hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ホップ不変量とその応用

1.安定次元が2までのco-ホップ空間がガネアの予想に従うことが我々の研究から明らかとなり、さらにそこで得られた基本的な定理を用いることで、安定次元が5のco-ホップ空間でガネアの予想をくつがえす空間を構成できた。2.LasternikとSchnirelmannによるL-Sカテゴリはnumericalな位相不変量であり、これに関するガネアの予想が高次のホップ不変量とループ空間のA_∞-構造を通して密接に関連することを示した。その結果として「単連結な多様体」の枠内でもガネア予想の反例が存在することを示した。3.通常の空間Xが安定領域への遷移領域にある(meta stable)とき、その懸垂ΣXの自己写像のホモトピー類全体End(ΣX)は通常の環ではなく、Square ringと呼ばれる構造を持つ。Xが球面写像の写像錐の場合にその構造をホップ不変量を用いて完全に記述した。(1)有限ループ空間の2-torsionについては、Kudo-Araki作用系を用いることにより、奇素数Pに対するp-torsionと同様の結果が得られた。これらの方法から、同様な事実がホモトピー結合的なHopf空間に拡張できると思われる。(2)Co-H-spaceについてのガネア予相は、安定次元が2以下については肯定的に、又5以上については否定的に解決できた。一方でCompletionを考えることで、その本質が理解できると期待する。1.安定次元が3までのco-ホップ空間がガネアの予想に従うことが我々の研究から明らかとなり、さらに、そこで用いられた基本的な結果を用いることで、安定次元が5のco-ホップ空間でガネアの予想をくつがえす空間を構成できた。2.L-Sカテゴリという、位相空間に対して定義されるnumericalな不変量に関するガネアの予想が高次のホップ不変量と、ループ空間のA_<co>-構造を通して密接に関連することを示した。その結果として、学連結な多様体でガネアの予想の反例を構成することができた。3.通常の空間Xが安定領域への遷移領域(meta-stable)にあるとき、その懸垂ΣXの自己写像全体End(ΣX)は、通常の環ではなく、squareringと呼ばれる構造を持つ。Xが球面写像の写像錐の場合に、その構造をホップ不変量を用いて完全に記述した。
超臨界マイクロ流体化学分離システムの構築

合理的で安全性の高い核燃料サイクルを実現するには効率的な核種分離が欠かせない。しかし汎用的分離法には、操作の複雑さ、二次廃棄物生成、爆発等の懸念といった問題があり、新しい分離技術の確立が望まれる。そこで本研究では、比界面積や物質の輸送効率が極めて大きい数10 nm数100 umのマイクロ・ナノ流路内で、超臨界二酸化炭素(scCO2)を反応媒体として希少金属元素を分離回収しうる“超臨界マイクロ流体化学システム"の技術と方法論を創成することを目的とする。本年度は、マイクロ水/scCO2流体制御の確立を目指す。石英基板上にトップダウン的に加工したマイクロ流路内の任意の位置にボトムアップ的に無機ナノ構造物を加工し、構造物上にハイドロカーボン及びハイドロフルオロカーボンを固定化した。特に、ハイドロフルオロカーボン固定化基板では、水の接触角が120°以上となり、流路表面を撥水化させることができた。この撥水表面に水は濡れず、scCO2への親和性が高まると期待できる。また、作製したマイクロ流路内に水相とscCO2を導入するための高圧流体システムの構築を行った。マイクロ化学チップはSUS製の高圧ジグ及びSUS配管で接続されており、HPLCポンプと背圧調整器で流量を調整でき、かつ、ペルチェ素子にてマイクロ化学チップを直接温度制御することが可能である。これにより、温度40°C、圧力15MPaのscCO2相と水相とを同時にマイクロ流路内に送液することに成功した。当初計画では、マイクロ流路内で水/scCO2の様々な流れを実現すると共に、その流体条件を最適化することまでを目標としていた。しかし、マイクロ流路内で高圧scCO2を取り扱うことは想定以上に難しく、高圧流体システムの構築そのものに時間がかかったため、進捗が遅れ気味となった。マイクロ流路内で水/scCO2の平行二相流、プラグやエマルジョン流等の様々な流れを実現すると共に、液滴と流路の形状・性状およびscCO2の送液圧力や流速との関係を明らかにする。また、金属元素(例えば、アルカリ・アルカリ土類、白金族類、オキソ酸類、ランタノイド・アクチノイド)のscCO2バルク抽出試験を実施して、それぞれの金属元素に対する抽出条件や抽出剤の最適化を図る。
分泌系オルガネラの構造形成と機能発現における膜脂質の役割

真核生物においてタンパク質の分泌は小胞体に始まる分泌経路を通って行われ、この経路を形成する細胞内小器官は脂質2重膜を基本構造としている。また、この分泌系の細胞内小器官はタンパク質の輸送機能のみならず、脂質の合成や脂質構造の変換の機能も持つことから、タンパク質輸送と脂質の合成、変換は深くクロストークしていることが推察されている。しかしながら、現在のところ、その実体の全体像は明かとなっていない。そこで本研究では、研究代表者が以前より行ってきた試験管内での精製脂質と精製タンパク質を用いた酵母の分泌系での輸送装置の形成の解析、植物細胞での分泌系および液胞へのタンパク質の輸送機構の解析と、分担者が行ってきた過酸化脂質および脂質由来のセカンドメッセンジャーの作様機作の解析を有機的に結び付けることにより、脂質の合成や脂質構造の変換と分泌系の機能の関連の理解を深めることを目標に研究を遂行し、現在までに以下の成果を得た。1.タンパク質輸送装置である輸送小胞の形成の際の低分子量GTP結合タンパク質の膜への結合量は、脂質膜の流動性の増大に依存して増大することを見い出した。2.植物のPI4-キナーゼまたはリン脂質合成非依存液胞輸送経路に関わる輸送シグナルの構造特異性を明らかにし、そのシグナルを認識するレセプターを同定した。本研究は、以下の3つの項目に関し研究を行うことにより、分泌系オルガネラの構造形成と機能発現における膜中のリン脂質の役割のついて研究を行っている。(1)出芽酵母脂肪酸鎖不飽和導入酵素欠失株を用いた膜脂質膜脂質中の不飽和脂肪酸量の改変時における蛋白質の小胞体からゴルジ装置への輸送に及ぼす影響の解析。(2)植物中での分泌経路での蛋白質輸送解析のためのマーカー蛋白質の同定。(3)膜脂質代謝系遺伝子の同定(1)に関しては、酵母の脂肪酸不飽和酵素遺伝子の低温感受性変異株を単離することにより脂肪酸不飽和度に変異を持つ酵母株の単離を進めており、現在までに9個の変異遺伝子候補を単離している。(2)に関しては、アラビドプシスのSec22pとBet1pのホモログ(AtSec22p,AtBet1p)をコードするcDNAwoクローニングし、これらのタンパク質とGSTとの融合タンパク質を大腸菌を用いて生産し、生産したタンパク質を用いてこれらにに対するポリクローナル抗体を作製した。これらの抗体をもちいてAtSec22p,AtBet1pの細胞内局在部位の検討を現在行っており、現在までにAtSec22pのゴルジ装置への局在を示唆するデータを細胞分画法を用いて得ている。(3)に関しては、3個のリゾフォスファチジン酸アシル転移酵素の候補遺伝子を酵母ゲノム中に見い出し、これらの遺伝子の単独破壊の作成を行ったが、いずれの遺伝子の破壊も致死ではなかった。現在、これらの遺伝子の多重破壊株が致死になるかを検討している。(4)に関しては、酵母のPI4キナーゼPik1pとtwo hybrid法で相互作用することが見い出されており、sec23-11変異のマルチコピーサプレッサーであるSTS1が、sec23-11以外のsec23変異アレルに及ぼす影響の検討を行っている。

