにする。2.本症例(重度知的障害が見られる二分脊椎)の研究成果を論文として発表する。3.重症のNTDs症例では2番染色体短腕の重複領域が長い。次にその領域に含まれるNTDsの候補遺伝子のトランスジェニックマウスの作製を開始する。4.エキソーム解析を行った兄妹例の二分脊椎の解析結果を詳細に解析し、遺伝子の異常の有無を明らかにする。臨床遺伝学1)2p末端のトリソミー(重複)と5p末端のモノソミー(欠失)が見られるNTDは、今までに本家系の姉症例を含めて5例報告されている。その中で、2pの重複領域(約19Mb)の長さは本症例が一番短く、この領域に二分脊椎の病因となる遺伝子が局在すると考えられる。
脳NCXの創薬的意義に関する基盤研究

細胞内Ca^<2+>の濃度調節に関わっているNa^+/Ca^<2+>交換系(NCX)の中枢神経系での病態的意義についてNCXの選択的阻害薬を用い検討した。培養細胞の系での一酸化窒素(NO)誘発細胞障害、またNO関連の病態であるパーキンソン病モデルマウスでのドパミン神経障害において、NCXが関わっていることを明らかにした。これらの成績は、NCXが中枢神経系のNO関連病態に関わっていることを示しており、その創薬的意義を明らかにした。パーキンソン病モデルマウスでのドパミン神経障害へのNCX関与の検証:本研究では、パーキンソン病モデル動物においてSEA0400の保護作用を明らかにした。一方、SEA0400はin vitroでのMPP^+誘発神経細胞障害には影響を与えなかったことから、SEA0400がMPTP投与によるミクログリア活性化以降の過程に作用していることが考えられた。NO誘発ドパミン神経由来SH-SY5Y細胞へのNCX関与の分子メカニズム解析:MPTP誘発パーキンソン病モデルマウスにおける検討から、活性化ミクログリア由来のNOが障害発現に重要な役割を演じてとの仮説から、ヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y細胞、アストロサイトでの予備検討においてSEA0400の細胞死保護作用を見出している。本研究では、ドパミン神経由来SH-SY5Y細胞およびアストロサイトにおいて、NO誘発神経細胞死における細胞外Ca^2+の関与、NCX依存性のCa^2+流入の重要性を明らかにした。また、細胞内Ca^2+の関与について、Ca^2+流入以後の下流シグナルについて検討し、カルモジュリン、カルパイン、そしてMAPキナーゼ系の関与を明らかにした。さらに、NCX選択的阻害薬SEA0400やsiRNAシステムによるNCX発現低下細胞系を用いることで、NO誘発細胞障害におけるNCXの関与を明らかにした。SEA0400のラベル化とNCXの病態関連動態の解析:SEA0400のNCXの選択的阻害薬であり、その放射ラベル化体はNCXを標識する有効なプローブとなる。本研究では、世界初の[^3H]SEA0400を合成し、脳切片を用い[^3H]SEA0400結合実験を行った。その結果、免疫組織学的検討でのNCXの脳部位局在と一致して、[^3H]SEA0400の特異的結合を認めた。1.パーキンソン病モデルマクスでのどパミン神経障害へのNCX関与の検証パーキンソン病モデル動物としてMPTP誘発ドパミン神経障害マウスが一般によく使われている。本研究では、マウスでメタンフェタミン誘発ドパミン神経障害に対するSEAO400の作用を検討したが、SEAO400は本モデルでは改善作用を示さなかった。また、ラットでのL-ドパ誘発ジスキネジアモデルにおいてSEAO400はジスキネジアの形成、発現に影響を与えなかった。これらの結果は、SEAO400の有効性がモデルにより異なることを示しており、NCXがCa^<2+>輸送を両方向性に調節していることと関連しているかもしれない。一方、ドパミン神経障害の評価に関して、in vivo脳透析法によるドパミン遊離について検討し、新しい評価系を確立した。すなわち、マイクロダイアリシス法により、メタンフェタミン誘発のドパミン遊離を指標にドパミン神経機能を評価することが出来た。