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高出力ミリ波帯電磁波を用いた次世代高機能セラミックス焼結・接合プロセスの開発

本研究においては、高出力のミリ波体電磁波を用いて高機能セラミックスの焼結および接合プロセスの開発を遂行した。その結果以下の成果が得られた。ミリ波領域におけるセラミックス粉体の誘電特性の解明に関する研究では、まず、ミリ波分光法により炭化珪素のミリ波領域における吸収特性を測定した結果、炭化珪素では粉末粒径、温度および含有される不純物炭素量の増加と共に吸収係数が増加することが明らかにされた。アルミナ-ジルコニアにおける同様の計測による誘電率測定の結果から、ミリ波領域に対する誘電率は低密度試料において高い値を示すことが明らかにされた。28GHz電磁波を用いた高機能セラミックスの焼結においては、窒化珪素用の、Yb203を含有する新助剤を開発し、従来法と比較して400°Cも低い焼結温度において、窒化珪素バルク体の合成可能なプロセスを確立することに成功した。また、機能性セラミックスの焼結としては、高熱伝導率(約190W/m・K)を有する窒化アルミニウムを、従来法と比較して、200°C低い焼結温度かつ約十分の一の焼結時間で合成できる急速・短時間焼結法を開発した。ナノ結晶性セラミックス成形体の作成では、平均粒径200nm、ビッカース硬度300Hvのポーラス酸化チタン固化体を得ることが出来た。ミリ波ビームプロセスの開発では、PVD法により作製したチタン酸ストロンチウム薄膜の400°C以下の低温結晶化を実現すると共に、単結晶チタン酸ストロンチウムのバルク体と同等の誘電率を示す薄膜処理プロセスに成功した。平成10年度においては、まず各種セラミックスの誘電特性計測システムの試作を行い、その基本的動作をチェックした。そして、今後は高温での誘電特性が測定できるようにするべく電気炉システムを試作検討中である。次に28GHzのミリ波焼結システムを用いた研究においては以下のような成果を得た。1)純Al_2O_3の焼結を行い、電気炉によるものと比較検討した。その結果電気炉の場合より約200300°C低い温度で焼結が行えた。また、焼結時間も2030分で十分であった。さらに、結晶粒の成長おさえて焼結を促進するためには高温・短時間焼結より、低温・長時間の方がより効果的であることを確かめた。2) Yb203とAl_2O_3添加のSi_3N_4の焼結実験を行った。その結果、電気炉の場合より約200°Cも低い温度で焼結が行えた。さらに曲げ強度やじん性の比較においても、電気炉の場合より優れていることが明らかになった。3) TiとCr_2Nという金属粒子を50%以上含む混合粉体の焼結を行ったところ、問題なく焼結が進行してTiN+C_2N複合体を合成し、TiNより高温での対酸化性に優れた窒化物バルクセラミックスを合成することに成功した。また、60GHzの強収束ミリ波のダイヤモンドへの照射実験においては、ダイヤモンド結晶性の向上が確認されると共に、ELの発生が見られた。これにより高強度のミリ波帯電磁波とダイヤモンドの非熱的相互作用の存在が予想された!平成11年度においては構造用セラミックスの代表である窒化珪素と、機能性セラミックスの一つである窒化アルミを中心にして、28GHz大電カミリ波を用いた焼結実験を行った。平成10年度において取り上げた各種セラミックスの高温での誘電特性野研究については今年度はあまり実施する時間をとることができず、平成12年度に実施の予定である。以下に今年度の成果を述べる。1)我々は窒化珪素をミリ波により焼結する研究を平成10年度にも実施し成果をあげた。そのさい焼結助剤としては主としてY_2O_3及びAl_2O_3を用い、Y_2O_3の変わりにYb_2O_3添加も行った。

今年度は特にYb_2O_3添加の効果を集中的に調べた。これを採用した理由はミリ波の吸収がよりよいことと、靭性向上に寄与すると考えられたからである。実際に種々の実験を行ったところ、Y_2O_3の場合よりさらに低温で焼結されるとともに、わずか1.6mol% Yb_2O_3という得意な割合でもっとも低温で焼結できるのにたいして、このとき電気炉法では全く焼結できないことが明らかになった。その最大の原因がミリ波を選択的に吸収することによる液晶焼結のきわめて効果的な促進であると予想された。そしてこの割合はAl_2O_3とYb_2O_3の協商点に対応することがわかった。さらに靭性についてもY_2O_3の場合より約30%向上することが明らかになった。2)高熱伝導性を持つAlNの添加助剤であるY_2O_3がミリ波のよい吸収体であることから、その低減による熱伝導度の改善を目的として、焼結実験を行った。その結果電気炉の場合より約200度低い温度で、かつ助剤を5%から3%に減らしても、同じ程度の熱伝導性を得た。死して電気炉の場合は還元雰囲気中であるので、同じ雰囲気で行えば電気炉の場合より高井値を得ることができるものと予想された。平成12年度においては、ミリ波効果を明瞭に観察するために、高純度アルミナを用いて、焼結体組織と強度の関係を明らかにすると共に、微量のクロミヤ添加によりミリ波加熱における拡散挙動を検討した。続いて、ナノ構造セラミックス固化体作製への応用として、アナターゼ固化体の作製を試みた。1)高純度アルミナ焼結体の作製では、ミリ波焼結体と電気炉焼結体の結晶粒度が同程度であるにも関わらず、ミリ波加熱による高純度アルミナ焼結体は、電気炉焼結体に比べて約200MPa高い、880MPa(平均)の曲げ強度を示す結果が得られた。また、最高では1GPaに迫る高い曲げ強度を示す結果が得られた。さらに、アルミナのミリ波焼結では1200°Cから1250°Cの焼結温度が最適であることが明らかとなった。2)緻密化の程度が同じであるクロムイオン含有アルミナ焼結体の光吸収測定を詳細に検討した結果、ミリ波焼結体では、電気炉焼結体に比べて高強度クロムイオンによる吸収スペクトルが観察され、ミリ波焼結では体積拡散が制御されることが示された。3)アナターゼのナノ粉末を用いてミリ波焼結をした結果、電気炉加熱法と比較して結晶粒成長を抑制して固化出来ることが明らかとなった。また、平均粒径200nm、ビッカース硬度300Hvのアナターゼとルチルの混相固化体を作製することに成功した。
慢性心不全における栄養状態と臨床アウトカムに関する臨床栄養疫学研究