1.タンパク質輸送装置である輸送小胞の形成の際の低分子量GTP結合タンパク質の膜への結合量は、脂質膜の流動性の増大に依存して増大することを見い出した。2.植物のPI4-キナーゼまたはリン脂質合成非依存液胞輸送経路に関わる輸送シグナルの構造特異性を明らかにし、そのシグナルを認識するレセプターを同定した。
ボロンを特性向上に利用した希少金属減量型高温用チタン金属間化合物合金の開発

(O+α2)型O相基Ti-27.5Al-13Nbは新しいタイプの高温用軽量高強度合金である。本研究ではまずNb量の減量化を目的に、本合金のNbの一部をFe及びMoで置換したTi-27.5Al-8.7Nb-1Mo、Ti-27.5Al-5.5Nb-1Fe及びTi-27.5Al-4.9Nb-1Mo-0.5Feの3合金を新規に創製した。次にこれら4合金の延性向上を目的として、0.1mass%の微量ボロン(B)添加及び(B2+α2)二相域での加工熱処理という二つの手法を適用して金属組織の微細化を試みた。微量ボロン添加により前β粒径が微細化したラメラー組織が得られたが、粒微細化による室温延性の向上は極めて僅かである。加工熱処理により4合金とも微細な金属組織が得られ延性は向上した。特にTi-27.5Al-13Nbは、室温において4.3%という優れた延性値を示し、また800°Cでの引張り強さも493MPaという高い値を示した。ボロン添加合金に加工熱処理を施すと金属組織はより微細化され、特に延性の改善に効果的であった。4合金の中ではTi-27.5Al-8.7Nb-1Mo-0.1Bが全温度域において強度、延性は一番高い値を示した。このような結果よりTi-27.5Al-13Nb(-0.1B)及びTi-27.5Al-8.7Nb-1Mo(-0.1B)が高温用途の合金として有望であることが判明した。Feを含む新開発O相基合金は、高温強度は他の二つの合金と比較して劣っていることが判明したが、高価なレアメタルの含有量が大幅に低減されていることより、中高温度域向け(700°C)の低コスト型軽量耐熱材料としての適用がある。今後は特に有望合金を対象に、材料学的には、特性に及ぼすAl量の影響、金属微視組織形態に及ぼす(B2+α2)二相域からの冷却速度の影響、加工熱処理条件の最適化、相構成、各相の比率などを詰めておく必要がある。
単純浸漬冷保存下の肝類洞壁細胞・肝細胞の流れ刺激感受性に関する実験的研究

本研究の成果の概要は以下に述べるとおりである.まずラット肝の類洞が流れ刺激が消失した状態で如何に変化するかを単純浸漬冷保存下の類洞の狭小化率と実際の類洞の幅を保存0時間後と保存6時間後とでZONE別に組織学的に比較検討した.その結果、流速の最も速いZONE3は、ZONE1に比べて、流れ刺激が途絶した単純冷保存後6時間で有意に狭小化率が高値であったが、本来、類洞幅が広いZONE3は、ZONE1より単純冷保存6時間後でも、類洞幅は広かった.このことから肝類洞壁細胞にも流れ刺激感受性があることが示唆された.そこで、冷保存6時間後のラット肝移植モデルを用いて、移植直前に正常門脈圧の2倍で潅流した群と正常門脈圧で潅流した群と潅流しない群で移植後の類洞血流速度を検討した.また移植後の類洞血流の低下の原因として考えられるエンドセリンやカルシウムの影響についても、それらの阻害薬を用いて検討した.その結果、正常門脈圧の2倍で潅流した群は、移植後の類洞血流速度は、移植せず肝動脈を結紮したのみの血流速度と全てのZONEで同レベルの回復を認めた.正常門脈圧で潅流した群、カルシウム拮抗薬、エンドセリン阻害剤を用いた群ではZONE2とZONE3での血流の回復は認めたが、ZONE1の血流の回復は、正常門脈圧の2倍で潅流したものほど回復しなかった.移植後の組織マロンヂアルデヒドは、正常門脈圧の2倍で潅流した群とカルシウム拮抗薬使用群、エンドセリン阻害剤使用群で有意に低値であった.このことから、肝類洞壁細胞に流れ刺激感受性が存在する可能性が示唆され、単純浸漬冷保存の肝グラフトに物理的な流れ刺激を負荷することにより、虚血・再潅流障害の本態である微小循環障害を軽減させうることが明らかとなった.本研究の成果の概要は以下に述べるとおりである.まずラット肝の類洞が流れ刺激が消失した状態で如何に変化するかを単純浸漬冷保存下の類洞の狭小化率と実際の類洞の幅を保存0時間後と保存6時間後とでZONE別に組織学的に比較検討した.その結果、流速の最も速いZONE3は、ZONE1に比べて、流れ刺激が途絶した単純冷保存後6時間で有意に狭小化率が高値であったが、本来、類洞幅が広いZONE3は、ZONE1より単純冷保存6時間後でも、類洞幅は広かった.このことから肝類洞壁細胞にも流れ刺激感受性があることが示唆された.そこで、冷保存6時間後のラット肝移植モデルを用いて、移植直前に正常門脈圧の2倍で潅流した群と正常門脈圧で潅流した群と潅流しない群で移植後の類洞血流速度を検討した.また移植後の類洞血流の低下の原因として考えられるエンドセリンやカルシウムの影響についても、それらの阻害薬を用いて検討した.その結果、正常門脈圧の2倍で潅流した群は、移植後の類洞血流速度は、移植せず肝動脈を結紮したのみの血流速度と全てのZONEで同レベルの回復を認めた.正常門脈圧で潅流した群、カルシウム拮抗薬、エンドセリン阻害剤を用いた群ではZONE2とZONE3での血流の回復は認めたが、ZONE1の血流の回復は、正常門脈圧の2倍で潅流したものほど回復しなかった.移植後の組織マロンヂアルデヒドは、正常門脈圧の2倍で潅流した群とカルシウム拮抗薬使用群、エンドセリン阻害剤使用群で有意に低値であった.このことから、肝類洞壁細胞に流れ刺激感受性が存在する可能性が示唆され、単純浸漬冷保存の肝グラフトに物理的な流れ刺激を負荷することにより、虚血・再潅流障害の本態である微小循環障害を軽減させうることが明らかとなった.本研究における研究実績の概要は以下に述べるとおりである。まずラット肝を摘出後、冷保存下で肝細胞と類洞壁細胞に如何なる形態の変化が生じるかを検討した。その結果、冷保存後4時間で、すでに、類洞の狭小化が生じていた。また類洞壁細胞のアポトーシスは8時間後に明らかに生じており、その傾向は、肝組織のZone3で著明であった。次に、肝類洞内を流れる血流速度と類洞径を生体顕微鏡にて測定した。肝類洞内を流れる血流速度は、終末門脈枝で773±26、Zone1:307±19、Zone2:355±32、Zone3:419±43、終末肝静脈枝553±32μm/sec、門脈血行支配のみではZone1:271±68、Zone2:349±49、Zone3:361±28であった。類洞径の実測値はZone1:5.43、Zone2:8.21、Zone3:10.83μmから、生理的状態におけるの各Zoneにかかるずり応力を算出した。以上の結果を平成12年度第7回日本臓器保存生物医学会総会と第37回日本外科代謝栄養学会、第36回日本移殖学会にて発表した。更に、6時間冷保存した肝臓を同所性に移殖し、移殖肝の血流を測定し、平成13年度日本外科学会総会にて発表する予定である。