2. NO誘発ドパミン神潔由来SH-SY5Y細胞へのNCX関与の分子メカニズム解析本研究では、SH-SY5Y細胞、アストロサイトでのNO誘発神経細胞死におけるNCXの役割の機構を追究する目的で、これらの細胞系でのNOによるNCXのリン酸化について検討している。現在、免疫沈降によるリン酸化条件を検討しているところである。3. SEA0400のラベル化とNCXの病態関連動態の解析本研究では、NCXの新規PETプローブの開発を目指しこが、その前駆体合成が困難であることが判明し、計画を断念した。1.パーキンソン病モデルマウスでのドパミン神経障害へのNCX関与の検証ドパミン神経毒モデルでの既存の治療薬の効果はMPTPの投与条件に依存していた。従って、本研究ではこの課題については検討せず、MPTP投与モデルでのNCX関与について、タンパク質、活性レベルで検討した。まず、ウエスタンブロット解析で、NCX発現が変化していないことを明らかにした。一方、細胞内Ca^<2+>増加を反映するERKリン酸化はMPTP処置により活性化し、この活性化はNCX阻害薬SEA0400で抑制された。本成績は、MPTP誘発ドパミン障害にNCXが関わっていることを支持する。また、MPTPモデルでのドパミン神経障害の評価に関して、in vivo脳透析法を用いた機能面からの新しい解析法の有用性を、ラットのジスキネジアモデルで検証した。

2. NO誘発ドパミン神経由来SH-SY5Y細胞へのNCX関与の分子メカニズム解析昨年度までに、NOがヒト神経芽細胞腫SH-SY5Y、アストロサイトにおいて、細胞内Ca^<2+>濃度を増加させること、また本作用にNCXが特異的に関与することを見出している。本研究では、細胞外からのNCX依存性のCa^<2+>流入機構における、細胞内Na^+濃度の関与について薬理学的に検討し、Na^+チャネル、Na^+,K^+-ATPase、Na^+/H^+交感系などの関与がないとの結果を得た。3.研究成果の総括とまとめ本研究で、NO関連病態であるパーキンソン病のモデル動物のドパミン神経障害、NO誘発神経細胞障害にNCXが関与していることを明らかにし、NCXの中枢神経創薬標的分子としての意義の神経科学的基盤を示すことが出来た。
水素結合を触媒とした気相ナフトールの光誘起シス-トランス異性化反応の研究

ナフトールには、水酸基のナフタレン環に対する配向の違いによりシス、トランス体の2つの回転異性体が存在する。レーザー光を用いたシス【tautomer】トランス体間の異性化の可能性についてはこれまで多くの研究者が議論してきたが、実現にはいたらなかった。本研究は、ナフトールのシス【tautomer】トランス異性化のレーザー操作を行うとともに、反応のメカニズムやダイナミックスを解明することを目的とした。実験は超音速ジェット中の1-、2-ナフトール単体およびその水素結合クラスターに対して行なった。ジェット中の特定の異性体を紫外-赤外二重共鳴法で電子励起状態のX-H振動準位に励起し、その後の異性化反応の有無を、生成物の発光の分散蛍光スペクトルから確認したここでXはC、N、O原子である。平成15年度は、2-ナフトール単体および2-ナフトール-アンモニア水素結合クラスターを中心に研究を行い、次のような結果を得た。(a)2-ナフトール単体では、観測したエネルギー領域(<3610cm^<-1>)ではシス【tautomer】トランス異性化は起きない。(b)2-ナフトール-アンモニア水素結合では、異性化が2900cm^<-1>で起きる。このように、水素結合形成により異性化障壁が著しく低下することが明らかになった。平成16年度は15年度の研究をさらに進め、種々の水素結合クラスターについて実験を行うとともに、密度汎関数計算により障壁エネルギーの計算も行った。その結果、次のことが明らかになった。(1)単体では異性化は非常に起こりにくい。つまり障壁エネルギーが水素結合クラスターに比べかなり高い。(2)異性化反応は、異性化障壁付近で最も収率が高い。(3)内部エネルギーが大きくなるに従って、同じ水素結合クラスター異性体内での水素結合解離が速くなり、異性化収率が低くなる。