hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゼブラフィッシュ神経系におけるシナプス形成の分子細胞生物学的解析

1)カスパーゼファミリーが神経軸索・樹上突起の分岐・シナプス形成促進因子であるかどうかの検討カスパーゼファミリーが神経軸索・樹上突起の分岐・シナプス形成促進因子であるかどうかを調べるために、Caspase3が、ゼブラフィッシュの網膜神経節細胞の軸索が枝分かれし、シナプス形成を行っている時に発現することを確認した。さらに、Caspase3は視蓋にも発現することを確認した。Caspase3の切断と、軸索分岐との関わりを調べるために、タンパク切断によって活性化されたCaspase3のみを認識する抗体を使って、視神経を染色した。その結果、活性化されたCaspase3が神経節細胞の軸索に存在していることを示した。Caspase3が、成長円錐の縮退に関わっている可能性を調べるために、Caspase3の抑制因子を投与すると、軸索縮退因子であるlysophoshpatidic acidによって誘発される成長円錐の縮退が妨げられることが示され、Caspase3が成長円錐における走化性反応の制御に関わっていることが明らかになった。2)生きた胚の中でシナプスの形成過程を観察するシステムの確立我々は既に、Brn3aの発現制御因子のもとで、Gal4-VP16を、網膜神経節細胞と、視蓋の出力神経細胞で発現できるプラスミドベクターと、これをゲノムに組込んだトランスジェニック系統を確立している。UASの下流で、YFP-Rab3aやPSD95-GFPを発現するプラスミドとを共注入することで、YFP-Rab3aを網膜神経節細胞で、PSD95-GFPを視蓋神経細胞で発現させることによって、シナプス形成に関わる神経細胞の軸索や樹上突起の分岐の動的様相を生きた胚の中で観察する実験系を確立した。ゼブラフィッシュにおけるシナプス形成の分子細胞生物学的機構を解明するために、現在2つのアプローチで研究を行っている。1)シナプス形成に関わる可能性がある候補分子の探索2)生きた胚の中でのシナプス形成過程の可視化候補分子の同定のため、Caspaseファミリーのメンバーの発現パターンを調べた。これらの分子は、これまでアポートーシスに関わることが知られていたが、更に、神経軸索の縮退や成長円錐の誘導でも重要な役割を果たすと考えられるようになってきた。ゼブラフィッシュ胚の様々な発生段階でCaspase3の発現パターンを調べたところ、受精後24時間目は、全身で発現していた。48時間目までには、脳の特定の部分と、眼の神経節細胞に限局して発現した。76時間目も、発現パターンに変化はなかった。Caspase9の発現レベルはもっと低く、全身にまんべんなく発現していた。網膜神経説細胞は、受精後76時間目頃に網膜と視蓋の中でシナプスを形成するので、Caspase3はこの過程に関与する可能性がある。brn3cかisl3プロモーターのもとでGal4を発現するためのプラスミドと、UASの下流でYFP-Rab3aを発現するプラスミドを共注入することによって、個々の神経節細胞の標識を行った。YFP-Rab3aはシナプス小胞の膜に局在するRab3aと黄色蛍光蛋白の融合蛋白である。神経節細胞の軸索の枝分かれの継時的観察は、Zeiss510METAレーザー走査型共焦点顕微鏡を使って行った。このシステムを使って、神経軸索が枝分かれし、シナプスを作っているときの、軸索先端やシナプス局在シグナルの挙動を調べる予定である。また、様々な遺伝子の発現を人工的に乱すことが、この過程にどのような影響を及ぼすのかを調べる。現在、Robo-Slitリガンド・受容体による細胞内シグナルがYFP-Rab3aの点状局在シグナルの挙動に与える影響を調べている。また、遺伝学的相互作用の研究から、Slit1aが網膜神経節細胞のシナプスの数を調節する過程には、Robo依存的と非依存的な過程があることも明らかにした。

UASの下流で、YFP-Rab3aやPSD95-GFPを発現するプラスミドとを共注入することで、YFP-Rab3aを網膜神経節細胞で、PSD95-GFPを視蓋神経細胞で発現させることによって、シナプス形成に関わる神経細胞の軸索や樹上突起の分岐の動的様相を生きた胚の中で観察する実験系を確立した。
重症心不全患者における代謝動態の解明および至適栄養療法の確立

入院中の重症心不全患者を対象に、間接熱量計による安静時消費エネルギー測定および血清・尿の生化学的分析を行い、カヘキシーが進みやすい患者の特徴および予防策について検討を行っている。まず現在60例超の症例を対象に統計学的解析を行ったところ、血行動態が安定した心不全患者では予測される安静時消費エネルギーよりも平均で1.1倍ほど高値であり、心不全そのものによる安静時消費エネルギーの亢進はあると考えられた。またカヘキシー進行の要因の一つとして考えられる安静時消費エネルギー亢進が認められる患者について、心機能指標などとの相関を統計学的に解析したところ、心機能指標との相関は認められず、統計学的に有意であったのはBMI(Body mass index)のみであった。もともとるい痩患者では安静時消費エネルギーが亢進していると言われているが、これは心不全患者でも同様であることが明らかとなった。間接熱量計による個々人の安静時消費エネルギー実測により、患者に適正なカロリー量を指導できるとともに、食事量の見直しを行うことでカヘキシー予防に一定の効果が得られた。このほかにもカヘキシーをきたしやすい患者の特色について検討を継続しており、この研究により対策が必要な患者が判別でき介入することが容易になることが期待されるほか、カヘキシーは重症度と関係なく予後不良予測因子であると言われているため予後予測にも有用性が期待される。本研究では管理栄養士や看護師と連携した低栄養スクリーニングおよび指導も行うことで入院全期間における低栄養予防策を講じており、この方策の有用性についてもこの研究導入前の症例と比較して統計学的解析を行っている。育児休暇を8か月取得したため(2018年9月から復職)データ収集や解析が遅れている。データ収集を引き続き進めていく予定である。また現在までに得られた知見について学術集会で発表を行っていく。また論文化も行っていく予定である。カヘキシー進行の要因の一つとして考えられる安静時消費エネルギー亢進が認められる患者について、心機能指標などとの相関を統計学的に解析中である。安静時消費エネルギーが亢進している患者の特徴として、現時点で統計学的に有用であったのはBMI(Body mass index)であった。また補助人工心臓の植え込みにより代謝動態が変化するのかどうかについても検討を加えている。安静時消費エネルギーについては植え込み前後での変化はほぼ認められないことが明らかになっている。出産・育児のために一定期間休職しており、データ収集や解析などがこの間行えていないため。引き続き入院中患者の栄養状態の良好な維持を図るとともに、安静時消費エネルギーおよび生化学的指標を測定し対象患者数を増やし、統計学的解析を行う。