摘出肝の検討としては類洞壁細胞と肝細胞を分離し、冷保存における4,8,12,24,48時間後の肝組織の所見と流れ刺激負荷前後の類洞壁細胞の細胞内カルシウム濃度、NO濃度の変化、肝細胞の細胞傷害アッセイ、肝細胞のHGFmRNAの発現については、現在、データを蓄積中である。本研究における研究実績の概要は以下に述べるとおりである。250300gの雄性Lewisラットを用い、カフ法にて同種同所性肝移植を行った。保存方法の違いにより,0時間保存群,6時間保存&門脈灌流無負荷群,6時間保存&正常圧の門脈灌流を5分間行った群,6時間保存&正常圧の1.5倍の門脈灌流を5分間行った群,6時間保存で保存液にエンドセリンのreceptor antagonist (BQ-788)を添加した群,6時間保存で保存液にCa receptor antagonist (Diltiazem hydrochloride)を添加した群で,同所性肝移植を行い,Fluorescein IsoThioCyanate(FITC)を静注した後、生体顕微鏡下に肝類洞血流をRappaportらが提唱するZone分類で測定した。その結果,肝類洞血流はZone 1からZone 3に移行するに従い、血流速度が速くなった。保存時間の延長につれて肝類洞血流は全体的に低下するが、Zone 1での血流低下が他のZoneと比較して目立った。灌流負荷による肝類洞血流は改善された。エンドセリンのreceptor antagonistやCa receptor antagonist使用でも血流速度は改善された。以上の結果は第38回日本移植学会で発表,第102回日本外科学会発表予定である.以上の結果は臓器保存生物医学会誌,外科と代謝・栄養に投稿する.また14年度は肝を類洞壁細胞と肝細胞に分離し,類洞壁細胞の流れ刺激に対する感受性を検討する予定である.本年度の研究成果は以下のごとくである。ラット肝移植モデルを作成し、再灌流後直ちに生体微小循環連続観測記録装置にマウントし、類洞血流を測定した。肝臓の保存時に再灌流直前に門脈から正常圧でフラッシュする群、2倍の門脈圧でフラッシュする群、保存液にエンドセリン阻害剤を添加した群、カルシウム拮抗剤を添加した群で血流速度を検討した。その結果、正常圧フラッシュ群,エンドセリン拮抗薬投与群、カルシウム拮抗剤投与群で、血流は改善されるが、生理的レベルまでは回復しえなかった。2倍の門脈圧フラッシュ群では、生理的レベルまで回復した。Zone別の検討では、エンドセリン拮抗薬ではzone1と2のみの血流改善にとどまった。この結果は本年度の臓器保存生物医学会で発表予定である。再灌流30分後の組織のMDA量は、エンドセリン拮抗薬添加群、カルシウム拮抗約添加群、門脈圧フラッシュした2群とも、フラッシュや、薬剤添加しなかったコントロール群に比べて低値であった。この結果は本年度の消化器外科学会、外科代謝栄養学会で発表する予定である。また、ラット10頭を用いて、肝細胞と類洞壁細胞に分離し、初代培養を行った。この初代培養の類洞壁細胞を4度で保存し、保存後0時間、12時間、24時間に流れ刺激を加え、その際の形態の変化とHGFの発現を検討しており、これらの結果を現在、解析中である。平成15年度の研究成果の概要は以下に述べるとおりである。(目的と方法)肝類洞の流れ刺激感受性を検討する目的で体重180220gのLewisラットを用いて、冷乳酸化リンゲル液を用いて6時間の保存後、同種同所性肝移植モデルを作成した。なお門脈再建は行わなかった。移植後、直ちに生体顕微鏡にマウントし、類洞血流速度を測定した。また同様のモデルで移植1時間後の肝臓の組織中のマロンジアルデヒド(MDA)を測定した。モデルは類洞壁細胞に及ぼす薬剤と流れ刺激を加えた群により以下の群にわけて検討した。
真の骨組織構築を目指したin vitro骨形成モデルの確立

in vitroにおいて単純な細胞集団では組織形成が行えないとの考えから、骨組織に関与すると思われる骨芽細胞以外の細胞の中で、まず生体の至る所に存在する線維芽細胞に着目した。互いに区別できるよう赤色蛍光タンパク質遺伝子を導入した骨芽細胞(MC3T3-E1^<red>)および緑色蛍光タンパク質遺伝子を導入した線維芽細胞(NIH3T3^<green>)を用いて、共培養を行った。2週間後に骨分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ活性を染色し比較したところ、MC3T3-E1^<red>単独培養に対し、二種の細胞を共培養した系において、明らかなアルカリフォスファターゼ活性の上昇が観察された。4週間後に骨形成の指標であるカルシウム沈着をアリザリンレッドSによって染色し比較したところ、同様の傾向が見られた。このことから線維芽細胞がin vitroにおける骨芽細胞の骨分化を促進する可能性が示唆された。そこで共培養系と単培養系における骨芽細胞の骨形成関連遺伝子の発現に違いが生じるかを調べるために、リアルタイムPCRアレイを用いて、各系の遺伝子発現パターンを比較した。その結果共培養系における骨分化促進に関わる候補遺伝子としてBMP5,FGFI,MCF2などの遺伝子が示唆された。またin vitroにおいて骨リモデリング系を構築すべく、破骨前駆細胞株であるRAW264および骨芽様細胞株であるMC3T3-E1の共培養系の構築を検討した。破骨細胞分化誘導因子添加培地および播種24時間後のMC3T3-E1培養上清を用いて、破骨細胞分化の指標であるトラップ染色をしたところ、同程度の分化が観察された。
慢性関節リウマチ及びマウス関節炎モデルにおけるPD-1/PDリガンドの関与の研究