本研究の目的は、慢性心不全患者の栄養状態の実態を明らかにし、臨床アウトカムへの影響を検討することである。慢性心不全患者156名を対象に、複合アセスメント指標による評価の結果、約半数が低栄養あるいは低栄養のハイリスク状態であった。低栄養患者では、血中エイコサペタエン酸、ドコサヘキサエン酸、LeucineやBCAAが低値であり、野菜、豆類、海藻類、果物の推定摂取量が有意に少なかった。低栄養患者では、運動耐容能が低下し、抑うつ症状を有する割合が高く、QOLが低下していた。心不全患者における低栄養や食習慣は、QOLや心理状態と関連しており、これらの患者アウトカムを指標とした栄養介入が求められる。慢性心不全患者の栄養状態、食習慣、栄養指標と臨床アウトカムとの関連を明らかにすることを目的に、本年度は、昨年度に引き続き、参加患者の登録とベースラインデータの収集を実施した。研究参加患者数を確保するため、研究協力施設を10施設に増やした。ベースライン調査において、心不全患者の栄養状態の評価として、当初の計画通り、簡易型自記式食事歴法質問票(BDHQ)を用いた食習慣調査、詳細な身体計測による体組成の評価、複合アセスメント指標(Mini Nutritional Assessment)、血液生化学検査によるアミノ酸、脂肪酸、微量栄養素などの評価を実施し、多面的な栄養状態の評価を進めた。また、心不全患者の塩分摂取量を推定するための、尿中ナトリウム濃度、尿中クレアチニン濃度の評価も実施した。心不全患者の栄養状態に関連すると考えられる要因として、人口統計学的特性、心不全の基礎心疾患、合併疾患、心不全の重症度、薬物および非薬物治療に関するデータを収集するとともに、身体活動能力、抑うつ状態の評価も実施した。ベースライン登録から1年が経過した研究対象者については、臨床アウトカムの調査を開始した。臨床アウトカムとして、質問紙によるQuality of Life(QOL)の評価、死亡の有無、再入院の有無について調査を進めている。さらに、心不全患者の栄養状態の継時的変化を評価する目的で、ベースライン調査から1年後にもBDHQを評価している。初年度である本年度は、多施設登録研究を実施するため、研究代表者、分担研究者に加え、慢性心不全患者の診療を実施している医療機関に研究協力を依頼し、研究協力が得られた5医療機関の循環器専門医、栄養疫学の研究者で構成される研究組織を構築した。研究組織において調査内容の詳細を精査し、慢性心不全患者の栄養評価方法として、食事歴法質問票(BDHQ)、身体計測指標(体重、BMI、上腕周径、大腿周径、上腕三頭筋皮下脂肪厚)、血液・生化学的指標(総リンパ球数、アルブミン、アミノ酸分析、脂肪酸分析、葉酸)、複合アセスメント指標(Mini Nutritional Assessment)を組み合わせて評価する方法を採用した。さらに、栄養状態に関連する要因を評価するために、基礎心疾患、重症度、薬物治療内容などの医学的因子、抑うつ(PHQ-9)、生活環境などの心理社会的要因を調査することとし、調査票を作成した。さらに登録1年、2年、3年後に評価する臨床アウトカムとして、ADL(Kats index, Lawton index)、QOL(Minnesota Living Heart Failrue Questionnaire)、心肺運動負荷試験で評価する運動耐容能、死亡および再入院を調査するための質問票も作成した。全ての協力施設で、詳細かつ正確な情報収集を可能とするために、各施設での栄養調査は管理栄養士に依頼し、身体計測、運動耐容能の評価については、詳細にマニュアル化し、測定方法の厳密な統一化を図った。各研究協力施設において、倫理委員会の審査を通過後、患者登録を開始しており、本年度末の時点で、4医療機関での患者登録を開始している。本研究の結果、慢性心不全患者の約半数に低栄養を認め、低栄養患者では血中脂肪酸、アミノ酸濃度が低値であることが示された。低栄養患者では、運動耐容能やQOLの低下、抑うつ症状の合併を認めた。さらに抑うつ症状を有する患者やQOLが低下した患者は、穀類、豆類、海藻類、肉類、卵類の摂取量が有意に少ないことが示された。心不全患者における低栄養や食習慣は、患者のQOLや心理状態の悪化と密接に関連していることが示唆され、心不全患者に対する患者アウトカムを指標とした栄養介入が求められる。臨床疫学ベースライン調査の実施は順調に進み、協力施設を追加することにより、参加患者数の確保に努めた。また、心不全患者の栄養状態の評価については、当初の計画通り、簡易型自記式食事歴法質問票、身体計測、血液生化学検査により多面的評価が実施できている。さらに、栄養状態の関連要因である、身体活動能力、抑うつ状態、生活の質(Quality of Life:QOL)についてもデータ収集を進めた。当初の計画通り、多施設登録観察研究が可能となるような研究組織を構築することができた。

具体的には、慢性心不全の栄養疫学を遂行するために、循環器専門医、臨床疫学の研究者に加え、栄養疫学の研究者からも協力を得ることができ、その結果、多角的な栄養評価方法の立案が実現した。また、慢性心不全患者を多数診察している5つの医療機関から協力を得、各医療機関内の研究実施体制を構築することができ、当初の予定通り、本年度よりベースラインの情報収集のための患者登録を開始することができた。平成26年度は、25年度から実施しているベースラインデータの蓄積を継続するとともに、ベースライン調査から1年が経過する研究対象者に対し、臨床アウトカムの評価を実施する。さらに、ベースラインデータを用い、日本の心不全患者における栄養状態、食習慣の特徴を分析し、結果公表の準備を進める。平成24年度に構築した研究組織を中心に、引き続き患者登録とベースライン調査を実施する。また、より多くの患者登録を実現するために、研究協力施設を募り、研究協力施設を数施設増やしていく予定である。ベースライン調査においては、継続的な患者登録と情報収集が実施できるよう、研究代表者と各協力施設の担当者が連携していく。さらに登録後1年を経過する対象者に対する、1年後の臨床アウトカム評価も実施していく。次年度は、ベースライン調査に必要な、食事歴法質問票や医学データ、心理社会的因子の関するデータの入力費用、生体試料の分析費用、研究協力者への謝金が必要となる。また、研究協力施設との連絡会議の実施費用として、旅費を計上する。さらに、情報収集ならびに成果発表としての旅費も必要となる。
オーロラAのsiRNA導入によるグリオーマ移植細胞に対する抗腫瘍効果の解析