また新たなカヘキシー進行を予測しうる指標についても検討を加える。データ収集を引き続き進めていく予定である。また現在までに得られた知見について学術集会で発表を行っていく。また論文化も行っていく予定である。年度中途から出産・育児のために休業しており患者のデータ収集が行えなかったために解析に伴う費用が予定より減額となった。また学術集会の発表の同様の理由で翌年度に行う予定としている。翌年度は休業から復帰して研究を再開させる予定であり、患者の尿・血清生化学的解析に使用する。2018年9月まで育児休暇を取得しており、年度途中から研究を再開したため。また研究データとして診療で得られた既存データの使用も多く、サンプルの生化学的分析に要する費用が想定より少なかったため。
LUBAC欠損型自己炎症性疾患における抗炎症性T細胞の同定と機能解析

ユビキチン鎖修飾酵素の一つであるLUBAC複合体は、炎症や免疫との関連が深い細胞内NF-kBシグナル経路の活性化を介して、細胞の生存及び組織恒常性を維持する。LUBACの機能が低下したマウスは、細胞死亢進と自然免疫細胞の活性化から、重度の自己炎症性皮膚炎を発症する。本研究では、これまで関与が否定されてきたもう一つの免疫システムである獲得免疫(特にTリンパ球)に着目し、T細胞を主体とした新たな細胞死誘起メカニズムが存在し、自己炎症性皮膚炎の病態形成に寄与していることを明らかとした。ユビキチンリガーゼ複合体LUBACの機能(NF-kBシグナルの活性化に寄与する)が全身で低下したマウス(cpdm)は、細胞死及び自然免疫反応の亢進を伴う自己炎症性の皮膚炎を発症する。本研究はcpdmにおける病態の進行を抑制する抗炎症性T細胞の存在、及びそのメカニズムを明確にすることを目的とする。抗炎症性T細胞の正体がFoxP3を発現する制御性T細胞(Treg)であるか否かマウス遺伝学を用いて詳細に解析した。これまでにcpdm(原因遺伝子Sharpin)のT細胞系列でSHARPINを発現させた場合、皮膚炎が劇的に改善したことから、今回FoxP3-Creマウスを導入し、同様にTreg特異的にSHARPINを発現するcpdmを作成した。新たに作成したマウスにおいても皮膚炎の発症が遅延しており、他臓器の炎症所見も明らかに改善された。次に、Treg内でのSHARPINの存在の重要性を明らかにするべく、Treg特異的にSHARPINを欠損したマウスを作成した。マイクロアレイの結果、SHARPINを欠損したTregでは、皮膚へのホーミングに必要なケモカインレセプターや、TCR依存的に遺伝子群の発現の低下が観察され、興味深いことに、cpdmと同様、皮膚において広範囲の炎症所見が観察された。皮膚の組織解析から、リンパ球よりもミエロイド系の血液細胞が炎症部位に集積しており、病理学的にもcpdmマウスと酷似していた。同時に作成したTreg特異的HOIP(LUBACの触媒サブユニット)欠損マウス(LUBACの活性がnullのマウスでFoxP3欠損マウス様の致死性多臓器自己免疫病を呈する)では、むしろ炎症部位に大量のリンパ球が浸潤していた。Tregの障害の程度が、病理像の違いを生み出すという実験的事実から、cpdmの皮膚炎の発症に獲得免疫が直接的に関与していることが強く示唆された。初年度目標にしていた抗炎症性T細胞の同定については、マウス遺伝学を用いて詳細に解明することができた。Treg特異的欠損マウスを作成し、SHARPIN欠損時、及びLUBAC複合体欠損時の生体における影響を明確に示した結果、Treg障害に基づく自己免疫疾患において、自己炎症性の病理像を誘導することが出来るという新たな仮説を提起することに繋がった点は、今後、抗炎症性Treg細胞の抑制メカニズムを明らかにしていく上で大きな成果であると言える。また、SHARPIN欠損Tregの遺伝子発現プロファイルから得られた情報など、今後の方針に直接的に影響する解析結果を数多く得ることができた。しかしながら、皮膚局在型のTregの詳細な解析、及び炎症抑制メカニズムについては解析に至って居らず、当初の計画以上に進展しているとまでは言えない。ユビキチンリガーゼLUBACは、TNFRSF下流のNF-kappaB経路の活性化及びTNFR1下流での細胞死抑制能を持つ。全身でLUBAC機能が低下したマウスcpdmは、細胞死及び自然免疫反応の亢進を伴う自己炎症性皮膚炎を発症する。平成28年度、研究代表者はcpdmの原因遺伝子Sharpin(LUBAC構成因子の一つ)をT細胞系列で欠損させた場合、(自己免疫様の免疫活性化状態を示すにも関わらず、)cpdmと同様のミエロイド系免疫細胞主体の自己炎症様皮膚炎を発症することを明らかにしている。本年度(最終年度)は、このT細胞依存的な自己炎症誘起メカニズムの詳細を明らかにすることを目的に研究を進めた。制御性T細胞内のLUBAC構成因子Sharpin及びHOIPを標的とし、段階的な重症度を有する、数系統の異なる自己免疫疾患モデルマウスを作製した。最も症状が緩和なマウスの皮膚では、自己炎症様の病理像が顕れてくること、新規に作成した自己炎症性皮膚炎を発症するマウスとの掛け合わせの結果、この皮膚炎の増悪化を誘導することを見出した。実際に、自己免疫疾患モデルマウスの皮膚組織の染色実験で、アポトーシスやネクロプトーシスを含むプログラム細胞死が亢進していることを証明しており、自己免疫状態が、皮膚細胞の細胞死を介して自己炎症を誘導することが示唆された。申請者は表皮及び真皮からリンパ球及び表皮細胞等を単離する手法を確立し、皮膚内T細胞のほとんどがCD103+CD69+のいわゆる組織局在性サブセットであることや、ネクロプトーシスを誘導可能なTNFSFのうち、膜結合型TNFの発現上昇が優位であることなど、皮膚内病原性T細胞の表現型を解明した。TNFやネクロプトーシス実行因子Ripk3の欠損マウスを用いると自己免疫マウスの皮膚症状が軽減された。T細胞による新たな炎症誘発メカニズムを提唱することが出来た。