(4)時間依存密度汎関数計算は、電子基底状態(S_0)よりもS_1電子状態における異性化障壁が2倍以上も大きくなると予測したが、水素結合形成による障壁の低下は予測されなかった。実験結果(3)については、赤外振動励起後の分子内振動エネルギー再分配の後の反応の分岐が解離に傾くことを意味しており、その理由はエネルギーの増加とともに解離チャネルの状態密度が異性化に比べ著しく増加するためであると考えられる。水素結合による障壁低下を計算が予測ができない理由としては、ナフトールではS_1、S_2状態が接近しているため、両電子状態の混合を含めたより高度な量子化学計算が必要なためと考えられる。超音速ジェット中に生成した気相の2-ナフトール及びその水素結合体に対して、レーザー光によるシス-トランス異性化反応の実験を行った。

まず、紫外レーザーで始状態(シス体、またはトランス体)を選別してS_1電子状態に励起した後、数ナノ秒して赤外レーザーでOH振動を振動励起し、その後の緩和過程で生成する異性体を蛍光分光法で検出した。その結果、調査したエネルギー領域2900-3700cm^<-1>において単体分子は、異性化反応を起こさないが、水素結合体では、3000cm^<-1>以下のエネルギーで異性化反応を起こすことが分かった。この結果は、水素結合が異性化反応に対して触媒的な役割を果たすことを意味している。また、異性化の効率はエネルギーに大きく依存し、特に2-ナフトール-アンモニアクラスターにおいて、シス体から反応を開始した場合、限られた振動エネルギー領域でトランス体のみ生成することが明らかになった。さらに、水素結合の受容体を水、メタノール、エーテルと変化させ、同様な観測を行った結果、異性化障壁付近において異性化反応の効率は高いが、エネルギーが大きくなるに従って、同じ異性体内での水素結合解離速度が増し、異性化が抑制されることが分かった。また、並行して量子力学計算(時間依存密度汎関数計算)を行った結果、S_1電子状態の近くにS_2電子状態が存在し、また異性化エネルギー障壁が低いことが分かった。このことは、S_1電子状態の異性化にS_2電子状態が関与している可能性を強く示唆するものである。ナフトールには、水酸基のナフタレン環に対する配向の違いによりシス、トランス体の2つの回転異性体が存在する。レーザー光を用いたシス【tautomer】トランス体間の異性化の可能性についてはこれまで多くの研究者が議論してきたが、実現にはいたらなかった。C-C結合のような単結合周りの回転から生じる異性体の研究は分光学的に興味があるだけでなく、生体分子で代表されるフレキシブルな構造を持つ分子のコンフォメーションダイナミックスを研究する上で基本的な情報を与えると期待される。本研究は、ナフトールのシス【tautomer】トランス異性化のレーザー操作を行うとともに、異性化反応のメカニズムやダイナミックスを解明することを目的とした。シス【tautomer】トランス異性化は、水酸基のC-O軸周りの回転運動により起きるが、実験を遂行するにあたって、次の2つの問題点が挙げられた。(1)レーザー入射したエネルギーが、高い効率で異性化障壁を越えるエネルギーに変換されるか。(2)反応の出発点として、シス体、トランス体の選別ができるかどうか。これらの問題点を克服する方法として、本研究では紫外-赤外二重共鳴分光法を用いた。紫外パルスレーザーにより超音速ジェット中のシス体、トランス体ナフトールの一方の異性体のみを選別して電子励起し、その直後に赤外パルスレーザー光を入射し、X-H振動を励起した。ここでXはC、N、O原子である。X-H振動に励起されたエネルギーは速やかに分子内振動エネルギー再分配により他の振動モードへエネルギー緩和し、一部が異性化反応座標へのエネルギーに変換され異性化が進行すると予測した。実験は、1-、2-ナフトールの単体とその水素結合クラスターについて行った。その結果、単体では、実験可能な3500cm^<-1>の赤外エネルギーを入射しても異性化反応が観測されなかったが、水素結合体では、2900cm^<-1>のエネルギーで異性化が起こることが確認された。これらの実験から、シス【tautomer】