我々が発見した抑制的共刺激分子PD-1/PDリガンド(PD-L)について、ヒト関節リウマチ(RA)でその異常が存在するかどうか、さらにPD-1/PD-Lシステムの異常がRA様の関節炎を誘導するかどうかを、モデルマウスを用いて明らかにすることを目的として以下の研究を行った。1)RA患者関節液のCD4陽性T細胞にはPD-1陽性細胞が含まれていたが、末梢血やOA患者関節液には陽性細胞はほとんど無かった。このPD-1陽性T細胞はCTLA-4を発現し、IL-10を産生することから、何らかの抑制性機能を保有すると考えられた。また培養滑膜細胞をIFN-γなどで刺激してもB7など他の共刺激分子の発現は認めないのに比し、PD-Lは刺激に応じて強発現することを発見し報告した(Hatachi, et al.,2003)。2)組織染色に適したモノクローナル抗体を多数作製し、ヒトRA患者関節組織でのPD-1やPD-L1発現を検討した。PD-L1は、RA患者関節の滑膜表層細胞や血管内皮に強発現し、関節浸潤細胞にはPD-L1発現細胞が多数存在していた。現在二重染色法により、PD-1発現細胞のサブセットの同定や細胞内サイトカイン染色を行っている。3)DBA1JマウスとB6マウスを用いて、タイプIIコラーゲン誘導関節炎(CIA)やコラーゲン抗体カクテルによる関節炎の発症実験を行い、後者では100%の発症率を得ている。CIAマウス関節組織においても、滑膜細胞はPD-L1陽性でありPD-L2は骨髄細胞の一部で陽性であった。CIAモデルマウスに抗PD-L1抗体を投与したところ、関節炎の発症が抑制される傾向を認めた。現在投与量や投与時期の検討、さらに抗PD-1抗体との同時投与実験などを準備している。4)シェーグレン症候群患者の唾液腺にはPD-1陽性T細胞が多数含まれていた。患者小唾液腺組織の導管上皮細胞および腺房上皮細胞にPD-L1の強い発現を認め、唾液腺組織中PD-L1の発現はGreenspanの分類におけるスコアの高さと有意に相関した。IFN-γ刺激によるHSG細胞におけるPD-L1の発現は、濃度依存性に増強した。PD-1ノックアウトマウス(関節炎自然発症)を用いて、CIAの増悪/重症化を認めるかを調べる予定であるが、動物実験施設の感染症発生などのトラブルがあり、現在はSPF化などを行っているところである。SPF化後増殖させ、関節炎発症実験を行いPD-1/PD-L1の関節炎発症における制御的役割を解明する。我々が発見した抑制的共刺激分子PD-1/PDリガンド(PD-L)について、(1)このシステムの異常がヒト関節リウマチ(RA)で存在するか、(2)

PD-1/PD-Lシステムに異常を起こすとRA様の関節炎が起こるか、を明らかにすることを目的として研究を行い、現在までの実績は以下のとおりである。1)RA患者関節液のCD4陽性T細胞にはPD-1陽性細胞が含まれていたが、末梢血やOA患者関節液には陽性細胞はほとんど無かった、このPD-1陽性T細胞はCTLA-4を発現しており、細胞内サイトカイン染色でIL-10を産生することから、何らかの抑制性機能を保有すると考えられる(論文印刷中)。2)培養滑膜細胞をIFN-γなどで刺激してもB7など他の共刺激分子の発現は認めないのに比し、PD-Lは刺激に応じて強発現することを発見した。関節組織においても浸潤リンパ球にPD-1が発現していた。現在PD-Lについては、組織染色に適した抗体を作成スクリーニング中である。3)Balb/cマウスとB6マウスを用いて、タイプIIコラーゲン誘導関節炎(CIA)やコラーゲン抗体カクテルによる関節炎の発症実験を行っている。安定して発症すれば、PD-1/PD-Lのmanipulationにより制御されるかを検討する。PD-1ノックアウトマウス(関節炎自然発症)を安定して増やして、ClAの増悪/重症化を認めるかを調べる。我々が発見した抑制的共刺激分子PD-1/PDリガンド(PD-L)について、ヒト関節リウマチ(RA)でその異常が存在するか、PD-1/PD-Lシステムの異常がRA様の関節炎を誘導するかを明らかにすることを目的として研究を行っている。本年度の研究実績は以下の通りである。1)RA患者関節液のCD4陽性T細胞にはPD-1陽性細胞が含まれていたが、末梢血やOA患者関節液には陽性細胞はほとんど無かった。このPD-1陽性T細胞はCTLA-4を発現しており、細胞内サイトカイン染色でIL-10を産生することから、何らかの抑制性機能を保有すると考えられた。また培養滑膜細胞をIFN-γなどで刺激してもB7など他の共刺激分子の発現は認めないのに比し、PD-Lは刺激に応じて強発現することを発見し報告した(Hatachi, et al.,2003)。2)組織染色に適したモノクローナル抗体を多数作製し、ヒトRA患者関節組織でのPD-1やPD-L1発現を検討した。PD-L1は、RA患者関節の滑膜表層細胞や血管内皮に強発現していたが、関節浸潤細胞にもPD-L1発現細胞が多数存在していた。現在凍結標本を用いた二重染色法により、PD-1発現細胞のサブセットの同定や細胞内サイトカイン染色を行っている。3)DBA1JマウスとB6マウスを用いて、タイプIIコラーゲン誘導関節炎(CIA)やコラーゲン抗体カクテルによる関節炎の発症実験を行い、後者では100%の発症率を得ている。CIAマウス関節組織においても、滑膜細胞はPD-L1陽性でありPD-L2は骨髄細胞の一部で陽性であった。CIAモデルマウスに抗PD-L1抗体を投与したところ、関節炎の発症が抑制される傾向を認めた。現在投与量や投与時期の検討、さらに抗PD-1抗体との同時投与実験などを準備している。
悪性脳腫瘍患者における免疫抑制病態の解明と治療