LUBACの機能が低下したマウスは、細胞死亢進と自然免疫細胞の活性化から、重度の自己炎症性皮膚炎を発症する。本研究では、これまで関与が否定されてきたもう一つの免疫システムである獲得免疫(特にTリンパ球)に着目し、T細胞を主体とした新たな細胞死誘起メカニズムが存在し、自己炎症性皮膚炎の病態形成に寄与していることを明らかとした。今後は、皮膚局在型Tregによる自己炎症抑制メカニズムの解析に焦点を当てて解析をしていく予定である。Treg特異的にSHARPINを欠損したマウスでは、T細胞が病原性であるにもかかわらず、ミエロイド系細胞の活性、組織浸潤が顕著に観察できた。この結果は、これまで末梢性免疫寛容において知られてきた、Tregによる自己反応性T細胞の活性化抑制機構の他に、何らかの自然免疫系の活性化を制御する役割があることを示唆している。SHARPINを欠損した細胞はTNF依存的な細胞死に感受性が高く、cpdmにおいては、表皮細胞の積極的な細胞死が、皮膚炎の病態の本質であると考えられている。皮膚は細菌叢や外界からのストレスに常に曝されており、特殊な制御環境を持ち、皮膚の恒常性維持にTregがどのように関与してくるかに着目して、機能解析を行っていく予定である。研究計画にも記載したように、皮膚局在性Tregを主要な解析対象としているが、予想よりも皮膚から得られるTregが少なく、採取する際の条件に検討が必要と考えている。改善しないようであれば、FACS解析や網羅的遺伝子発現解析等に解析手法を限定して進めていく予定である。免疫学Tregを皮膚から直接採取し解析する予定であったが、当初設定した研究手法では解析に必要なだけの細胞数を得ることが困難であった。そのため、関わる種々の解析に着手することが出来ず、必要とされた助成金を次年度へ移行する必要があった。初年度解析が出来なかった部分は、条件の再検討を行い、当初の計画通りの内容で次年度も進める。次年度の研究計画では、初年度不完全であった研究の延長上に位置するものもあれば、個別に開始できる実験を含んでいる。進行状況は個別の研究において変わってくるが、全体としての研究計画に大きな変更はない。
高いエネルギー密度を有するハイブリッド自動車用バナジウム固体電池の開発

電力貯蔵の必要性が増大している一方、NaS電池の爆発事故や、中国における鉛蓄電池の生産規制などを背景として、電池には高い安全性、低コスト(完全リサイクル)が要求されながら、高いエネルギー密度、安全性、低コスト等が要求される。このような電池として研究代表者はバナジウム固体塩電池(以下、バナジウム電池またはVSSB)を発明した(J.PowerSources,196(2011)4003.)。バナジウム電池開発の契機は申請者らが培ってきた電解調製技術により、バナジウム5価2価の各酸化状態の安定な塩(バナジウム塩安定相)を調製できたことであり、バナジウム固体を用いるためエネルギー密度が高く、可動部がないことから小型化が可能という長所を持つ。2012年5月に実用電池としての動作確認成功、長期間安定動作確認と進み、11月時点で小型2Ah電池(iPhone4Sサイズ)に進んできた。製作したセルにおける電極反応過電圧の評価を溶液電池から固体電池までバナジウム濃度を変化させて行い、濃度の増大とともに電極反応の標準反応速度は減少するものの、炭素繊維を用いた固体電池ではk0=2x10-410-5の程度であり、濃度の増大から予測されるほどの減少を示さない。本年度、高いエネルギー密度、低コスト、簡単にリサイクル可能で、室温で作動し、特別な溶媒を必要としない「バナジウム固体塩電池」(VSSB ; Vanadium Solid-Salt Battery)を提示した。このVSSBは、炭素フェルトで担持された2種類のバナジウム固体塩類と、イオン交換膜を湿らせるために加えられる最小量の硫酸からなる。最適化されたVSSBは、100サイクルの充電放電に対して優れた再現性を示し、高いエネルギー効率(87%)と高いエネルギー密度(XF208炭素フェルト、5mAcm^<-2>の条件で、77Wh kg^<-1>)電池電位1.5Vを示した。重量エネルギー密度は、従来のバナジウム・レドックスフロー電池(VRF)と比較して、250-350%に増強された。理論的には、塩や水和水の重量が少なくなるほどに重量エネルギー密度が高くなり、塩化物電池では95Wh kg-1、フッ化物電池では110Wh kg-1程度が期待される。硫酸塩電池でもVRFと比較して700%程度まで可能である。このようにニッケル水素電池と競合しうる高エネルギー密度をもつ。コスト試算の結果、鉛蓄電池と代替しうるコストとなる。現在、鉛蓄電池はスタートアップ用電池として、ガソリン車のみならずHVにも搭載される。このような有害な鉛を含有しない自動車用電池としても有望である。本年度、高いエネルギー効率、低コスト、簡単にリサイクル可能で、室温で作動し、特別な溶媒を必要としない「バナジウム固体塩電池」(VSSB: Vanadium Solid-Salt Battery)の検討を行った。2011年9月に発火事故があらわになったNaS電池のような発火・爆発リスクがない。このような意味では究極に安全な電池といって過言ではない。加えて、当該電池はバナジウムレドックスフロー電池よりエネルギー密度、電池電位が高いこと、バナジウム電池と同程度のサイクル寿命が期待されている。本年度は、当該電池の実用段階を想定した検討を引き続き行った。小型セル(電極面積2.35 cm2)を用いて、多数回の充放電サイクルにおいて、評価期間6ヶ月をかけて2000サイクルのフル充電・フル放電を達成した。この2000サイクルのサイクル試験の間において劣化がほとんどないことは特筆すべき特性である。大型化セルを作成する過程で、合理的で安価な材料から電池を作製する方法を考案した。この電池について実用段階を想定した定電流あるいは定電圧モードでの充電、ガス発生、急速充電性能、大電流放電時の変化特性を評価した。この結果、本電池は内部抵抗20mΩ程度、大電流2Aでの充放電が可能であることが見出され、今後の実用化への道筋が付けられた。電力貯蔵の必要性が増大している一方、NaS電池の爆発事故や、中国における鉛蓄電池の生産規制などを背景として、電池には高エネルギー密度、安全性、低コスト等が要求される。このような電池として研究代表者はバナジウム固体塩電池(以下、バナジウム電池またはVSSB)を発明した(J. Power Sources, 196 (2011) 4003.)。

バナジウム電池開発の契機は申請者らが培ってきた電解調製技術により、バナジウム5価2価の各酸化状態の安定な塩(バナジウム塩安定相)を調製できたことであり、バナジウム固体を用いるためエネルギー密度が高く、可動部がないことから小型化が可能という長所を持つ。2012年5月に実用電池としての動作確認成功、長期間安定動作確認と進み、11月時点で小型2 Ah電池(iPhone 4Sサイズ)に進んできた。VSSBにおいて、過電圧を伴う電池反応過程は3つある;(1)電極反応過程(電極過電圧)、(2)拡散過程(濃度過電圧)、(3)析出ー溶解過程。バナジウムレドックスフロー電池では、バナジウム濃度が比較的低いため、(1)と(2)のみであることが知られている。V(II)/V(III)およびV(IV)/V(V)の反応に対する反応速度定数k0は「定数」であり濃度に依存しないと信じられてきた。我々は、Nyquistプロットを用いて体系的なインピーダンス研究を行い、広範なの濃度のV(III)、V(IV)の体系について研究した。バナジウム濃度の増大とともに、PG(c-plane)電極上でのV(II)/V(III)およびV(IV)/V(V)に対するk0は減少することが判明した。これはフェリシアン化カリウムにおいても同様の傾向が確認できた。これは濃度を高めることにより電極反応過電圧を増大させる結果であり、電池設計上の課題である。サイクル性能2000サイクル(評価期間6ヶ月)を達成し、かつ、劣化がほとんどないことを確認した。加えて、合理的で安価な材料から電池を作製する方法を考案した。24年度が最終年度であるため、記入しない。計画通り、実用化に十分な蓄電容量を持たせるため、単セルを複数接続したスタックをモジュールの構成単位として、スタックの接続方法を変えて高出力(ハイブリッド自動車用)や長時間出力(スマートグリッド用)など用途に合わせたモジュールの製作と実証を行う。
免震部材と地震動の多様性を考慮した免震建物の応答構造と設計用地震荷重に関する研究