子宮体癌増加要因の解析と予防の可能性に向けての疫学的・分子生物学的研究

本研究の最終目的はヒト染色体のすべてを対象として、子宮体癌における染色体欠失領域および遺伝子不安定性の原因の1つであるDNAミスマッチ修復異常とDNAレブリケーションエラー(RFR)をテストすることにより検索し、欠失領域の詳細な地図を作製すること、および近年増加傾向の著しい子宮体癌のわが国における新たな高危険因子を抽出し、分子疫学的手法という研究分野を確立することである我々は、多数の子宮体癌の手術症例を用い、第10番染色体長腕のq25-q26領域が子宮体癌の高分化癌で高頻度に欠失していることを見出し、詳細に欠失地図を作製したところ、D10S209とD10S216の間に約8CM、D10S217とD10S590の間に約12CMの共通欠失領域を認めた。次に酵母人工染色体(YAC)を用いて詳細に解析したところ、共通欠失領域は790kbのYACにより完全にカバーされていた。さらに、これらのYACからコスミドコンティングを作成し、得られたクローンを用いて、FISH法を行い詳しく解析したところ、共通欠失領域は100kbという極めて狭い範囲に限局された。そしてこの領域内に存在するhBRAG遺伝子を候補遺伝子の1つとして検索したが関連は薄いことがわかった。また、疫学的研究については患者の同意を得てまたプライバシーの保護に充分留意し、種々の項目(年齢、身体状況、居住地、職歴、教育歴、閉経状態、月経状態、婚姻歴、初婚年齢、妊娠、出産歴、ホルモン補充療法、不妊歴、授乳歴、生活面、および過去5年間の食物摂取頻度調査、既往歴、避妊歴、体型、喫煙歴、合併症)につき症例1:対照2のアンケート調査(症例対照研究)を行い、各々のオッズ比を算出し新たな高危険因子の抽出にとりかかった。本研究の最終目的はヒト染色体のすべてを対象として、子宮体癌における染色体欠失領域および遺伝子不安定性の原因の1つであるDNAミスマッチ修復異常とDNAレプリケーションエラー(RFR)をテストすることにより検索し、欠失領域の詳細な地図を作製すること、および近年増加傾向の著しい子宮体癌のわが国における新たな高危険因子を抽出し、分子疫学的手法という研究分野を確立することである。我々は、多数の子宮体癌の手術症例を用い、第10番染色体長腕のq25-q26領域が子宮体癌の高分化癌で高頻度に欠失していることを見出し、詳細に欠失地図を作製したところ、D10S209とD10S216の間に約8CM、D10S217とD10S590の間に約12CMの共通欠失領域を認めた。また、疫学的研究については患者の同意を得てまたプライバシーの保護に充分に留意し、種々の項目(年齢、身体状況、居住地、職歴、教育歴、閉経状況、月経状況、婚姻歴、初婚年齢、妊娠、出産歴、ホルモン補充療法、不妊歴、授乳歴、生活面、および過去5年間の食物摂取頻度調査、既往歴、避妊歴、体型、喫煙歴、合併症)につき症例1:対照2のアンケート調査(症例対照研究)を行い、各々のオッズ比を算出し新たな高危険因子の抽出にとりかかった。
日本人集団のY-STRとY染色体ハプログループを組み合わせたDNA多型構造の研究

日本人集団のY-STRデータにおいて観察された35例のマイクロバリアントについて、Y染色体ハプログループとの関連を調べるために塩基配列解析を実施した。その結果、ハプログループごとに特徴的なマイクロバリアント配列内の変異位置を特定することができた。また、Y-STRに基づいたネットワーク分析によって、変異位置が同一であるマイクロバリアントを有するハプロタイプがネットワーク内で互いに近い位置に存在することが示され、それらがハプログループ内の共通祖先に由来している可能性が示唆された。各ハプログループにおけるY-STRのアレル頻度および遺伝的多様性を調べた結果、Y-STRによってはハプログループ間でアレル構成が大きく異なることが示された。