1)グリオーマにおけるAurora-Aの発現について昨年に引き続き、グリオーマの手術摘出標本を用いて、抗Aurora-A抗体で免疫染色を施行した所、Aurora-Aの発現の増加を認める症例があった。発現量は昨年の所見と同様、悪性グリオーマの中に強く発現する傾向があった。しかし、腫瘍細胞すべてが発現しているのではなく、一部の細胞で強い発現を認めた。発現細胞周囲の構造を形態学的に観察したが、特異な構造は認めなかった。しかし、突起を持つ腫瘍細胞で発現が亢進している傾向を認めた。また、p53を同時に染色したが、p53の発現とAurora-Aの発現には一定の相関は認められなかった。2)ヌードラットxenograftでのAurora-Aの発現についてグリオーマの細胞株U251において、siRNA oligonucleotideを用いて、Aurora-Aのノックダウンを行った細胞を、ヌードラットに移植すると、腫瘍を形成した。しかし、コントロールと比較して、腫瘍形成能に差を認めなかった。また、形成した腫瘍組織をHE染色で観察したが、明らかな差を認めなかった。培養細胞でのU251のAurora-Aのノックダウンは確認されたが、腫瘍形成した細胞でのAurora-Aの発現量は、まだ詳細に検討できておらず、形成された腫瘍細胞でのAurora-Aの発現量を今後検討する必要がある。また、その後それぞれの腫瘍で、さまざまな蛋白やmRNAなどについて、分子生物学的な検討を行う予定である。1)グリオーマにおけるAurora-Aの発現についてグリオーマの細胞株U251,U87,T98Gなどの細胞にてAurora-Aの発現を確認した。ウエスタンでは48kDaの高さにAurora-Aの蛋白を認め、免疫染色においても分裂期に優位に発現を認めた。他の癌細胞株と同様に、分裂期紡錘体に局在していることがわかった。また、ヒトグリオーマ摘出組織を用いて、抗Aurora-A抗体で免疫染色すると、グリオーマ細胞に高発現していることが確認できた。これは悪性のグリオーマのほうが発現が高く、Aurora-Aの発現量とグリオーマの悪性度はある程度相関していた。グリオーマの細胞株U251,U87において、他の癌細胞株で有効であったsiRNA oligonucleotideを用いて、Aurora-Aのノックダウンを行った。それぞれの細胞株でAurora-Aはノックダウンされていた。3)ヒトグリオーマ細胞株を用いたヌードマウス、ヌードラットxenograft modelの作製ヒトグリオーマ細胞を用いて、ヌードマウス、ヌードラットの皮下にU251,U87,T98G細胞を用いてxenograftモデルを作製した。U251の細胞株は非常に良好にxenograftが作製できたが、U87,T98G細胞では作製できなかった。また、頭蓋内のxenograft modelも同様の細胞を用いて作製したが、やはりU251の細胞株で良好に頭蓋内xnograftモデルが作製できた。したがって、in vivoでのAurora-Aノックダウン解析はU251細胞株を用いることが良いことがわかった。1)グリオーマにおけるAurora-Aの発現について悪性グリオーマの手術摘出標本30例を用いて、抗Aurora-A抗体で免疫染色を施行した所、約半数でAurora-Aの発現の増加を認めた。この発現増加は悪性所見が強い組織ほど強く発現する傾向があった。腫瘍細胞での発現は均一ではなく、特に発現が強い細胞が細胞の中に島状に存在していたが、この強発現細胞はどのような細胞かは不明である。Aurora-Aがp53をリン酸化し制御している報告が以前発表されたが(J Biol Chem.2004Dec 10; 279(50):52175-82)、我々の解析ではAurora-Aの発現増加が必ずしもp53の低下を及ぼすとは言えなかった。また、NFkBも同時に染色し、Aurora-Aの発現増加とNFkBの活性化とに若干の相関がある傾向があることがわかった。3)ヌードラットxenograftでのAurora-Aの発現についてU251,U87,T98G細胞を用いてxenograftモデルを作製した。また、頭蓋内のxenograftの腫瘍組織をAurora-Aを用いて免疫染色すると、ヒトグリオーマと同様Auror-Aの発現の増加を認めた。

しかし、突起を持つ腫瘍細胞で発現が亢進している傾向を認めた。また、p53を同時に染色したが、p53の発現とAurora-Aの発現には一定の相関は認められなかった。2)ヌードラットxenograftでのAurora-Aの発現についてグリオーマの細胞株U251において、siRNA oligonucleotideを用いて、Aurora-Aのノックダウンを行った細胞を、ヌードラットに移植すると、腫瘍を形成した。しかし、コントロールと比較して、腫瘍形成能に差を認めなかった。また、形成した腫瘍組織をHE染色で観察したが、明らかな差を認めなかった。培養細胞でのU251のAurora-Aのノックダウンは確認されたが、腫瘍形成した細胞でのAurora-Aの発現量は、まだ詳細に検討できておらず、形成された腫瘍細胞でのAurora-Aの発現量を今後検討する必要がある。また、その後それぞれの腫瘍で、さまざまな蛋白やmRNAなどについて、分子生物学的な検討を行う予定である。
行列模型による超弦理論の非摂動的性質の研究

Matrix theoryと11次元超重力理論との非自明な一致の理由の一つとして,超対称性が理論の有効作用を非常に強く制限していることが考えられる.この制限を明らかにするために,これまでの研究においては,・有効作用が満たすべき超対称ワード恒等式を具体的に導出することにより,任意の配位をとる(オフシェル)ディリクレ粒子の量子補正を受けた超対称変換を閉じた形式で求める事を可能にした.・超対称ワード恒等式に基づく解析を行い,ディリクレ粒子の2体散乱については,ループ展開と微分展開の全次数において,超対称ワード恒等式から有効作用が一意に定まるという定理を示した.しかしながら,この一意性の定理は,次の点で不十分であった:(i)超対称変換が与えられたときに,有効作用が決まるという定理であるが,超対称変換の具体形を求めるためには相関関数の情報を必要とする.そのため,完全に対称性のみに基づく議論とは言えない.(ii)非摂動的な証明ではない.本年度の本研究では,これらの点を次のように改めて,よりkinematicalに議論した.(i)超対称変換を,超対称性の定義である,それらの変換則の交換関係がオフシェルにおいて時間並進と運動方程式で閉じるという関係式(閉包関係式)で定義した.(ii)オーダーについては展開するが,ループについては展開しない.そして,閉包関係式と超対称ワード恒等式を連立して解いて,超対称変換と有効作用が無矛盾に決まるかを調べた.結果は次の通り(これらの成果はNuclear Physics誌に近日掲載予定):・オーダー2(オーダー4)の有効作用はこれらの要求から完全に決まり,適当な場の再定義の下で,非摂動的にも古典的な形(1ループの形)となる.・超対称変換および超対称代数のオフシェルにおける構造を,このオーダーまで決定した.Matrix theoryと11次元超重力理論との非自明な一致の理由の一つとして,超対称性が理論の有効作用を非常に強く制限していることが考えられる.この制限を明らかにするために,これまでの研究においては,・有効作用が満たすべき超対称ワード恒等式を具体的に導出することにより,任意の配位をとる(オフシェル)ディリクレ粒子の量子補正を受けた超対称変換を閉じた形式で求める事を可能にした.・超対称ワード恒等式に基づく解析を行い,ディリクレ粒子の2体散乱については,ループ展開と微分展開の全次数において,超対称ワード恒等式から有効作用が一意に定まるという定理を示した.しかしながら,この一意性の定理は,次の点で不十分であった:(i)超対称変換が与えられたときに,有効作用が決まるという定理であるが,超対称変換の具体形を求めるためには相関関数の情報を必要とする.そのため,完全に対称性のみに基づく議論とは言えない.(ii)非摂動的な証明ではない.本年度の本研究では,これらの点を次のように改めて,よりkinematicalに議論した.(i)超対称変換を,超対称性の定義である,それらの変換則の交換関係がオフシェルにおいて時間並進と運動方程式で閉じるという関係式(閉包関係式)で定義した.(ii)オーダーについては展開するが,ループについては展開しない.そして,閉包関係式と超対称ワード恒等式を連立して解いて,超対称変換と有効作用が無矛盾に決まるかを調べた.結果は次の通り(これらの成果はNuclear Physics誌に近日掲載予定):・オーダー2(オーダー4)の有効作用はこれらの要求から完全に決まり,適当な場の再定義の下で,非摂動的にも古典的な形(1ループの形)となる.・超対称変換および超対称代数のオフシェルにおける構造を,このオーダーまで決定した.
スペースライダー用送信レーザシステムの基礎開発研究