本研究では履歴系や流体系などの多様な免震部材に対応する新たな免震建物の設計用地震荷重分布を提案した。また、免震建物の地震荷重分布の特性を、両端自由振動モードを用いたモーダルアナリシスによって分析した。さらに、様々な解析モデルに対する設計用地震荷重分布の適用性を検証した。平成22年度は、免震建物の地震応答構造の分析とこれに対応したせん断力係数分布の基本特性の抽出を目的として、免震層上部構造部の階数および固有周期、免震層のダンパーの降伏変位および降伏耐力、入力地震動(告示適合波)の位相特性などをパラメータとした地震応答解析を実施し、この解析によって、免震構造の特徴である剛体モードと上部構造の応答を支配する高次モードの影響度を評価し、せん断力係数分布においてこれを定量化した。得られた主な研究成果は次のとおりである。1、せん断力係数分布は特定のパラメータの範囲で、免震告示に代表されるAi分布では地震応答を過小評価する。2、せん断力係数分布は入力地震動の位相特性によって大きくばらつく性質を有する。3、免震デバイスと上部構造の構造特性を相対的に評価し得る指標として、スキナーが提示した免震係数と非線形係数は有用である。4、せん断力係数分布の増幅は、免震係数の減少ならびに非線形係数の増加によって引き起こされる。5、免震係数と非線形係数を用いてせん断力係数分布の平均値を評価する応答評価式と変動係数を考慮した安全率を提案した。6、平均値を評価する応答評価式は、免震告示の応答評価式を安全側へ修正し、かつ、免震構造設計指針(日本建築学会)に示される応答評価式よりも精度が高いことを確認した。7、トリリニア型またはRamberg-Osgood型の復元力特性を有する場合に対しても応答評価式が適用できるように、バイリニア型への置換法を提案した。平成23年度は,免震デバイス(バイリニア型の履歴系ダンパーおよび流体系ダンパー)と上部構造の構造特性を相対的に評価し得る指標の策定を行い,これと地震応答分布との関係を定量化した。また,免震建物の地震荷重分布の応答構造を把握するために,免震構造の特徴である剛体モードと上部構造の応答を支配する高次モードの影響度を地震応答解析(非線形モーダルアナリシス)によって分析し,地震応答増幅と高次モード応答の関係を分析した。1)バイリニア型履歴系ダンパーを対象として,免震係数と等価粘性減衰定数(非線形係数)を用いたせん断力係数分布の増幅率算定式および変動係数を考慮したばらつき補正値を提案した。2)流体系ダンパーに対しては,線形,非線形のダンパーモデルを設定した時刻歴応答解析を行い,これと履歴系ダンパーに対して定式化した増幅率算定式との比較を行い,よい対応を示すことを確認した。3)履歴系および流体系のダンパーを併用した場合に対しては,それぞれのダンパーに対する増幅率を算定して応答増幅を評価する方法を考案し,これによって地震応答を精度よく再現できることを確認した。4)せん断力係数分布に対する高次モード応答の影響度を,両端自由振動モードによる非線形モーダルアナリシスにより分析し,せん断力係数分布の増幅およびばらつきが高次モード応答に起因していることを定量的に示した。5)構造特性の各種変動因子(建物層数,免震層の周期,入力地震動)による影響評価ならびに実建物を想定した解析モデルにより,提案式の適用性を確認した。免震建物は高次モード応答を励起しにくいとの認識があるが、近年の免震デバイスの多様化と上部構造の柔構造化で、この認識は改めなければならない状況にある。国内外の学術研究を総合的に統合し、地震動特性をも考慮した免震建物の地震応答構造の分析とこれに対応した設計用地震荷重分布(せん断力係数分布)の提案を行った。平成24年度は平成23年度までに考案した免震建物の設計用地震荷重算定式の適用範囲の拡張を目的とした検討を実施した。多種多様な免震デバイスに対する適用性や実建物を想定したモデルを設定し提案式の適用性の検証および現行の設計法との比較を行った。具体的な研究成果は次のとおりである。1、これまでの算定式はバイリニア型復元力特性を対象に定めたものであるが、免震建物では数種類の履歴系ダンパーや流体系ダンパーを併用することが多い。これに対応するために、地震荷重評価の第1の指標としている免震係数を流体系ダンパーとの併用にまで概念を拡張し、汎用性の高い地震荷重算定式を提案した。2、設計式としての簡便性を兼ね備えておく必要があるため、算定式の簡略化を行った。また、簡略化前後の評価傾向の変化を分析し、変化はそれほど大きくないことを確認した。3、免震デバイスの組み合わせを変化させた免震建物モデルを試設計し、地震荷重算定式の適用性を確認した。平成23年度交付申請書に記載した二つの目的(1.免震構造の剛体モードと高次モードの影響分析,2.地震応答増幅を定量化した設計用せん断力係数分布の提案)に対しては,当初の予定どおり順調に解析が実行され,それぞれ具体的な形で分析の成果が得られているため。

24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題の目的である免震建物の新たな設計用地震荷重算定式は,その骨格はできあがりつつある。今後は,より具体的に,設計対象となる建物,多様な免震デバイスに対しての適用性を検証し,必要に応じて提案式の修正を行う。特に,各種免震デバイスは併用されることが一般的であるため,様々な組合わせに対する検討が不可欠となる。また,一方で設計式としての簡便性も兼ね備えておく必要があるため,提案式の簡略化も併せて検討を行う方針である。
虚血耐性の内在性神経細胞保護作用における細胞内情報伝達系の解明