遺伝的多様性が集団データ全体では大きいが特定のハプログループでは小さくなるY-STRの存在も確認され、今後Y-STRハプロタイプとハプログループの関連について研究を進める上で有用なマーカーとなることが期待される。また、特定のY-STRのコピー数が日本人集団においては多様であり、それがハプログループと関連することを明らかにした。この分析において用いたシグナル強度の評価法については、STR多型に関する他の研究においても応用できるものであると考えられ、今後の様々な活用が期待される。今回の成果については日本DNA多型学会第27回学術集会で口頭発表し、若手研究賞を受賞した。これまでの研究成果を論文にまとめて投稿することができた。3月に国際誌Forensic ScienceInternational: Geneticsに受理された。Y-STRのコピー数については、塩基配列を踏まえたハプログループとの関連の解明を目指す。また、初年度から開発を進めている詳細なハプログループの分析法を用いたDNA試料の検査を実施する。論文の執筆に際して必要となった費用のため、購入予定であった試薬が購入できず次年度使用額が生じた。試薬の購入のために使用する予定である。
地域産業のリストラクチュアリングと外国人「労働力」の構造化に関する研究

今年度の主要な活動は、地域産業において外国人労働力の受け入れが明瞭な地域での現地調査と、関連機関等での情報収集、ならびに成果発表である。特に今年度は、外国人研修生・技能実習生の受け入れが全国最多地域である愛知県と岐阜県、広島県で、多角的な調査を行った。具体的な内容は、次の通りである。1)愛知県では、輸送機械関連の研修生受け入れ状況を知るため、県庁の関連部署、愛知労働局、愛知県中小企業団体中央会にてヒアリングを行った。岐阜県では、繊維関連の研修生の状況を知るため、岐阜県庁の関連部署、外国人研修生受入協同組合にてヒアリング調査を実施するとともに、関連図書館で資料収集を行った。広島県では、水産関連の研修生の実情を把握するため、農水省関連機関や県庁、カキ養殖業が最も盛んな江田島市でヒアリングを行った。2)昨年度とは異なり、今回は組織レベルから外国人研修生の受け入れ企業ならびに研修生・実習生まで下向して、より詳細な調査を行った。岐阜県では、受け入れ企業と研修生双方へのヒアリングとともに、研修生側の実情を把握するため、研修生支援団体等でもヒアリング調査を実現した。広島県では、研修生自身を対象とするアンケート調査を実施した。以上を踏まえて、本年度は研究報告1件(地域産業における外国人労働力の構造化)ならびに学生との共同調査報告書1件(高知大学人文学部岩佐ゼミナール『カキ養殖業と中国人研修生』)を公表した他、これまでの調査の蓄積を踏まえて、近日中に論文数本を公表予定である。今年度の主要な活動は、地域産業の再編成と外国人労働力の受け入れ実態との連関性が明瞭な地域での現地調査と、関連文献のサーベイに着手した。具体的には、1)愛媛県と並ぶ全国的に珍しい「外国人研修生受入れ特区」の導入地域である北海道猿払村と枝幸町において、役場、受け入れ団体、研修生受入企業等で実態調査ならびに資料収集を実施した。加えて、北海道庁内の関連部署において資料収集とヒアリング調査を実施した。2)外国人研修生・技能実習生の受け入れが全国最多である岐阜県において、岐阜県庁の関連部署、岐阜労働局、中小企業団体中央会、国際交流協会等でヒアリング調査を実施した。同時に、県レベルだけでなく外国人居住者の多い自治体の1つである地場産業都市・関市でも調査を実施し、市役所と市内の産業団体にてヒアリング調査を展開した。3)さらに、現地調査に加えて、地場産業研究と外国人労働力研究の2側面から、先行研究の資料収集と文献サーベイを行った。なお、本年度は研究初年度であり、分析の最中であることに加えて、各地域での継続調査の必要性があることから、研究成果の実質的な公表(論文・研究発表等)は平成19年度に集中的に行う予定である。ただし、論文ではないものの、関連する研究業績として、本研究に関連する研究書の書評の執筆(岡田知弘著『地域づくりの経済学入門-地域内再投資力論一』自治体研究社、2005年〔『経済科学通信』111号、2006年9月、6769ページ〕)、ならびに本研究の比較分析の一環として、外国人労働者の有力な受け入れ地域である広島県におけるゼミ学生との共同研究報告書(高知大学人文学部岩佐ゼミナール『国際化する地域と外国人労働者-広島県西部地域を中心に-』2007年3月)を出版した。