1)TGF-β活性化におけるTSP-1の役割の解析2)合成ペプチドによる悪性glioma細胞の移動能抑制実験TSP-1分子には11カ所の他の分子との結合部位が知られている。そのうち3つの結合部位と同じアミノ酸配列を持つ合成ペプチドを合成し、細胞の移動能を抑制するかどうかを検討した。その結果、2つのTSP-1を産生することがわかっているglioma細胞株(T98G,A172)で、細胞の移動能が用量依存性に抑制された。この結果は、antisense TSP-1 cDNAを導入した細胞で同様に細胞の移動能が抑制された事実と一致した。3)TSP-1測定の為のELISAの確立。これらのことから、TSP-1のアミノ酸配列の中のTGF-βの活性化を阻害する部分と同じ合成ペプチドを用い、in vitroで悪性glioma細胞の産生するTGF-βの活性化を阻害できるかどうか、悪性glioma細胞の移動能を阻害できるかどうかを検討した。1)合成ペプチドによるTGF-β活性化阻害実験悪性glioma細胞の培養上清中に、TGF-βの活性化を阻害すると考えられているTSP-1分子の中に存在するアミノ酸配列と同じ配列の合成ペプチドを加えin vitroで検討した。又、TGF-β分子と結合しているlatency associtated protein(LAP)に存在し、TSP-1と結合することにより、TGF-β活性化が生じるとされるアミノ酸配列と同じ配列の合成ペプチドを用いても検討した。その結果、合成ペプチドでは有意なTGF-β活性化の阻害作用はみられなかった。2)合成ペプチドによる悪性glioma細胞の移動能抑制実験TSP-1分子には11カ所の他の分子との結合部位が知られている。TSP-1分子の中の存在し、3つの結合部位を持つアミノ酸配列と同じ合成ペプチドを合成し、細胞の移動能を抑制するかどうかを検討した。その結果、合成ペプチドの用量依存性に悪性glioma細胞の移動性が最大50%程度抑制された。以上より、合成ペプチドでは悪性glioma細胞でのTGF-βの活性化は抑制されなかったが、glioma細胞の移動能は抑制されることが判明した。1.合成ペプチドを用いたglioma細胞の移動の阻害実験。TSP-1分子には11カ所の他の分子との結合部位が知られている。2.TSP-1測定の為のELISAの確立。
成熟化経済の成長可能性の理論的・実証的研究

研究は、4つのグループに分属して行われた。最終年度を中心に成果を要約すれば、以下のようになる。世界経済と地域経済の成長については、都道府県別データを用いた実証により、地域間格差縮小過程の構造変化を見出し、また、資本移動を中心とした国境効果の存在を確認した。人的資本と経済成長の研究については、我が国の昇進データの実証分析によって、能力や学習によっては説明できない効果の存在が導き出された。経済制度と経済の高度化のゲーム論的研究については、高度の協力可能性が実現した社会に適用される、協力ゲームの解が、提携形成をともなう交渉ゲームによって達成できるという論理が、広い範囲で成立するという理論的成果、ならびに、応用交渉分析による、技術的な後発国のポジションがもたらす利点の解明が達成された。新経済成長論と確率的経済成長論の研究については、最適成長モデルにおいて生じるカオスとサイクルについての研究を集大成し、また、定常的太陽黒点均衡に関して得られていた結果を外生変数を含む連続時間の設定へと拡張した。以上の結果により、成熟化経済の成長可能性についての多面的な理解が深められた。さらに、上述のアプローチは、理論と実証のみならず、市場モデルに依拠したアプローチと、制度的な構造に依拠したものとに大別できるが、これら接近法の融合が本研究課題解明の上で有効であることも、本研究結果が指し示している。以下の4つの課題に従って次のような研究を行った(1)世界経済と地域経済の成長まず、経済成長と産業構造の国際比較の研究においては、日本経済の開発化の進展に伴うアジア諸国の構造変化・貿易パターンの変化を数量的に分析した。また適度な成長率の維持には構造転換能力の保持が重要なので、輸出について、構造転換能力指数を考案して国際比較評価を試みた。また国際経済での資本市場統合度の検証では、国際経済と地域経済の貯蓄投資差額の相関関係の比較研究を行った。(2)人的資本の蓄積と経済成長人的資本の蓄積が企業ヒエラルキーのなかでどのようになされるか、特に、その蓄積速度と形成される技能の内容がヒエラルキーの特徴や雇用政策との共変関係を理論化した。(3)経済制度と経済の高度化のゲーム論的研究当事者間に戦略的依存関係がある場合において、合意形成過程としての交渉問題の分析を協力、非協力ゲームの両アプローチをもちいて行った。この結果を利用して、組織の範囲についての検討を行った。また、この課題の予備的分析として経済発展のさまざまの段階において、利書の対立する経済主体がいかにして経済制度を変更していくのか、資源配分や制度改革の合意はいかにして可能であるかを考察した。(4)新経済成長理論と確率的経済成長理論の研究情報化が進むにつれて、経済がどのように変化してゆくかの分析を行なった。その為に、完全情報を仮定した上で、経済が予測可能な成果をするかどうかを調べてみた。その結果、状況において、完全情報が経済変動を激化することもあり得るということ、そして、その条件も明らかになった。研究は以下の4つの分野に分属して行った。「世界経済と地域経済の成長」については、公共-社会資本ならびに民間資本ストックの及ぼす経済成長、生産力への効果を計測しており、社会資本の生産力効果が頑健な命題ではないことが見いだされた。「人的資本と経済成長の研究」では、技能形成について、内部労働市場タイプと職能別労働市場タイプのそれぞれの特長を導く理論モデルを構築するとともに、職種別技能形成の実証研究を行い、ほぼ予想と合致する結果が得られた。「経済制度と経済の高度化のゲーム論的研究」においては、資源配分や提携形成の合意を実現する交渉メカニズムの基本的性質を解明し、また、応用の一例として、知的所有権に関わる交渉モデルを考察するなど、制度の形成過程と経済発展の関連を分析するゲームモデルの定式化を試みた。「新経済成長論と確率的経済成長論の研究」に関しては、人口出生率と経済成長の関係を分析し、出生率が外的に与えられている場合については、成長経路の特定化に成功した。また、確率的成長についての研究も平行して行った。