中間圏NaおよびK原子層の観測を目的とした衛星搭載型共鳴散乱ライダー用全固体素子送信レーザについて基礎的研究を行った.Na原子観測用送信レーザとして,1台のYAGレーザからの2本のレーザ光(1064,1319nm)を非線形結晶(LBO)で和周波混合することによりNa原子のD_2線である589nmを得る方法について検討を行った.YAGロッド内での2波長の相互干渉を避けるため偏光面を直交させて2つの共振器を構成した.最初に1本のYAGロッドからなる実験システムにより2波長の発振と和周波による589nmの発振を確認するとともに,高出力化および高効率化に向けての問題点を明らかにした.次に利得の小さい1319nmの出力を改善するため,1319nmの共振器のみを2本のYAGロッドからなるタンデム構造にした.また両波長のパルス時間幅をそろえるため,それぞれの共振器長を最適になるようセットした.これらの実験システムにより,両波長の発振特性を明らかにし,和周波混合においては,両波長の発振タイミングが一致している時に最大の589nmの出力が得られることを明らかにした.しかし出力や和周波混合効率等の点でまだ十分とは言えず,さらに狭帯域化の問題が今後の課題として残されている.K原子観測用レーザシステムについては,Nd:YAGレーザの高調波(532nm)を励起光源としたTi:サファイアレーザを構築し,出力20mJ/pulse(10Hz),波長770nm,スペクトル幅500MHzという出力特性が得られ,K原子観測に十分なレーザシステムを完成させた.更にこのレーザを光源とするライダーシステムにより中間圏K原子層の観測を行い,実観測でも十分に使えることを検証した.中間圏NaおよびK原子層の観測を目的とした衛星搭載型共鳴散乱ライダー用全固体素子送信レーザについて基礎的研究を行った.Na原子観測用送信レーザとして,1台のYAGレーザからの2本のレーザ光(1064,1319nm)を非線形結晶(LBO)で和周波混合することによりNa原子のD_2線である589nmを得る方法について検討を行った.YAGロッド内での2波長の相互干渉を避けるため偏光面を直交させて2つの共振器を構成した.最初に1本のYAGロッドからなる実験システムにより2波長の発振と和周波による589nmの発振を確認するとともに,高出力化および高効率化に向けての問題点を明らかにした.次に利得の小さい1319nmの出力を改善するため,1319nmの共振器のみを2本のYAGロッドからなるタンデム構造にした.また両波長のパルス時間幅をそろえるため,それぞれの共振器長を最適になるようセットした.これらの実験システムにより,両波長の発振特性を明らかにし,和周波混合においては,両波長の発振タイミングが一致している時に最大の589nmの出力が得られることを明らかにした.しかし出力や和周波混合効率等の点でまだ十分とは言えず,さらに狭帯域化の問題が今後の課題として残されている.K原子観測用レーザシステムについては,Nd:YAGレーザの高調波(532nm)を励起光源としたTi:サファイアレーザを構築し,出力20mJ/pulse(10Hz),波長770nm,スペクトル幅500MHzという出力特性が得られ,K原子観測に十分なレーザシステムを完成させた.更にこのレーザを光源とするライダーシステムにより中間圏K原子層の観測を行い,実観測でも十分に使えることを検証した.1.和周波混合によるレーザシステム和周波混合によりナトリウムD_2共鳴線(589nm)に同調させた発振を行うための2波長(1319nmと1064nm)同時発振YAGレーザシステムの設計・製作を行った.10月下旬に本システムの基本となる1319nmで発振するYAGレーザが納入され,その後,同時発振に必要な光学素子及び部品(ミラー類,偏光素子,波長板,波長選択素子及びこれらのマウント)および光学定盤を揃え,2月末までに装置の組上げが完了した.3月から同時2波長発振の特性を求める基礎実験をスタートさせた.次年度は,基礎特性の実験結果をベースにして,非線形結晶を用いた和周波混合によるナトリウムD_2共鳴線への同調実験を行う予定である.2.差周波混合によるレーザシステム差周波混合による金属原子(ナトリウム,カリウム,鉄)の共鳴線への同調実験については,現有のYAGレーザ励起Ti:Sapphireレーザに本研究費で購入したアンプシステムを付加して,カリウムの共鳴線である769.9nmの高出力発振実験に成功した.さらにこの送信レーザを用いてフィールド実験を行い,中間圏カリウム原子層の高度分布観測に使えることを確認した.次年度は,非線形結晶を使った高調波及び差周波技術による鉄及びナトリウム共鳴線に同調させた発振実験を行う予定である.和周波混合によりナトリウムD_2共鳴線(589nm)を得るための2波長(1319nmと1064nm)同時発振YAGレーザと非線形結晶(LBO)からなるレーザシステムの構築を行い,基礎的な実験を行った.一本のYAGロッドを使っていることから,2波長が競合しないように偏波面を直交させた.またそれぞれの波長のbuilt-up時間に違いがあることから1064nmの共振器内のQスイッチ信号回路に地縁回路を挿入し,Qスイッチのタイミングを可変できるようにした.またLBO結晶は,温度制御による位相整合をとるようにした.