ギャップモード誘起新規光捕捉現象と光触媒反応の機構解明と制御

(1)光捕捉メカニズムの解明:分散液中の銀ナノ粒子(AgNP)のAg薄膜基板への非可逆的光捕捉(固定)が、ギャップモードによる増強電場勾配とvan der Waals引力に基づくことが、実験的に支持され、同時に新たな知見が得られた。a)励起光・光学配置:励起光強度の増大とともに光捕捉性が上がること、全反射配置ではp-偏光でのみ光捕捉することを見出した。イオン強度が高い溶液系で、外部配置でのみ光照射位置以外にAgNPの偏在的固定が見られた。b)溶液組成:イオン強度の増大とともにDLVO理論に対応してAgNP捕捉量が増大した。AgNP及びAg基板両方にPMBA(p-カルボキシ安息香酸)を固定し、溶液のpH>pKa(=5.9)として静電反発を形成したときも、光捕捉が効果的に働くことを見出した。(2)光触媒反応のメカニズム解明:a)溶液中からPMBA-SAMをAg基板に形成し、その外側にAgNPを固定し、空気中で光照射したとき、PMBAは脱炭酸しチオフェノール(TP)化した。しかし、空気中でp-メチルTP(PMTP)-SAMから光酸化生成したPMBAは脱炭酸せず、反応が止まった。PMBA-SAMはもともとチオール側とカルボキシ基側の両方でAg基板に吸着する。pH<pKaでは、プロトン付加したPMBAのみが観測され、脱炭酸を示さないが、pH>pKaではプロトン解離したPMBAが初期に観測され、脱炭酸した。PMTPを、塩基性溶液中で光反応させると、TPまで反応が進んだ。今後のより詳しい測定・解析が必要であるが、PMBAのカルボキシル基のうち、Ag基板に吸着したものは脱炭酸するが、AgNP側を向いたものは脱炭酸しないことが示唆された。b)励起光波長・光学配置、基板及びナノ粒子のほか、雰囲気調整用試料セルを導入し、PMTP酸化に対する酸素濃度や基板温度の影響の解析を進めた。計画通りにおおむね順調に進展している。その理由は、光捕捉現象のメカニズム解明と、光触媒反応のメカニズム解明につながると考えられるいくつかの新しい現象を見出したためである。例えば、高イオン強度で光捕捉・固定されたAgNPが、外部反射配置でのみ、光照射しない場所にも偏在した。これは、ギャップモード電場による光捕捉とともに、光散乱が影響していると考えられる。またAgNPとAg基板がともにプロトン解離したカルボキシル基を持った(PMBA)静電反発系でも、光捕捉が有効に働くことは、光捕捉力の大きさの静電反発力による評価や、表面化学種間の分子間力の評価・制御につながる可能性もある重要なものである。さらに、光触媒系でも、同じPMBA分子が、ギャップモードで脱炭酸反応を示したり示さなかったりする現象を見出した。これは、PMBAの配向性が起因している可能性があり、光触媒反応のメカニズム解明につながると考えられる。これまでの研究成果に基づき、光捕捉メカニズムの解明と光触媒反応メカニズムの解明を進める。具体的には以下の点について検討を進める。(1)光捕捉メカニズムの解明:a)励起光:励起光波長、レーザ光パワー密度や偏光依存性を詳しく調べる。また、CW/パルスレーザにより、光捕捉の高速化を進める。光学配置:外部反射と全反射の与える光捕捉性の違いを詳しく解析し、原因を明らかにする。b)ナノ粒子・基板の材質:ギャップモード活性なAu, Cuや触媒活性粒子や磁性粒子,さらに非金属材料の光捕捉性を確かめる。c)溶液組成:捕捉時間とAgNP濃度・イオン強度、AgNP固定性とpHなどの関係を明らかにする。d)ギャップモード条件下での光捕捉力の測定:AFMカンチレバーに固定したAgNPを用いて、ナノスケールでの距離と表面間力・光捕捉力の関係を解析する。