脳虚血耐性現象は、短時間の非致死的虚血負荷により、引き続く致死的脳虚血に対して強力な脳保護効果が誘導される内因性神経保護機構であり、脳梗塞治療の観点から注目されている。我々は心筋虚血や癌細胞の細胞死の制御に重要な役割を果たしている細胞内伝達機構の一つのJAK-STAT経路に注目し、ラットの一過性前脳虚血モデルを使用して脳虚血耐性現象への関与を検討した。研究の結果、脳虚血に対して脆弱な海馬のCA1という特定の領域の神経細胞において、脳虚血後リン酸化STAT3の一過性発現の増幅がみられ、これが虚血耐性の脳保護機序に強く関与している可能性が示唆された。【目的】脳虚血において短時間の虚血負荷により、引き続く致死的虚血に対して抵抗性を獲得することが知られている。我々はこの虚血耐性現象における細胞内情報伝達機構を明らかにするため、ラット海馬の遅発性神経細胞死において神経細胞保護と神経細胞死に関与する蛋白質の制御機構を検討した。【方法】ラット一過性前脳虚血モデル(Smithモデル)を用いて、5分間の頸動脈遮断による虚血負荷(致死的虚血群)と、preconditioningとして48時間前に3分間の虚血負荷を加えた。三日目以降に生じる海馬CA1の遅発性神経細胞死の状態を、灌流固定後、パラフィン包埋し、クレシルバイオレット染色を行った組織でviableな細胞数を計測し比較した。さらに、虚血前コントロール、致死的虚血群、虚血耐性群の三群で、虚血負荷後に断頭し顕微鏡下に摘出した海馬CA1を対象として、細胞生存シグナルの中心的役割をなすPI3K/Aktのリン酸化の動態についてAkt及びpAkt抗体を用いてWestern blotを行い半定量的に比較検討した。【結果】5分間の虚血負荷後、海馬CA1の神経細胞は80%以上が遅発性神経細胞死に至るが、虚血耐性群では90%の神経細胞が保護され、虚血耐性の誘導により神経細胞の保護効果が確認された。Western blotによる検討では、虚血耐性群において虚血後4時間の時点でリン酸化Aktの増加を認め、Aktの活性化が神経細胞の保護に関与している可能性が示唆された。現在、各群で虚血後の経時的なポイントを増やしsampleを作成し、詳細な動態を検討中である。さらに細胞死の主要シグナル経路であるJNKや、JNKの上流でアポトーシスに関与しているASK1などの蛋白質についてもwestern blotを行い、細胞死/生存の調節機構につきさらに解明をすすめる予定である。【目的】脳虚血耐性現象は、短時間の非致死的虚血負荷により、引き続く致死的脳虚血に対して強力な脳保護効果が誘導される内因性神経保護機構であり、脳梗塞治療の観点から注目されている。今回、心筋虚血後の細胞死の制御に関わる細胞内伝達機構であるJAK-STAT経路の脳虚血耐性現象への関与をラットの一過性前脳虚血モデルを使用して検討した。【方法】5分の致死的虚血群、3分の非致死的虚血群、虚血耐性群の各群で、虚血再灌流後、海馬CA1をサンプルとして摘出し、Western blotによりリン酸化STAT3ser727(pSTAT3)の発現と動態を検討した。免疫組織学的染色によりpSTAT3の海馬CA1における局在について検討した。さらに、STAT3阻害薬を脳室内から投与し、虚血耐性現象の脳保護効果に与える影響を検討した。【結果】致死的虚血負荷後早期に海馬CA1の神経細胞でpSTAT3の一過性発現の増幅がみられた。非致死的虚血負荷後には、再灌流後8時間以降にpSTAT3の発現が上昇し、2日目に発現のピークを認めた。STAT3阻害薬によりこの発現を抑制すると、虚血耐性による脳保護効果が減弱し、pSTAT3の発現増幅が虚血耐性の脳保護効果に関与していることが示唆された。【考察】これまでに、局所脳虚血において大脳皮質の神経細胞でpSTAT3(tyr705)の一過性発現増幅が神経細胞保護に関与していることが報告されているが、我々の結果は、一過性前脳虚血後の海馬CA1神経細胞においてSTAT3(ser727)の発現が増幅することを証明した点で新しい。さらに、非致死的虚血後のSTAT3の活性化が虚血耐性現象の脳保護効果に関与していることが示唆された結果はJAK-STAT pathwayが脳梗塞治療の新たなターゲットとなりうる点で重要な意義を持つと考えられた。
美術・博物館の知的財産活用による生涯学習を見通した鑑賞学習システムの構築

生涯を心豊かに生きるための基盤作りとして,学校と地域の美術・博物館が相互の知見を共有し,知的財産(コレクション)を活用した鑑賞学習を多様に試行して七つの実践モデル(CD-ROM)にまとめた。従来,学校で扱いにくいかった分野にも対象を広げ,映像やワークショップ・プログラム,「書」など,実践に一つの道筋を付けたといえる。また,こどもの鑑賞過程で「見る」と「つくる」の密接な関係が確認され,実践計画の立案に示唆が得られた。この成果を公開討論会で問い,社会的な評価を受けている。地域の美術・博物館の知的財産を活用した鑑賞学習の実践モデルの開発と体系化を目的に,初年度は鑑賞学習の理念と課題の解明に取り組んだ。以下,その内容と成果について記述する。1.国内外の美術・博物館と学校の連携活動の先行事例調査による鑑賞学習の理念や課題の把握文献調査と並行して次の美術・博物館や学校訪問による実地調査を実施した:京都国立近代美術館,京都国立博物館,東京国立博物館,金沢21世紀美術館,ニューヨーク近代美術館(MoMA),アメリカ自然史博物館,ナイティンゲール=バンフォードスクール(私学)等(施設調査,意見・情報交換,資料収集,ワークショップ・授業参観等)。特に,ナイチンゲールスクールにおけるA.トニン氏による移民博物館学習の事前授業では,学校と博物館の連携現場に直接立ち会い,実践上の知見が多々得られた。MoMAでは,子ども一般成人を対象とする各種ワークショップやギャラリートークに,自然史博物館では来館者の興味を誘う展示に接し,生涯学習の視点に重要な示唆を得た。2.公開討論,美術館の展示企画,研究発表の実施等による内外知見の交流と深化(1)シンポ「子どもの鑑賞と美術館」京都国立近代美術館,平20.8.10,M.フルコヴァ博士(カレル大)ほか招聘。同「鑑賞教育学びの射程」InSEA世界大会・大阪,平20.8.6,フルコヴァ博士ほか。口頭発表「美術館コレクションと子ども:大学院生と美術館の協働による子どものための京近美コレクション展」同大会,平20.8.8.により意見交換,情報交換が進展。(2)子ども向け企画展示の試行:「書くことと描くことの間:京近美コレクションと子どもたちの出会い展」京都国立近代美術館,平20.7.239.7.鑑賞実践の試行(小中3校)と検討。本課題は,地域の美術・博物館の収蔵資料を生かした鑑賞学習モデルを開発し,実践化の視点から検証し体系化することを目的とする。第2年次は,従来鑑賞対象として手掛けにくかった分野について,美術・博物館の資料を基に教員と学芸員が共同で以下のような鑑賞モデルを開発し,実践試行を重ねた。さらに外部識者との意見交換も経て,事例の蓄積と子どもと鑑賞活動についての理念形成を進めた。1.美術・博物館の収蔵資料に基づく小・中学生の鑑賞学習モデルの開拓と実践試行(1)京都地区WG-1「ウィリアム・ケントリッジ-歩きながら歴史を考える-」:動くドローイングと体験的鑑賞(京都国立近代美術館・ノートルダム学院小学校,協力者/山野英嗣,豊田直香,田中聖子)(2)京都地区WG-2「何を写したの?」:写真と視点,撮影体験(京都国立近代美術館・京都教育大学附属京都小学校,協力者/山野英嗣,豊田直香,竹内晋平)(3)京都地区WG-3「書の鑑賞(藤原伊行「国宝葦手絵和漢朗詠抄」):自分なりの制作を通した書跡の鑑賞(京都国立博物館・京都市立安祥寺中学校,協力者/羽田聡,松村一樹,西村大輔)(4)金沢地区WG-4「ワークショップPIKA PIKA Project」:ワークショップの映像記録と作家を交えた制作活動(金沢21世紀美術館・金沢大学附属中学校,協力者/不動美里,黒澤浩美,平林恵,木村健,西澤明)2.美術鑑賞に関わる公開討論会における意見交換シンポジウム「ミュージアム・エデュケーション21」(2010年1月16-17日,主催:金沢21世紀美術館,出席:A.S・ノーリング(ストックホルム近代美術館)ほか)に参加し,当課題に関して鑑賞教育の問題提起と意見交換。*次年度の課題:映像や光の軌跡によるドローイングなどの鑑賞と身体,「書」の鑑賞にかかわる問題1.概要:本課題は,学校における美術教育,特に鑑賞教育の改善を意図する。教育活動を,学校内完結ではなくその後の生涯への貢献が重要ととらえ,地域の美術・博物館と学校を結び,次項のようにコレクションを活用した多様な鑑賞活動を試行・検証して,鑑賞実践モデルを開発した。研究員14名(美術・博物館学芸員8名,小・中・高校教員4名,研究者2名)。2.鑑賞実践モデルの開発:WG 1(金沢21世紀美術館G)/(1)ワークショップ・プログラムと鑑賞(2)公共空間と私;WG 2(京都国立近代美術館G)/(3)映像作品と制作体験(4)制作体験と日本画