以上の結果により、成熟化経済の成長可能性に関する多面的な知見が明らかになりつつあるが、理論面と応用面ならびに実証的側面との効果的な融合が残された主要な課題の一つである。研究は、4つのグループに分属して行われた。最終年度の成果を要約すれば、以下のようになる。世界経済と地域経済の成長については、都道府県別データを用いた実証により、資本移動を中心として、国境効果の存在が確認された。人的資本と経済成長の研究については、我が国の昇進データの実証分析によって、能力や学習によっては説明できない効果の存在が導き出された。経済制度と経済の高度化のゲーム論的研究については、高度の協力可能性が実現した社会に適用される、協力ゲームの解が、提携形成をともなう交渉ゲームによって達成できるという論理が、広い範囲で成立するという理論的成果、ならびに、応用交渉分析による、技術的な後発国のポジションがもたらす利点の解明が達成された。新経済成長論と確率的経済成長論の研究については、最適成長モデルにおいて生じるカオスとサイクルについての研究を集大成し、また、定常的太陽黒点均衡に関して得られていた結果を外生変数を含む連続時間の設定へと拡張した。以上の結果により、成熟化経済の成長可能性についての多面的な理解が深められた。さらに、上述のアプローチは、理論と実証のみならず、市場モデルに依拠したアプローチと、制度的な構造に依拠したものとに大別できるが、これら接近法の融合が本研究課題解明の上で有効であることも、本研究結果が指し示している。
非血縁者間骨髄移植モデルにおけるリンパ性白血病に対するGVL効果の基礎的検討

いかに移植片対宿主病(GVHD)や骨髄抑制などの副作用を出さずに移植片対白血(GVL)効果を得るかが白血病再発防止と患者のQOLの向上を考えるうえで重要な課題である。今年度における本研究では、GVL効果の増強を目指して、骨髄移植後の再発白血病に対するドナーリンパ球輸注療法(DLT)をおこない、臨床経過の解析と基礎的な検討を試みた。すなわち、15名の再発患者[急性骨髄性白血病(AML)4名、急性リンパ性白血病(ALL)9名、白血化非ホジキン悪性リンパ腫2名](年齢:1247才;骨髄中の白血病細胞:0-95%)に対して、骨髄ドナーからCOBE Spectra apheresis systemを用いて末梢血単核細胞(1×10^7-3.2×10^8/kg;計24回)を採取し輸注した。再発期にDLTを行った13名中5名(AML:2;ALL:2;NHL:1)はDLT後に完全寛解を得たが、6名(AML:2;ALL:4)では抗白血病効果は認めず、2名は再発後に行った化学療法にて寛解状態の後にDLT行ったため抗白血病効果は評価できなかった。さらに移植後の再発予防目的で、2名(ALL:1;NHL:1)のハイリスク患者の骨髄移植後day49およびday61にDLTを施行し、移植後17および13ヵ月経過後も完全寛解を維持している。この中で白血病細胞減少効果を認めた1例(IMS-122:DLT後day30)の末梢血単核球から樹立した細胞株と無効であった1例(IMS-151:DLT後day57)から得た末梢血リンパ球を用いて細胞障害試験をおこなった。IMS-122由来の細胞株はフロー・サイトメトリーを用いてT細胞/NK細胞の表面抗原(CD4,CD8,CD56)の検索によりT細胞/NK細胞の検討をおこなった。targetとして白血病細胞株(K562、Daudi、KG-1)と凍結保存した自己の白血病細胞を用いた(E:T ratio=30:1)。IMS-122由来の細胞株のうち、CD4+クローンおよびIMS-151由来リンパ球による自己白血病細胞に対する細胞障害効果は認めなかった。一方、CD8+であるClone 15とClone 40は、骨髄性白血病細胞株であるKG-1と自己のAML細胞に対して60-80%の細胞障害効果を示した。
細胞と対話し病変細胞を識別できる革新的な遺伝子キャリヤー

1.ペプチド修飾率および修飾量が遺伝子発現制御能に与える影響前年度に開発した直鎖ポリエチレンイミン-ペプチドコンジュゲートのペプチド導入率、および導入数を最適化するため、様々なペプチド導入率・数のコンジュゲートを作製した。作製したコンジュゲートとレポーター遺伝子(DNA)の複合体をヒト肝臓ガン細胞HepG2にトランスフェクションしたところ、最適なペプチド導入率および導入数は、高分子一分子あたりに6-10mol%および数十分子であることがはじめて明らかとなった。この結果は、効率的な遺伝子発現制御を達成するための重要な高分子設計の指針を示している。2.プロテインキナーゼCα(PKC)α活性の蛍光イメージングプローブ既存のガンの診断法はガンの「位置」を特定するのには優れているが、ガンがどのような状態にあるのかを認識することは難しい。一方、PKCは11種のアイソザイムを持つキナーゼであり、ガンの状態によりその活性が増減する。PKCαはすべてのガンのステージで活性亢進が認められるが、PKCβやPKCηはガンの転移期に活性化している。したがって、これらの活性を染色することができれば、ガンの「位置」情報に加えて、「状態」を評価することができ非常に有用なガン診断システムとなりうる。プローブはPKCα特異的なペプチドとCy5.5を修飾したポリカチオンおよびBHQ-3を修飾したポリアニオンからなる会合体である。この会合体はPKCαに応答前は蛍光が消光しているが、応答後は正電荷が減弱するため複合体が解離しCy5.5の蛍光が増幅する。たしかに、この会合体にPKCαを添加したところ、2時間後に蛍光強度が5倍程度増幅した。また、本プローブは非常に感度がよく、細胞抽出液中の低いPKCα活性に応答して、蛍光強度が増幅することも確認できた。しかしながら、動物では蛍光強度の増幅が見られなかった。1.D-RECSポリマー/DNA複合体の細胞内動態観察一般的な遺伝子キャリヤーであるポリエチレンイミン(PEI)とD-RECSポリマーを比較し、どの過程で劣っているのかを蛍光顕微鏡観察から解析したところ、D-RECSポリマー複合体はPEI複合体と比較してエンドソームの蓄積量が多く、また、フローサイトメトリーの結果より細胞内導入過程においても劣っていることが明らかとなった。今後の分子設計に有益な情報を得た。2.組織選択性の向上のためのリガンド分子のD-RECSポリマーへの修飾複合体の組織選択性を付与するため、インテグリンのリガンドであるRGDペプチドの修飾を試みた。アクリルアミド、基質ペプチド、RGDペプチドの三元共重合体を合成した。培養細胞でこのポリマーを評価したところ、インテグリン発現細胞の選択性を得た。これは(1)リガンド分子修飾の有無に関わらず、我々のシステムが機能すること(2)リガンド修飾により組織選択性を付与できる可能性を示唆する結果であり、基本的な分子設計戦略をおよそ確立できた。3.D-RECSポリマー/DNA複合体のリポソームへの内封北大薬学研究院の原島教授グループとの共同研究により、複合体のリポソームへの内封に成功した。このリポソーム(MEND)は内側より複合体、アニオン性脂質膜、オクタアルギニンの三相から構成されている。MENDをB16細胞に投与し遺伝子発現量を定量したところ、遺伝子導入試薬(LipofectAMINE)と同等、従来型のおよそ1,000倍の遺伝子発現が確認された。今後は、シグナル応答性の維持を目的とした、アニオン性脂質の中性脂質への変更を行う。4.ペプチドおよび機能性分子の修飾率の制御のための新規ポリマー合成法アルキン-アジドのクリックケミストリーによるペプチドおよび機能性分子の修飾率の制御を試みた。アルキン化したポリマーにおよそ任意の値でペプチドが修飾できることを確認した。この新規合成は今後の機能性分子の修飾への応用に有効である。1.癌組織の遺伝子治療U87-MG(ヒトグリオーマ)担癌マウスを作製し、カスパーゼ8遺伝子と遺伝子発現制御剤【PPC(S)】複合体を癌に局所投与した。コントロールポリマーPPC(A)はPBSと同等の増殖曲線を示したが、PPC(S)は有意な腫瘍サイズの減少が確認された。2.基質ペプチド担持型ポリエチレンイミンLPEI(S)の開発直鎖PEI(LPEI)にペプチドをグラフトしたLPEI(S)をクリックケミストリーにて合成した。LPEI(S)をHepG2(ヒト肝臓癌)細胞にトランスフェクションしたところ、従来型PPC(S)のおよそ20倍の遺伝子発現が確認された。また、コントロールポリマーLPEI(A)では、微弱な遺伝子発現しか確認されず、LPEI(S)/LPEI(A)の比は150倍であった。従来型PPCの場合は4倍程度であり、癌細胞選択性、遺伝子発現レベルの双方が大幅に向上した。さらに、動物モデルで評価したところ、HepG2組織でLPEI(S)はLPEIと同程度の高い遺伝子発現が確認されたのに対し、正常な皮膚組織では全く遺伝子発現が確認できなかった。すなわち、LPEI(S)は動物モデルにおいても、遺伝子発現レベル、癌細胞選択性を高いレベルで達成できる遺伝子キャリヤーといえる。3.キナーゼ活性の計測プローブの開発N末端に疎水基を修飾したキナーゼのカチオン性基質ペプチド(リポペプチド)とフルオレセイン修飾したポリスパラギン酸(pAsp-F)を合成した。