これらのレーザシステムにより2波長同時発振と和周波に関する基礎実験を行った結果,以下の点を明らかにすることができた.1319nmのQスイッチのタイミングを1064nmのそれより前にずらすに従い,前者の出力は増大し,後者急激に減少した.この傾向は,レーザの出力を増大させると更に顕緒となった.それぞれのパルス時間幅は,同一の共振器長(0.8m)の場合,13ns(1064nm)と98ns(1319nm)と両者に大きな差が生じた.そこで1064nmの共振器長を2倍の1.6mにすると42nsにまで長くなった.また和周波の実験から,前者の同一共振器長の場合,オフセット時間を79nsで589nmの最大出力が得られ,後者の共振器長の場合,オフセット時間15nsで最大の出力が得られた.さらに589nmの出力のLBO結晶温度依存性を調べた結果,共振器長に無関係に49.5°Cで最適な位相整合が得られた.以上の基礎的実験から1台のYAGレーザから同時に1064nmと1319nmの2波長の発振が可能であり,さらに和周波をとることによりNaのD_2共鳴線である589nmのレーザ光を得ることが可能であることを明らかにした.今後,この結果を基に,実用的なレーザ送信システムを構築していく予定である.次にTi: SapphireレーザをベースとしたK共鳴線(769.9nm)の発振実験について述べる.現有のYAGレーザ励起Ti: Sapphireレーザにアンプシステムを付加して,K共鳴線の高出力発振に成功した.このシステムを用いてフィールド観測をおこない,中間圈K原子の高度分布観測に使えることを確認した.
新たな貧困測定・貧困分折の方法の開発に関する基礎的研究

1.文献・資料の収集と、研究交流のために、フランスの政府機関および研究機関を訪問するとともに、前年度収集した文献・資料等を利用して、貧困・低所得に関する先行研究を調査設計・分析手法に重点をおきつつ検討した結果、次の点が明らかになった。ここ20年ほどの時期をみても、先進諸国では、貧困の概念・定義、貧困の出現率の推計、貧困層の生活実態と福祉ニーズなどに加えて、貧困の世代的再生産、アンダークラス論、貧困文化、貧困観・貧困認識、社会的排除、健康の不平等と貧困との関連、ジェンダー視点からの貧困分析、貧困とライフコースの関連の分析等、多様な観点からの研究が積み重ねられている。また、社会構成主義の観点にたった貧困および関連問題の分析も、貧困研究に対する重要な問題提起を含んでいる。近年の貧困研究は、政策構想・政策形成・政策評価との関連で行われることが多い。基本所得(Basic Income)等の貧困対策の新たな政策構想、ワークフェア等の貧困対策の効果測定に関する研究などが特に注目に値する。諸外国に比べて近年の日本での研究は活発といえないが、不安定階層論・生活構造論を初め、独自の特徴を持つ一定の研究の蓄積がある。こうした研究の枠組みを、現代的な状況に合わせて再構成して、研究を進めることも重要である。2.上記の文献研究に加えて、既存の調査データの2次的分析を行った。具体的には、研究代表者の研究グループが過去に実施した調査データ、および、データ・アーカイブを通して提供を受けた職歴調査のデータを用いて、低所得階層・不安定階層の形成過程についての探索的な分析を行った。2カ年の研究の初年度にあたる平成14年度においては、まず第一に、本研究課題に関するイギリス・フランス等の先進諸国における研究動向を把握するために、文献・資料の収集を行い、収集した文献・資料に基づいて、先行研究の検討を行った。当初は、もっぱら貧困調査の調査設計・分析方法に焦点をあてて検討を進める計画であったが、実際には、もう少し幅広く貧困分析の視点や枠組み、貧困および関連概念の分析、あるいは貧困に対応する政策の展開なども含めて検討を進める必要があることが明らかになり、それらの点を含めた検討を行うこととした。具体的には、特に以下の点に着目して、検討をすすめている。第一に、研究代表者がこれまで着目してきた相対的剥奪(relative deprivation)の概念に加えて、欧州諸国で広く使われている社会的排除(social exclusion)の概念とその測定方法についての検討が必要であることが明らかになった。ただし、この概念の定義や、この概念を用いることの有効性については、研究者間で見解の相違がみられ、また、特定の政策との関連でこの概念が定義される場合が少なくないことから、この概念の理論的・政策的な意義や、この概念を中核にすえた貧困分析の枠組みの検討もあわせて進めていく必要があると考えられる。第二に、貧困および関連概念の理論的な分析にあたっては、社会構成主義的な観点を取り入れる必要があると考えられる。第三に、政策科学的な観点からの貧困の測定・分析においては、公的扶助制度や雇用・失業保険等の諸施策の機能の分析・評価と関連づけることが不可欠と考えられる。こうした先行研究の検討に加えて、本研究では、研究代表者自身が過去に実施した調査(高齢期と社会的不平等に関する調査)のデータを用いて、貧困・低所得層の形成過程の分析と、相対的剥奪指標の作成方法の改善の検討を行った。
CIAS1遺伝子異常を伴わないCINCA症候群の病因病態の解明

蕁麻疹様の発疹、関節症状、無菌性髄膜炎を3主徴とするCINCA症候群の原因遺伝子としてCIAS1が報告されたが、約40%に同遺伝子異常を認めない。本研究でCIAS1遺伝子異常を認めない症例を集積し、4例中3例に潜在性CIAS1体細胞モザイクが存在することを示した。また同疾患患者単球はTLR4リガンドであるLPS刺激で細胞死が誘導されることを示し、同性状を用いた診断法を開発した。CIAS1変異陰性CINCA症候群と診断された日本での4症例を新たに解析した。潜在性CIAS1モザイシズムを検討するため、CIAS1変異単球がLPS刺激で細胞死が誘導されるという性質を用いて、患者単球よりCIAS1変異陽性単球を濃縮する方法を発案した。その結果4名中3名がCIAS1変異陽性で、末梢血では約10-15%のモザイシズムで発症していることが判明した。この知見はCIAS1変異陰性CINCA症候群のかなりの部分がCIAS1モザイシズムによって発症していることを示唆するとともに、低頻度モザイク遺伝子変異において発症する疾患が存在することを証明できたと言う点で重要と考える。(Saito, etal, Blood, 2008)疾患関連CIAS1変異の生物学的な性質を検討するため、変異CIAS1遺伝子をヒト単球細胞株THP-1に強制発現させたところネクローシス様の細胞死に到ることを発見した。同細胞死はCIAS1遺伝子シグナル下流に存在するcapase-1非依存性で、lysosome enzymeであるcathepsin B依存性であることが分かった。同様の細胞死はCINCA症候群患者単球がLPS刺激にて誘導され、疾患関連変異CIAS1遺伝子固有の性質と考えられた。CINCA症候群においてはその特徴的な骨軟骨病変において細胞死が見られることが報告されている。これまでCIAS1遺伝子の主要な働きとしてcapase-1活性化、IL-1βの分泌が提唱されていたが、CINCA症候群において抗IL-1β治療にて反応しない骨軟骨病変において上記細胞死が関与している可能性が示唆された。(Fujisawa, et al, Blood, 2007)CINCA症候群におけるLPS刺激による患者単球のネクローシス様細胞死の機序を解明するために、他のTLRリガンド刺激による細胞死を検討したところ、TLR2リガンドでも効率は劣るものの細胞死の誘導が見られ、CIAS1遺伝子の誘導能の重要性が示唆された。変異CIAS1誘導が細胞死に対して必要且つ十分であるかは、THP-1細胞での変異CIAS1遺伝子発現誘導系で現在検討中である(Saito、Blood, 2008)。CIAS1変異陰性CINCA症候群の症例の集積をさらに進め、1例さらにCIAS1体細胞モザイク症例を発見した。同症例は臨床的にはCINCA症候群より軽症のMuckle-Wells症候群の範疇にはいり、CIAS1体細胞モザイクの探索疾患としてより軽症型の疾患群(Mcukle-Wells症候群、家族性寒冷蕁麻疹)へ対象をひろげる必要があることが分かった。またこの事は体細胞モザイクが遺伝子発現量の観点から軽症化する傾向にあることと一致した。さらに日本におけるCIAS1体細胞モザイクの存在は、国内及び国際学会等の発表により周知され、さらなる症例の集積を目指し、日本及び世界各地からのリクルート体制の構築の基礎を築いた。連携研究者:神戸直智(千葉大学・大学院医学研究院・講師335254)
親電子性物質により発現誘導される酸性スフィンゴミエリナーゼの生理的機能の解析