(5)写真と表現意図;WG 3(京都国立博物館G)/(6)古典書跡の鑑賞(7)書の多様性(プログラム名は要旨)3.意義:鑑賞対象とする「美術」分野をとらえ直し,従来の絵画や彫刻の枠から映像体験や「書」まで「鑑賞」概念の拡張を促進した。ここから,実践者の意識次第で,古今の美術から子どもの日常まで鑑賞対象は柔軟に選択され,美術を身近に親しむ心豊かな社会人の育成に貢献することが期待される。4.成果の公開と社会的評価:(1)実践モデルの公開と公開討論会の実施。フォーラム「美術鑑賞の問題-見る・つくる,そして状況」2010美術科教育学会地区研究会in京都(主催・美術科教育学会,京都国立近代美術館,当研究プロジェクト;会場・京都国立近代美術館;期日・2010年12月18日;参加77名)(2)鑑賞実践モデルCD-ROMおよび研究成果報告書冊子等の作成(別欄「研究発表」参照)。
スフェロイド培養法と病理組織学の対比から迫る膠芽腫の腫瘍内微小環境の病態

膠芽腫はきわめて予後不良な脳腫瘍であり、病態の解明が急務である。壊死の存在は膠芽腫の組織像の特徴であるが、壊死周囲などの微小環境を試験管内で再現する実験法は確立していない。我々は今回、ヒト膠芽腫由来細胞株(T98G、U87等)を用い、細胞をスフェロイド(細胞集塊)の形で培養する方法を確立し、膠芽腫の組織像と比較した。スフェロイドの中心部では、膠芽腫の壊死巣に類似した細胞死領域が出現し、それは低酸素とグルコース欠乏を基盤としていることが明らかとなった。また、膠芽腫細胞において、低酸素、グルコース欠乏により発現が低下する幹細胞関連タンパク質としてPSF1を見出した。平成26年度はまず、ヒト膠芽腫由来培養細胞株T98G、U87を用いて、スフェロイド培養の方法の確立を行った。培養ディッシュを2mg/平方センチメートルのpoly(2-hydroxyethyl methacrylate)でコーティングし、細胞を5万個/平方センチメートルの密度で播種すると、3日以内に径400800μmのスフェロイドが多数、再現性よく形成され、これが最適な条件と考えられた。一方、細胞密度を数千個/平方センチメートル以下とすると、形成されるスフェロイドの径は著明に減少した。培地に関しては、これらの細胞株の通常培養に用いるのと同じ10% FBS含有MEM培地か、ニューロスフェア培養によく用いられるB-27、EGF、basic FGFを添加したDMEM/F-12培地を用いたが、いずれの培地においてもスフェロイドの形成は可能であった。このようにして形成されたスフェロイドのホルマリン固定パラフィン切片を作製し内部を観察したところ、細胞は表層から深部までviableであることがわかった。次に、マルチガスインキュベーターを用いてスフェロイドを低酸素濃度(1%5%)で培養したところ、10%FBS含有MEM培地では、条件によってスフェロイド中心部に壊死が出現することがわかった。一方、B-27、EGF、basic FGFを添加したDMEM/F-12培地ではそのような所見ははっきりしなかった。スフェロイド切片を用いて、幹細胞マーカーとしてNANOG、増殖マーカーとしてKi-67の免疫染色を行ったところ、T98G細胞株のスフェロイドでは多くの細胞がNANOG陽性となり、膠芽腫切除標本の組織切片での所見に類似していた。スフェロイド内のKi-67陽性細胞の分布に関しては、条件により変化する可能性があり、現在検討中である。平成27年度には、スフェロイド培養に用いるヒト膠芽腫由来細胞株の種類を増やし、昨年度より使用しているT98G、U87に加えて、A-172、U251MG、YKG-1においてもスフェロイド培養を行った。形成されるスフェロイドの組織像は細胞株によって特徴があり、T98Gは中心部に細胞死(組織像は壊死に似ている)を起こしやすい一方、U87、A-172は細胞死を比較的起こしにくい傾向が見られた。U251MGはスフェロイドの大きさが小さい傾向があった。YKG-1では細胞間の接着がゆるく、透き間のあるスフェロイドが形成された。スフェロイドを培養後、個々の細胞に解離させ単層培養を行うと、少なくとも3回の継代が可能であり、細胞が増殖能を失っていないことが示唆された。次にT98G、U87細胞株を用いて、スフェロイド中心部の細胞死について観察すると、10% FBS含有MEM培地に比べ、10% FBS含有DMEM/F-12培地で培養すると細胞死が起きにくくなった。DMEM/F-12培地はMEMよりグルコースを多く含む(3151mg/l)ため、MEMにグルコースを加え3151mg/lとした培地に10% FBSを加えスフェロイド培養を行ったところ、細胞死の軽減が観察された。一方、10% FBS含有MEM培地を用いて、低酸素濃度(1%5%)で培養した時には細胞死が顕著となった。これらのデータから、スフェロイド中心部に出現する細胞死はグルコース欠乏と低酸素状態を基盤として起こる可能性が示唆された。より多くの細胞株についてスフェロイド培養の方法・条件を確立し、スフェロイドの組織像を特徴付けることができた。また、スフェロイド中心部の細胞死と、栄養因子や酸素濃度との関係について知見を得ることができた。幹細胞マーカーの発現変化についての検討は遅れているが、全体としてはおおむね順調に進展している。平成28年度には、これまでの研究でスフェロイド中心部に出現する細胞死の主要な原因と判明したグルコース欠乏と低酸素について、膠芽腫細胞の機能に与える影響を検討した。幹細胞機能との関連が指摘されているPSF1タンパク質の発現量を調べたところ、膠芽腫由来細胞株T98Gの単層培養系において、グルコース欠乏、低酸素(1%酸素)ともに、発現量の低下を引き起こすことがWestern blot法により明らかとなった。定量RT-PCR法によるmRNAレベルでの検討では、PSF1 mRNAの量もグルコース欠乏、低酸素により減少していた。