リポペプチドとpAsp-Fを混合すると、静電相互作用により複合体を形成し、フルオレセインの濃度消光が確認された。この複合体に特定のキナーゼを添加すると、相互作用が弱体化に伴い複合体が崩壊し、消光の解消が確認された。さらに、最適化したプローブを用いて、既知のキナーゼ阻害剤のIC_<50>値を決定することが可能であった。1.ペプチド修飾率および修飾量が遺伝子発現制御能に与える影響前年度に開発した直鎖ポリエチレンイミン-ペプチドコンジュゲートのペプチド導入率、および導入数を最適化するため、様々なペプチド導入率・数のコンジュゲートを作製した。作製したコンジュゲートとレポーター遺伝子(DNA)の複合体をヒト肝臓ガン細胞HepG2にトランスフェクションしたところ、最適なペプチド導入率および導入数は、高分子一分子あたりに6-10mol%および数十分子であることがはじめて明らかとなった。この結果は、効率的な遺伝子発現制御を達成するための重要な高分子設計の指針を示している。2.プロテインキナーゼCα(PKC)α活性の蛍光イメージングプローブ既存のガンの診断法はガンの「位置」を特定するのには優れているが、ガンがどのような状態にあるのかを認識することは難しい。一方、PKCは11種のアイソザイムを持つキナーゼであり、ガンの状態によりその活性が増減する。PKCαはすべてのガンのステージで活性亢進が認められるが、PKCβやPKCηはガンの転移期に活性化している。したがって、これらの活性を染色することができれば、ガンの「位置」情報に加えて、「状態」を評価することができ非常に有用なガン診断システムとなりうる。プローブはPKCα特異的なペプチドとCy5.5を修飾したポリカチオンおよびBHQ-3を修飾したポリアニオンからなる会合体である。この会合体はPKCαに応答前は蛍光が消光しているが、応答後は正電荷が減弱するため複合体が解離しCy5.5の蛍光が増幅する。たしかに、この会合体にPKCαを添加したところ、2時間後に蛍光強度が5倍程度増幅した。また、本プローブは非常に感度がよく、細胞抽出液中の低いPKCα活性に応答して、蛍光強度が増幅することも確認できた。しかしながら、動物では蛍光強度の増幅が見られなかった。
生命統計の応用にみる近代衛生行政の日英比較研究

生命統計は、19世紀西洋で発達し、社会保険制度や社会政策の確立に影響を与えたものである。この研究は、まず英国においてこの生命統計を発達させたウィリアム・ファーの理論と実践を検討し、またその英国における現状とおなじく生命統計を導入した日本の事例とを比較する。この検討を通して、本研究は公衆衛生の視点から各国民国家の特性の相違を明らかにするものである。与えられた4年の研究期間の間に、本研究はウィリアム・ファー文書を調査しその複写物を持ち帰った。また本研究の成果として、「明治『医制』再考」(『大手前大学論集』第16号、2016年)などの論文を発表した。2.8月16日8月29日にかけて、イギリスにおける史料調査をおこない、London School of EconomicsでのWilliam Farr文書の閲覧等をおこなった。3.2016年3月発刊の大手前大学論集16号に、「明治『医制』再考」とのタイトルで研究論文を発表した。2014年度および2015年度にそれぞれ海外での学会報告を実施し、研究成果を広く発表することができた。また、14年度には見合わせたイギリスでの史料調査も15年度には実施することができ、必要な史料の収集を進めることができている。これは16年度も継続して研究成果の発表につなげていきたい。2016年度は、昨年度に引き続きLondon School of Economics LibraryにおいてWilliam Farr Papersの調査をおこなった。今年度から、同図書館におけるマイクロ史料の閲覧が格段に利用しやすくなり、画像データを自前のUSBに保存し持ち帰ることが可能となった。2017年度再度同館の調査をおこなって、同史料を全冊複写のうえで持ち帰り、分析を進めたい。また、2016年度はアジア医学史学会での研究発表や、大手前大学論集における研究論文発表の機会を得た。本史料の収集と解析が本研究の核であったが、研究開始当初はその利用が予想以上に困難を極め調査自体思うように進まなかった。これに対して2016年度から、同図書館におけるマイクロ史料の閲覧が格段に利用しやすくなり、ようやく画像データを自前のUSBに保存し持ち帰ることが可能となった。2017年度は、この前年度の作業をようやく完了し、同史料を全冊複写のうえで持ち帰った。これは、マイクロフィルム4巻、2000コマにもおよぶ相当大部な史料である。そのため、その内容の分析を本研究の当初計画年度内に完了することは残念ながらできなかった。本年度で研究期間は終了するが引き続き作業は進めていきたい。平成26年度は、年度前半に予定していた海外学会発表を予定通り実施することが出来たが、研究代表者(尾崎)個人の事情から、年度後半に予定していた本研究の核となる海外資料調査を実施することができなかった。2016年度は、呉文聰らによる明治期以降の日本国内の衛生統計学形成の歴史的位置づけを、ドイツ学の影響等を加味して検討する作業をおこないたい。また、同時に海外調査を継続し、本研究の本来の課題である衛生統計の日英比較にアプローチをするための史料収集をおこなっていく。上記「現在までの進捗状況」でも記したように、London School of Economics LibraryにおけるWilliam Farr Papers(マイクロフィルム)が格段に利用しやすくなった。これにより従来困難であった同史料の全冊複写が可能となったので、これを持ち帰り分析を進めることで、本課題の最終年度にあたっての成果を発表したい。日本史本年度の海外調査が、校務の関係等から8月16日から同29日までの2週間と制限せざるをえず、まだ未調査の史料が残った。そこで、幾分かの金額をあえて2016年度に回し、この年度の海外史料調査を充実させたいと考えたために次年度使用額が生じている。現在執筆中の論文で、英文にて発表を考えており、その英文校正の費用が年度内に執行できなかったために次年度使用額が生じている。26年度においては、研究代表者(尾崎)の個人的事情のため、当初年度後半に計画していたイギリスにおける資料調査ができず、そのための旅費および資料複写、および研究結果を英語で論文発表するための英文校正費用等の支出を実施することができなかった。これにより当初予算を全て使うことができていない。ただし、残額が10万円強にとどまっているのは、27年度5月に実施される海外学会発表の旅費支出をすでに実施しているからである。次年度使用額と2016年度交付金をあわせて海外調査にあて、本課題の研究に必要な史料のうち根幹になる部分を2016年度に収集したい。執筆中の論文の脱稿ができ次第、次年度使用額(英文校正の費用支出)を執行したい。平成27年度において、26年度に実施できなかった海外資料調査を実施し、当初の計画の遅れを取り戻すことによって、予算の履行についても適正なものに修正できると考えている。
配列した半導体量子ドット超構造の作製と基礎光物性