本研究では、様々な疾病を引き起こす一因と考えられている親電子性物質により誘導される酸性スフィンゴミエリナーゼ(ASMase)が、どのような生理的機i能を持っているのかについて、細胞障害と炎症反応における役割に着目して解析を行った。その結果、1)発現誘導されるASMaseが細胞死の誘導に関わること、2)炎症応答において、炎症性サイトカインに対する細胞の応答性を充進すること、を明らかにした。本年度は、親電子性物質により誘導される酸性スフィンゴミェリナーゼ(ASMase)が、細胞に対してどのような機能を発揮しているのかについて、細胞死誘導および炎症応答に与える影響を解析することで検討を行った。・細胞死誘導に対する影響親電子性物質により誘導される細胞死に対するASMaseの関与を、ASMase特異的阻害剤を用いた薬理学的解析およびASMaseを標的としたsiRNAを用いた発現抑制実験などの分子生物学的解析により検討した。その結果、ASMaseの活性や発現を阻害することにより、細胞死の誘導は顕著に抑制された。この結果より、親電子性物質により誘導されるASMaseが細胞死の誘導に関与することが示唆された。・炎症性サイトカインの生成に対する影響親電子性物質は炎症反応を誘導し種々の疾病を引き起こすことが考えられる。予備実験より、予め親電子性物質に暴露した細胞では、炎症性サイトカインであるTNF-αにより引き起こされるIL-6の産生が顕著に亢進することが見出された。そこで、この炎症応答の亢進へのASMaseの関与を、薬理学的解析および分子生物学的解析により検討したところ、確かに発現誘導されたASMaseがTNFαに対する細胞の感受性の亢進に関与することが明らかとなった。この結果は、親電子性物質に曝露されASMaseが誘導されるような環境では、通常では炎症を引き起こさないレベルの誘導因子によってもASMaseを介して炎症が誘発される可能性を示唆しており、ASMaseが親電子性物質により引き起こされる炎症において、重要な機能を果たしていることした点で意義ある成果であると考えられる。昨年度、親電子性物質により発現誘導された酸性スフィンゴミエリナーゼ(ASMase)が、TNF-αによる炎症性サイトカインIL-6の発現誘導を増強することを明らかにした。本年度はそのメカニズムについての詳細な解析を行い、研究課題の最終目標であるASMaseが細胞障害誘導に果たす役割の解明を行った。まず情報伝達経路に関わる分子の発現変動に着目して解析した結果、TNF-α受容体1(TNFR1)やNF-κBなどの発現量には変動がなかったことから、感受性の亢進が関連分子の発現量の変動に寄与しているものではないことを明らかにした。そこで次にSMaseの代謝産物であるセラミドを多く含み、外部刺激の情報伝達において重要な役割を果たすことが知られている細胞膜上での脂質ラフトの形成に着目して、ASMase特異的阻害剤を用いた薬理学的およびASMaseを標的としたsiRNAを用いた分子生物学的方法により解析した。その結果、親電子性物質によるASMaseの発現誘導に伴い、細胞膜上での脂質ラフトの形成が促進されること、それに伴ってTNFR1の脂質ラフトへの移行が亢進されることを明らかにした。さらに脂質ラフトを破壊することによりTNF-αによるIL-6の発現誘導が抑制されたことから、脂質ラフトの形成亢進がTNF-αによるIL-6の発現誘導に関わっていることを実証した。以上の結果より、代表者は親電子性物質により発現誘導されたASMaseは、脂質ラフトの形成を促進して炎症反応を亢進することで細胞障害誘導に寄与していることを明らかにした。親電子性物質に暴露される環境では、気管支炎や肝炎など炎症反応を伴う疾病を引き起こしやすい。今回の成果は、これらの疾病の発症におけるASMaseの関与を明らかにし、ASMaseを標的とした治療と予防法の開発に繋がることが期待される点から意義ある成果であると考える。
振動型磁気リコネクションの非線形発展

磁気リコネクション過程は、プラズマ・シートに蓄えられた磁場エネルギーをプラズマの運動エネルギーや熱エネルギーに変換し、ダイナミックな構造変化に伴い様々な興味深い現象を作り出していることはよく知られている。本研究では、これまでの余り議論されていない磁気リコネクションの素過程を見直すことにした。それは、1)電子とイオンの慣性の違いから生ずる「2流体性」の効果が生むイオン音波とアルフベン波との競合過程と、2)磁気リコネクション面に対して斜めに伝搬する波の効果を調べることである。これらの効果により、従来の古典的なリコネクションは周波数の実部がゼロであるのにたいして、周波数の実部が有限の値を持つ非定常のリコネクションとして発展することが予想されていた。我々は、独自に開発した2流体近似の電磁流体コードを用いた数値シミュレーションで、振動型の磁気リコネクションの非線形発展を研究した。これまでに得られた結果は、1)X点がドリフト波にのって時間と共に移動すること、2)磁気中性面から放射されるイオン音波が、磁気リコネクションの自由エネルギーを持ち出し、エネルギー変換効率を押さえること、3)また、放射されたイオン音波と渦運動を励起する従来のアルフベン波が共鳴して乱流状態の磁気リコネクションに発展することなどである。
抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケートを利用した齲蝕予防剤の開発