(2)光触媒反応のメカニズム解明:寄与する因子の定量的解析を行う。a)吸着サイトごとにアルキル基の種類・大きさを変えて、影響を詳しく調べる。PMBAをAg基板とAgNPの間のナノギャップに吸着させたとき、PMBAは脱カルボキシル基化するのに対して、なぜ光酸化生成したPMBAは脱カルボキシル基化しないか、配向性等から解析する。b)励起光:波長・光学配置は、ギャップモードプラズモン・ホットキャリア生成を通して反応速度を決めるので、詳細を解析する。c)基板及びナノ粒子をAu, Cu、Pt, Pd等に変え、金属の触媒活性と光触媒性の複合について検討する。金属ナノ粒子形状をロッド、立方体、ナノ三角柱に変え、PAlTP光反応の活性や生成物の違いを明らかにする。基板形状について、粗さを持つAg薄膜の反応活性への影響や、単結晶表面の吸着種への電子的効果を明らかにする。d)基板温度・雰囲気調整用セルを導入し、PAlTP酸化に対する基板温度や酸素濃度の影響を解析する。

b)溶液組成:イオン強度の増大とともにDLVO理論に対応してAgNP捕捉量が増大した。AgNP及びAg基板両方にPMBA(p-カルボキシ安息香酸)を固定し、溶液のpH>pKa(=5.9)として静電反発を形成したときも、光捕捉が効果的に働くことを見出した。(2)光触媒反応のメカニズム解明:a)溶液中からPMBA-SAMをAg基板に形成し、その外側にAgNPを固定し、空気中で光照射したとき、PMBAは脱炭酸しチオフェノール(TP)化した。しかし、空気中でp-メチルTP(PMTP)-SAMから光酸化生成したPMBAは脱炭酸せず、反応が止まった。PMBA-SAMはもともとチオール側とカルボキシ基側の両方でAg基板に吸着する。pH<pKaでは、プロトン付加したPMBAのみが観測され、脱炭酸を示さないが、pH>pKaではプロトン解離したPMBAが初期に観測され、脱炭酸した。PMTPを、塩基性溶液中で光反応させると、TPまで反応が進んだ。今後のより詳しい測定・解析が必要であるが、PMBAのカルボキシル基のうち、Ag基板に吸着したものは脱炭酸するが、AgNP側を向いたものは脱炭酸しないことが示唆された。b)励起光波長・光学配置、基板及びナノ粒子のほか、雰囲気調整用試料セルを導入し、PMTP酸化に対する酸素濃度や基板温度の影響の解析を進めた。計画通りにおおむね順調に進展している。その理由は、光捕捉現象のメカニズム解明と、光触媒反応のメカニズム解明につながると考えられるいくつかの新しい現象を見出したためである。例えば、高イオン強度で光捕捉・固定されたAgNPが、外部反射配置でのみ、光照射しない場所にも偏在した。これは、ギャップモード電場による光捕捉とともに、光散乱が影響していると考えられる。またAgNPとAg基板がともにプロトン解離したカルボキシル基を持った(PMBA)静電反発系でも、光捕捉が有効に働くことは、光捕捉力の大きさの静電反発力による評価や、表面化学種間の分子間力の評価・制御につながる可能性もある重要なものである。さらに、光触媒系でも、同じPMBA分子が、ギャップモードで脱炭酸反応を示したり示さなかったりする現象を見出した。これは、PMBAの配向性が起因している可能性があり、光触媒反応のメカニズム解明につながると考えられる。これまでの研究成果に基づき、光捕捉メカニズムの解明と光触媒反応メカニズムの解明を進める。具体的には以下の点について検討を進める。(1)光捕捉メカニズムの解明:a)励起光:励起光波長、レーザ光パワー密度や偏光依存性を詳しく調べる。また、CW/パルスレーザにより、光捕捉の高速化を進める。光学配置:外部反射と全反射の与える光捕捉性の違いを詳しく解析し、原因を明らかにする。b)ナノ粒子・基板の材質:ギャップモード活性なAu, Cuや触媒活性粒子や磁性粒子,さらに非金属材料の光捕捉性を確かめる。c)溶液組成:捕捉時間とAgNP濃度・イオン強度、AgNP固定性とpHなどの関係を明らかにする。d)ギャップモード条件下での光捕捉力の測定:AFMカンチレバーに固定したAgNPを用いて、ナノスケールでの距離と表面間力・光捕捉力の関係を解析する。