一方、グルコース欠乏または低酸素下で培養した細胞を、再びグルコースに富む培地や通常の酸素濃度に曝露すると、PSF1 mRNAおよびタンパク質の量は上昇したことから、上記のPSF1発現の変化は可逆的な過程であることが示唆された。ヒト膠芽腫切除標本を用いてPSF1の免疫染色を行うと、壊死巣の周囲の領域では、壊死のない領域に比べて、陽性率が著明に低下しており、壊死巣周囲の微小環境ではグルコース欠乏や低酸素の影響により腫瘍細胞のPSF1発現が低下しているという可能性が示唆された。研究期間全体を総合すると、種々の膠芽腫細胞株を用いたスフェロイド培養の方法・条件を確立し、細胞株ごとのスフェロイドの特徴を明らかにした。スフェロイドの中心部に出現する細胞死の要因としてグルコース欠乏、低酸素が関与していることを見出し、それらの条件下での膠芽腫細胞の機能変化の一端を明らかにした。膠芽腫はきわめて予後不良な脳腫瘍であり、病態の解明が急務である。壊死の存在は膠芽腫の組織像の特徴であるが、壊死周囲などの微小環境を試験管内で再現する実験法は確立していない。我々は今回、ヒト膠芽腫由来細胞株(T98G、U87等)を用い、細胞をスフェロイド(細胞集塊)の形で培養する方法を確立し、膠芽腫の組織像と比較した。スフェロイドの中心部では、膠芽腫の壊死巣に類似した細胞死領域が出現し、それは低酸素とグルコース欠乏を基盤としていることが明らかとなった。また、膠芽腫細胞において、低酸素、グルコース欠乏により発現が低下する幹細胞関連タンパク質としてPSF1を見出した。再現性よく膠芽腫培養細胞のスフェロイドを作製する方法・条件を確立することができ、スフェロイド培養を低酸素条件下で行った時の変化についても知見を得ることができた。また、スフェロイド切片における幹細胞マーカー、増殖マーカーを免疫染色にて検討し、膠芽腫切除検体の組織切片における所見と対比を行った。スフェロイドの低栄養条件での培養についての検討は遅れているものの、全体としてはおおむね順調に進展している。今後は、培養条件の違いによる、スフェロイド内部の細胞の性質の変化や腫瘍幹細胞としての機能の変化を中心に検討を行う。また、ヒト膠芽腫切除検体での染色結果と比較し、微小環境因子が腫瘍細胞に及ぼす影響の解明を目指す。病理学今後は低酸素条件および低栄養条件などにおけるスフェロイド培養についてさらに検討を行い、スフェロイド内の細胞にどのような変化が起こるか、組織像、幹細胞マーカー、増殖マーカーなどの点から明らかにする。腫瘍幹細胞機能の変化が示唆された条件については、ニューロスフェア形成アッセイなどの方法で幹細胞機能の変化をより明確に検討する。そのことにより、腫瘍幹細胞機能に影響を与える微小環境因子を解明する。平成27年度の研究計画はおおむね順調に実施できているが、腫瘍幹細胞機能に関する解析が遅れており、その分の試薬費用等が次年度使用額となった。平成26年度の研究計画はおおむね順調に実施できているが、スフェロイドの低栄養条件での培養、NANOG以外の幹細胞マーカーや細胞死マーカーの免疫染色の最適化については検討が遅れており、その分の試薬費用等が次年度使用額となった。平成28年度に、幹細胞マーカーの免疫染色、ニューロスフェア形成アッセイを予定しており、それらに使用する計画である。平成27年度に、スフェロイドの低栄養条件などでの培養の検討、幹細胞マーカー・増殖マーカー・細胞死マーカーの免疫染色の検討を予定しており、それらに使用する計画である。
適応・不適応の社会・文化的基盤