現在、臨床で齲蝕進行抑制剤および象牙質知覚過敏症治療剤として使用されているフッ化ジアンミン銀(サホライド)は、塗布後に歯質着色を起こすことから、その使用は乳歯に制限されている。そこで、歯質着色を起こさないフッ化ジアミンシリケート溶液に各種抗菌成分を添加して、永久歯の齲蝕予防へ臨床応用できるかどうか評価を行った。その結果、抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケート溶液は齲蝕予防剤として臨床応用できる可能性が示唆された。象牙質齲蝕の予防には象牙質表面の脱灰を抑制するとともに、齲蝕関連細菌の象牙細管内への侵入を阻止することが重要である。我々は、現在臨床で使用されているフッ化ジアンミン銀(サホライド)の歯質着色の問題を解決するため、銀成分をシリカに置換したフッ化ジアミンシリケートを調製した。銀は優れた抗菌作用を有していることから、フッ化ジアミンシリケートの抗菌作用はフッ化ジアンミン銀に比べて劣ることが予想される。そこで本研究では抗菌作用を高める目的で、フッ化ジアミンシリケート溶液に各種抗菌成分(クロルヘキシジン、塩化セチルピリジニウム、イソプロピルメチルフェノール、カテキン)を添加し、抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケート溶液がどの程度、象牙質中へと浸透して、象牙細管を封鎖するのか評価した。ヒト抜去歯より象牙質プレートを調製し、スメア層で覆われた象牙質プレートとEDTAで2分間処理を行い、象牙細管を開口させた二種類の象牙質プレートを作成した。そして、各種抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケート溶液を塗布し、走査型電子顕微鏡で象牙質プレートの表面および割断面の観察を行った。その結果、4種類の抗菌成分を添加した場合には無添加の場合と同様に、象牙細管を結晶性物質で緊密に封鎖していた。EDTAで処理した場合には象牙質表面から約15ミクロンの深部まで象牙細管を封鎖していた。一方、スメア層で被覆されている象牙質に塗布した場合には結晶析出深度が約3ミクロンと有意に低い値となったが、スメア層を溶解して、象牙細管内に結晶が析出しており、抗菌成分含有結晶で象牙質を被覆し、かつある程度の深度まで結晶を析出させることが明らかとなった。本研究の結果、各種抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケート溶液は象牙質へと浸透し、被覆、封鎖したことから、齲蝕予防剤として臨床応用できる可能性が示唆された。そこで本研究では抗菌作用を高める目的で、フッ化ジアミンシリケート溶液に各種抗菌成分(クロルヘキシジン、塩化セチルピリジニウム、イソプロピルメチルフェノール、カテキン)を添加し、抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケート溶液の抗菌性をフッ化ジアンミン銀と比較検討した。ハイドロキシアパタイトディスクに各種抗菌成分添加および無添加フッ化ジアミンシリケーと溶液を塗布し、Streptococcus mutans UA159株懸濁液に所定の時間浸漬した。その後、ハイドロキシアパタイトディスク表面を走査型電子顕微鏡で観察を行うとともに、付着細菌を剥離、回収した後、BHI培地に播種し、コロニー数を測定することによりCFU測定を行った。電子顕微鏡観察結果より、未処理のコントロール4群において12時間後に多量にバイオフィルム形成がみられた。これに対して、フッ化ジアミンシリケート溶液および各種抗菌成分を添加した場合にはバイオフィルム形成の減少がみられた。CFU測定では、塩化セチルピリジニウムを添加したフッ化ジアミンシリケート溶液においてはフッ化ジアンミン銀と同程度のCFU減少がみられた。本研究の結果、塩化セチルピリジニウムを添加したフッ化ジアミンシリケート溶液はフッ化ジアンミン銀と同程度の抗菌性を示したことから、齲蝕予防剤として臨床応用できる可能性が示唆された。

そこで本研究では抗菌作用を高める目的で、フッ化ジアミンシリケート溶液に各種抗菌成分(クロルヘキシジン、塩化セチルピリジニウム、イソプロピルメチルフェノール、カテキン)を添加し、抗菌成分添加フッ化ジアミンシリケート溶液を調製し、抗菌成分がフッ素活性に及ぼす影響について検討した。ハイドロキシアパタイト粉末を各種抗菌成分添加および無添加フッ化ジアミンシリケート溶液で3分間処理後、水洗、乾燥後に粉末X線回折により結晶性を定量評価した。また、ハイドロキシアパタイトディスクを用いて、各種抗菌成分添加及び無添加フッ化ジアミンシリケート溶液処理後に脱灰液に所定の時間浸漬した後、脱灰深度を表面粗さ測定器で計測した。粉末X線回折の結果より、フッ化ジアミンシリケートに各種抗菌成分を添加した場合にはフッ化カルシウム生成量が減少していることが明らかとなった。脱灰深度測定結果では塩化セチルピリジニウムを添加したフッ化ジアミンシリケート溶液では抗菌成分無添加フッ化ジアミンシリケート溶液やフッ化ジアンミン銀と同程度の脱灰抑制効果がみられたものの、その他の抗菌成分を添加した場合にはフッ素活性が減少することが示された。本研究の結果、塩化セチルピリジニウムを添加したフッ化ジアミンシリケート溶液はフッ素活性が阻害されなかったことから、齲蝕予防剤として臨床応用できる可能性が示唆された。研究遂行に必要な物品を購入し、予定どおり研究を実施できていることから、現在までの達成度は順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画調書に記載した内容に従い、今後の研究を推進していく予定である。
血液脳関門の薬物透過性を予測する血液マーカーに関する検討

医薬品による脳症等は、薬物が中枢神経に移行して発現する中枢神経系副作用であり、薬物療法を行う上で非常に重大な問題となっている。薬物の中枢神経への移行は血液脳関門(Blood Brain Barrier: BBB)によって制限されているが、BBBの薬物透過性は様々な要因によって大きく変動することが知られている。しかし、BBBの薬物透過性を予測する有用な指標が存在せず、薬物の中枢神経への移行性がほとんど考慮されていないことが中枢神経系副作用発現の原因となっていると考えられる。そこで、本研究は薬物による中枢神経系副作用を回避するために、BBB薬物透過性の血液指標について検討する。
うつ様病態時においてオリゴデンドロサイト機能低下を惹起する新規分子機構の解明

脳内には神経細胞だけでなくグリア細胞も多数存在している。グリア細胞の一つであるオリゴデンドロサイト(OL)は、神経細胞の軸索にミエリンと呼ばれる絶縁体を形成することで、神経細胞間の高速で精緻な連絡を可能としている。これまでの精神疾患患者死後脳の解析等から、OL数の減少やミエリン形成異常・OL関連遺伝子の発現変動が見出されており、OLの機能低下による神経細胞間のコミュニケーション障害を起因とした精神疾患発症の可能性が注目されるようになってきた。本研究では、OL機能制御機構の一端を解明することで、精神疾患発症機構の解明および新規治療方法の確立への足がかりを見出す。
エンドカンナビノイド系と新規アラキドン酸カスケードのクロストーク