本研究では、配列した半導体ナノ微粒子を作製し,それらの光学特性を研究した。SiおよびGeイオンをSiO_2基板に打ち込み、水素雰囲気中で熱アニーリングすることにより強く発光する単元素半導体ナノクリスタルを作成した。複数の加速エネルギーを併用する多重エネルギーイオン打ち込み法と非常に低いエネルギーのイオンを注入することにより、微粒子サイズの均一化と空間配列化が可能であることを明らかにした。SiO_2中に一列に並んだ均一なGeナノクリスタルを作製できた。配列したSiナノクリスタル薄膜を作製するために、a-Si/SiO_2量子井戸構造を結晶化させることを行った。まず、アモルファスa-Si/SiO_2多層膜を、電子ビーム蒸着法により作製し、この光学特性を研究した。発光特性のサイズ依存の結果は、界面の乱れなどが少ない良質のアモルファスシリコン量子井戸薄膜が得られたことを示している。この薄膜を電気炉で熱アニーリングすることにより、アモルファスシリコン井戸層の膜厚で決まる大きさを持つシリコンナノクリスタルを作製でき、SiO_2層間に空間的に並べることに成功した。光学異方性を示すナノクリスタル配列固体を得た。またコロイド法により、II-VI族化合物半導体ナノクリスタルが並んだダンベル・一次元鎖の作製を行った。連続イオン打ち込み法により、SiO_2やAl_2O_3基板中にGaAs,CdS,ZnSなど化合物半導体ナノクリスタルを作製した。結晶基板にイオン打ち込みすることにより配列した化合物半導体が作製可能であることがわかった。2種類の元素AとBをイオン打ち込み法で混ぜて作製した直接遷移型化合物半導体ABのナノクリスタルは、効率良くバンド端発光を示した。作製された試料が、非発光中心となる欠陥の密度が低い良質の結晶であることを示した。本研究では、ナノメートルサイズの半導体粒子のイオン打ち込み法による作製と、その試料の光学特性を評価できるレーザー分光システムの開発を行った。SiおよびGeイオンをSiO_2基盤に打ち込み、水素雰囲気中で熱アニーリングすることにより可視発光する単元素半導体ナノクリスタルを作成した。イオン打ち込み量とアニーリング温度を変化させることにサイズの異なるナノクリスタルを作製した。特に、複数の加速エネルギーを併用する多重エネルギーイオン打ち込み法と非常に低いエネルギーのイオンを注入することにより、微粒子サイズの均一化と空間配列化が可能であることを明らかにした。さらに、Ga、As、Cd、Sなどの異なるイオンを連続的にSiO_2やAl_2O_3基板に打ち込むことによりGaASやCdSなどの化合物半導体ナノクリスタルの作成に成功した。これらの作製した試料の光学的特性(主に発光スペクトル測定)評価のための必要なレーザー分光システムの開発を行った。これは、可視波長から赤外波長領域に至る幅広い範囲の測定を可能にする発光測定用フーリエ変換赤外分光光度計を基本にした分光システムである。この装置を用いて、イオン打ち込み法で作製したナノクリスタル試料の発光スペクトルを測定した。近赤外波長域での発光スペクトルは試料の欠陥に敏感であり、近赤外発光スペクトルの強度測定は、熱アニーリング条件の最適化さらにはイオン打ち込み用基板の選択などの判断にも有用であることを明らかにした。GaAsやCdSなどの化合物半導体ナノクリスタルのバンドキャップをホールバーニング分光によりはじめて明らかにすることができた。配列したシリコンナノクリスタル薄膜を作製するために、a-Si/SiO_2量子井戸構造を結晶化させることを行った。井戸層であるアモルファスシリコンの膜厚を薄くすると、発光スペクトルはブルーシフトした。

さらに発光寿命も井戸層の厚みに依存した。これらのサイズ依存の結果は、界面の乱れなどが少ない良質のアモルファスシリコン量子井戸薄膜が得られたことを示している。この薄膜を電気炉で熱アニーリングすることにより、アモルファス井戸層の厚みで決まるナノクリスタルを作製でき、SiO_2層間に空間的に並べることに成功した。光学異方性を示すナノクリスタル配列固体を得た。また、コロイド法によりII-VI族化合物半導体ナノクリスタルが並んだダンベル・一次元鎖の作製を行った。連続イオン打ち込み法により、SiO_2やAl_2O_3基板中にGaAs,CdS,ZnSなど化合物半導体ナノクリスタルを作製し、その光学的特性を研究した。作製したナノクリスタルに、さらに他のイオンを打ち込むことによりドナーやアクセプター、発光中心などをドープできることを示した。結晶基板にイオン打ち込みすることにより配列した化合物半導体が作製可能であることがわかった。2種類の元素AとBをイオン打ち込み法で混ぜて作製した直接遷移型化合物半導体ABのナノクリスタルは、効率良くバンド端発光を示した。作製された試料が、非発光中心となる欠陥の密度が低い良質の結晶であることを示した。