現代日本社会において、若者の適応感や動機付けが低下していることが指摘されている。本研究では特にニート・ひきこもりの問題や、若者の感情経験、幸福感に焦点をあて、実験研究ならびに調査研究を行った。「相互協調的」とされる日本文化において、関係志向性が低く、対人関係における困難さを持つ若者が一定水準存在すること、また、個人の達成志向性が幸福感を低下させてしまう可能性などについて検討した。近年、日本において不適応感やコミュニケーションの欠如、不全が問題とされてきている。たとえばひきこもりや対人不安、自己中心的な個人主義、周囲の人の気持ちを察することや理解すること能力の乏しさから引き起こされる様々な個人的・社会的な問題が、学校や家庭、職場など、様々なところで顕現化している。このような「こころの不適応」については、個別事例的アプローチから検討されてきたことが多かったものの、文化や社会の視点からの検討は数少ない。また、そのような不適応状態改善のための基礎研究や、包括的取り組みもほとんど見られない。そこで本研究では(1)社会・文化的基盤により構築されるこころの適応・不適応を捉えるため、青年期の対人関係・自己に対する認知と感情、また、様々な価値観がどのように心理的な適応感をもたらしているかについての基礎研究(国際共同研究を含む)を行う。(2)さらにこのような基礎的・実証的研究と併せ、対人コミュニケーションの中での認知・感情の役割を解明することにより、社会・文化的適応のあり方を検討し、心の健康と文化的適応に関連する諸分野への貢献を目指す。平成20年度においては、(1)自己・周囲の他者の明示的・潜在的価値観の測定、および(2)対人場面における自己や他者の認知・感情の理解について、青年期及び成人を対象として調査を行った。その結果として、適応感の低い人たちは自己についての評価が低く、周囲からの「サポート」認知も低いことが明らかになった。この結果を受けて平成21年度は、対人関係の中にある「サポート」など、精神的、道具的資源をどのように活用することが適応感と結びついているのかを詳細に検討することとする。現代日本の若者の不適応感やコミュニケーションの欠如、不全が問題とされてきている。平成21年度においては、(1)対人関係の形成の過程ならびに自己のよりどころとするものについて、および(2)対人場面における失敗(拒絶されているという知覚)がどのような感情を誘発するのか、またそこからどのようにして回復させるのかについて、日米での調査ならびに実験を行った。その結果として、適応感の低い人たちは様々なイベントで自尊心が変動しやすいこと、また、日本社会の中では対人場面での失敗が強くネガティブ感情を導くインパクトを持つことが示された。近年日本において不適応感やコミュニケーションの欠如、不全が学校や家庭、職場などで顕現化し、たとえばひきこもりや対人不安、自己中心的な個人主義、周囲の人の気持ちを察することや理解すること能力の乏しさから引き起こされる様々な個人的・社会的な問題が指摘されている。そこで本研究ではまず(1)社会・文化的基盤により構築されるこころの適応・不適応を捉えるため、青年期の対人関係・自己に対する認知と感情、また、様々な価値観がどのように心理的な適応感をもたらしているかについての基礎研究を行い、(2)さらにこのような基礎的・実証的研究と併せ、対人コミュニケーションの中での認知・感情の役割を解明することにより、社会・文化的適応のあり方を検討し、心の健康と文化的適応に関連する諸分野への貢献を目指した。平成22年度は、家族関係や地域、友人関係の中にある精神的、道具的なサポートや互いの信頼関係が適応感や幸福感と結びついているのかを検討した。さらには対人関係の構築と維持に必要な要素とはどのようなものかについても検討を行うため、日米の学生を対象に互いへの認知やサポートのやりとりに及ぼす影響を検討した。
光触媒分解反応を応用した接着性レジンのディボンディング

本研究の目的はレジンセメントの接着力を必要な時に無力化することを目的としている。実験の結果、二酸化チタンをコーティングした被着体をレジンセメントで接着した後、紫外線を照射することによって、接着強さを減少できることが明らかになった。本研究は接着力を任意に無力化させるティボンディングを目的としたものである。二酸化チタンに代表される光触媒半導体材料に紫外線を照射すると光励起状態を誘導し活性酸素を生じ、その強力な酸化作用で細菌の細胞膜が破壊され抗菌性が発揮される。このメカニズムは抗菌効果のみならず、表面に存在する有機質を酸化分解蒸散することも可能で、紫外線を照射するだけで防汚効果をもたらすとして、工業界においてセルフクリーニング塗料等に実用化されている。しかしながら顕著な酸化作用故、チョーキングと呼ばれる塗膜の劣化を引き起こすことがある。すなわち光触媒効果のために含有された酸化チタンが塗料表面の汚れだけでなく、塗料成分そのものを分解してしまい酸化チタンの粉末だけがチョーク状に残留する現象であるが、このチョーキングを逆手にとり、二酸化チタンを顔料として含むレジン材料に適用すると、紫外線照射のみでレジンの分解・崩壊が起こるのではないかというのが本研究の着想点である。実験では、紫外線透過性の極めて高い、厚さ1mmの石英ガラス板上にゾルゲル法を用いて二酸化チタンの薄膜をコーティングした。化学重合型レジン(MMA-TBBレジン)を用いてコーティング面とアクリルロッドを接着し、24時間後に裏面よりガラスを介して10分間紫外線照射し、せん断接着試験を行った。その結果、紫外線照射しなかった試料の接着強さは17.8MPaであったのに対し、紫外線照射した試料では3.2MPaと著しく低下することが明らかになった。このデータは上記仮説を支持するものと考えられる。本研究は合着用セメントの接着力を任意に無力化させるディボンディングを目的としている。二酸化チタンに代表される光触媒半導体材料に紫外線を照射すると光励起状態を誘導し活性酸素を生じ、その強力な酸化作用で表面に存在する有機質を酸化分解蒸散することが可能である。紫外線を照射するだけで防汚効果をもたらすとして、工業界においてセルフクリーニング塗料等に実用化されている。しかしながら顕著な酸化作用故、時としてチョーキングと呼ばれる塗膜の劣化を引き起こすことがある。USHIO社製照射器を用い、コーティング面の裏側から10分間紫外線照射を行った。接触角計を用いて各試料の水接触角を計測した結果、コーティングなし/照射なし:40°、コーティングなし/照射あり:60°、コーティングあり/照射なし:54°、コーティングあり/照射あり:25°であり、二酸化チタンコーティングと紫外線照射によって光触媒活性が得られていることが確認された。これらを前年度の接着試験によって得られた接着強さと照らし合わせると、石英ガラスにコーティングされた二酸化チタンの薄膜に対してコーティング面の裏側から紫外線照射しても、二酸化チタン薄膜は光触媒活性を示し、これによってレジンの接着力が低下したと考えられる。以上の結果から、上記仮説に基づいたディボンディングシステムの実現性が示唆された。本研究は合着用セメントの接着力を任意に無力化させるディボンディングを目的とした。二酸化チタンに代表される光触媒半導体材料に紫外線を照射すると、光励起状態を誘導し活性酸素を生じ、その強力な酸化作用で表面に存在する有機質を酸化分解蒸散することが知られている。しかし、臨床においては被着体・修復物を介しての接着界面への紫外線照射は困難である。そこで本研究では液晶モニターのバックライトに採用されるエッジライト方式の応用を試みた。本研究において成膜される光触媒二酸化チタン膜は透光性を有するため、これをエッジライト方式における導光膜に見立て、横からの照射で光触媒膜全面に紫外線を行き渡らせ、接着界面にて光触媒活性を発揮させようとする方法である。この仮説が有効に機能すれば、セメントラインとして露出する接着断端からの紫外線照射で接着界面に一様に光触媒活性を発揮させることが可能になると考えた。実験では、接着性レジンセメントを用いて、二酸化チタンでコーティングされたシリカと牛歯エナメル質を接着し、24時間後にセメントラインとして露出する接着面断端から紫外線を20分間照射し、引っ張り接着試験を行った。その結果、紫外線照射しなかった試料の接着強さが13.2 MPaであったのに対して、紫外線照射した試料では5.8 MPaと低い値であった。これらの結果を前年度までの研究結果と総合して考えると、上記仮説に基づいたディボンディングシステムの実現性が示唆された。しかし、紫外線の照射時間を短くしようとすれば、より高い出力の紫外線が必要となるため、今後さらなる研究が必要である。

当初の研究目的と研究計画にしたがって実験を行い、その結果得られたデータに基づいて順調に仮説の検証が行えているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究計画にしたがって実験を行うとともに、これまでに得られた実験結果を振り返り、コントロール群のデータも整える。