本研究では、エンドカンナビノイド代謝系と新規アラキドン酸カスケードに関係する遺伝子群の遺伝子改変マウスを用いた疾患・生理モデルに対して、質量分析計を用いた網羅的脂質プロファイリング技術を適用することにより、個体レベルでエンドカンナビノイド系とアラキドン酸カスケードのクロストークの詳細と生物学的な意義を明らかにすることを目的として研究を実施した。MGL、DGLα、cPLA2α、CB1/MGL二重欠損マウスにおけるLPS誘発性発熱応答の比較および、視床下部脂質のメタボローム解析により、発熱応答を引き起こすPGE2が、2-アラキドノイルグリセロールを前駆体として生じることが明らかとなった。また、MGL欠損マウスに高脂肪食を負荷した際に、MGL欠損マウスでは肥満誘導が抑制されることを見出し、同酵素の生物学的機能の多様性を示唆するに至った。発熱応答に関する結果は現在論文投稿中である。26年度が最終年度であるため、記入しない。予備検討により得られていた結果の追試を行い、MGL欠損マウスではLPS誘発性の発熱応答が見られなくなること、cPLA2α欠損マウスでは発熱応答が正常に誘発されることを確認した。MGL欠損マウスにおいて、PGE2の脳室内投与は野生型同様に発熱応答を引き起こすことを見出し、同マウスでは、LPS投与後の視床下部PGE2産生が野生型に比べて少ないことを見出した。さらに、DGLα欠損マウスでは予想に反して、発熱応答が正常に起こることが明らかになり、発熱性のPGE2産生において、脳で2-AG産生と分解に関わる酵素としてそれぞれ主要なアイソザイムであると考えられるDGLとMGLが必ずしも協調的に働かないことが分かった。平成25年9月、発熱・疼痛モデルの実験結果を分析した結果、想定とは異なる差異が見られたため、これを確認するために新たにマウスを繁殖して追加実験を行う必要が生じた。新たにMGLおよびCB1のダブルノックアウトマウスを交配により作出、繁殖し、発熱応答を評価、エンドカンナビノイド系と発熱の関係を明らかにする。また、埋め込み体温計を用いて概日体温変動へのMGLの関与を検討する。
キレート硬化型骨セメントをスキャフォルドとした再生骨の脊椎固定術への応用

我々はイノシトール燐酸のキレート能による新しい硬化メカニズムを備えたペースト状人工骨を開発した。従来品と異なりアパタイト単一相での精製が可能な点がもっとも大きな特徴であり, In vitroおよびIn vivoの実験により良好な生体適合性,高い細胞分化誘導能や骨伝導能を持つことが明らかとなったことから,今後新たな脊椎への骨補填材料として応用可能と考えられる。本実験の目的は、我々の作製したアパタイトファイバー(以下AFS)をスキャフォルドにして骨再生を行い、実験動物に移植したAFSと骨との癒合の程度を評価し、骨欠損補填に利用可能な医療用デバイスを開発することである.今年度は、高強度化したアパタイトファイバー(以下AFS)の、骨欠損補填材料としての有用性について評価するため以下の実験を行った。具体的には、AFSをイノシトール燐酸で表面修飾することにより高強度化したAFS(以下IP-AFS)を作製した.24週齢日本兎の脛骨中央に直径4.4mmのドリルを使って骨孔を作製後、IP-AFSを移植、4,8,24週後に移植部を切除、非脱灰研磨標本を作製し、組織学的検査を行い骨形成の程度を評価した.なお、比較対照として、HOYA社BIOPEX-R【○!R】(以下control)をIP-AFSと同等の体積、形状に加工して利用した.結果,病理組織所見にて,IP-AFS周囲には新生骨が旺盛に形成され,IP-AFSと密に骨性癒合しているのが認められた。一方control群も,周囲に新生骨形成を認めたものの,新生骨内には多くの空洞が形成されでいた。また,controlとの骨性癒合もIP-AFS群と比べると乏しかった。Controlのほうが,IP-AFSよりも力学的に脆く,術中の操作により骨内で粉砕してしまうため,移植部周囲の骨と密着しにくかったことが原因の一つと考えられた。以上より,IP-AFSは,より高い親和性と力学的強度を持つ骨補填剤として応用可能と考えられた。具体的には、AFSをイノシトール燐酸で表面修飾することにより高強度化したAFS(以下IP-AFS)を作製した、24週齢日本兎の脛骨中央に直径4.4mmのドリルを使って骨孔を作製後、IP-AFSを移植、4,8,24週後に移植部を切除、非脱灰研磨標本を作製し、組織学的検査を行い骨形成の程度を評価した.なお、比較対照として、HOYA社BIOPEX-R^<[○!R]>(以下control)をIP-AFSと同等の体積、形状に加工して利用した.結果,病理組織所見にて,IP-AFS周囲には新生骨が旺盛に形成され,IP-AFSと密に骨性癒合しているのが認められた。一方control群も,周囲に新生骨形成を認めたものの,新生骨内には多くの空洞が形成されていた。TRAP陽性であったことから,破骨細胞による骨吸収が進行していることが判明した。Controlのほうが,骨吸収の進行が旺盛なためにIP-AFSよりも力学的に脆く,術中の操作により骨内で粉砕してしまうため,移植部周囲の骨と密着しにくかったことが原因の一つと考えられた。本実験の目的は、我々の作製したアパタイトファイバー(以下AFS)をスキャフォルドにして骨再生を行い、実験動物に移植したAFSと骨との癒合の程度を評価し、骨欠損補填に利用可能な医療用デバイスを開発することである.今年度も平成22年度に引き続き、高強度化したアパタイトファイバー(以下AFS)の、骨欠損補填材料としての有用性について評価するため以下の実験を行った。具体的には、AFSをイノシトール燐酸で表面修飾することにより高強度化したAFS(以下IP-AFS)を作製した.24週齢日本兎の脛骨中央に直径4.4mmのドリルを使って骨孔を作製後、IP-AFSを移植、4,8,24週後に移植部を切除、非脱灰研磨標本を作製し、組織学的検査を行い骨形成の程度を評価した.なお、比較対照として、HOYA社BIOPEX-R[○!R](以下control)をIP-AFSと同等の体積、形状に加工して利用した.結果,病理組織所見にて,IP-AFS周囲には新生骨が旺盛に形成され,IP-AFSと密に骨性癒合しているのが認められた。TRAP

陽性であったことから,破骨細胞による骨吸収が進行していることが判明した。また,controlとの骨性癒合もIP-AFS群と比べると乏しかった。Controlのほうが,骨吸収の進行が旺盛なためにIP-AFSよりも力学的に脆く,術中の操作により骨内で粉砕してしまうため,移植部周囲の骨と密着しにくかったことが原因の一つと考えられた。以上より,IP-AFSは,より高い親和性と力学的強度を持つ骨補填剤として応用可能と考えられた。