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日本型コミュニティソーシャルワークの推進システムと実践方法の構築に関する研究

大阪府では府の単費事業として2004年度より、援護を要する高齢者や障害者などへの直接的な支援だけでなく、セーフティネット体制づくりや地域福祉の計画的推進の支援などを業務としたコミュニティソーシャルワーカー(以下、CSWとする)を概ね中学校区において配置する「コミュニティソーシャルワーカー配置促進事業」が実施されており、2007年度末現在で対象となる39市町村・247中学校区のうち37市町村で133名が配置されている。本研究ではこうしたCSWへのインタビュー調査をもとに、業務内容や取り扱い事例などを分類・整理し、N.ルーマンのシステム理論をもとに分析することで、「コミュニティソーシャルワーク」として期待され、実施されている実践内容を整理するとともに、CSWとしての実践だけでは包摂しきれないコミュニティワークとしての課題を明らかにするなど、日本型のコミュニティソーシャルワークの概念、その推進システムや実践方法、さらにその効果や課題を明確化した。CSWの業務内容の特徴のひとつは、総合相談などにより把握された個々の住民の抱える生活課題の解決を図ることにある。このようにCSWの実践は、「住民の抱える生活課題の解決/未解決」という二分コードを通じたシステムとして存在する。この場合、地域は手段化、資源化される。一方、住民の抱える「生活課題の把握」やその「解決」がうまく図られるためには、その基盤としてソーシャルサポートネットワークなどが形成されている、あるいは形成されやすいような地域であることが必要となり、そのような地域にしていくためのはたらきかけ(=コミュニティワーク)が求められる。しかし、そのシステムは先のコミュニティソーシャルワーク(システム)の二分コードからは排除され、機能的に分化した「地域のガバナンス構築/地域のアノミー化」という二分コードとして存在する。そこでは地域の自治化あるいは共同化が重視される。コミュニティソーシャルワークを推進していくためには、それとは機能的に分化しているコミュニティワークの実践と地域におけるその蓄積が不可欠であり、この2つの実践上のシステムが相互に関連しつつ自律的に作動していけるような取り組みが求められると考えられる。平成18年度は、大阪府のコミュニティソーシャルワークの実践内容および各市町村におけるコミュニティソーシャルワーカー(以下、SCWとする)の位置づけ、さらには島根県松江市の地域福祉計画策定後の実践状況について、調査研究を実施した。その成果は、大阪府のCSWの実践内容の分析をもとに「地域福祉推進システムと実践方法の構築に関する研究-日本型コミュニティソーシャルワークの展開の可能性とその限界-」と題して、日本地域福祉学会(平成19年6月:山口県立大学)において日本型コミュニティソーシャルワークの概念整理を中心に報告する。さらに、日本社会福祉学会(平成19年9月:大阪市立大学)では、「コミュニティソーシャルワークの実践内容と推進基盤に関する研究-コミュニティワークとの機能分化の観点から-」と題して、コミュニティワークとの違いをシステム論的な考察を中心に報告する。また、海外における調査研究では、困難事例の対応に関する研究として、オーストラリア:シドニーでの認知症高齢者ケアおよび障害のある人たちの地域生活・就労支援を中心に現地視察およびヒアリング調査を実施した。なお、松江市での調査研究では、主に地域福祉計画におけるコミュニティソーシャルワークの位置づけやそれに基づく実践の状況および公民館・地区社会福祉協議会を拠点とした地域住民の参加や主体形成の側面を中心に現地視察およびヒアリング調査を実施した。大阪府では府の単費事業として2004年度より、援護を要する高齢者や障害者などへの直接的な支援だけでなく、セーフティネット体制づくりや地域福祉の計画的推進の支援などを業務としたコミュニティソーシャルワーカー(以下、CSWとする)を概ね中学校区において配置する「コミュニティソーシャルワーカー配置促進事業」が実施されており、2007年度末では対象となる39市町村・247中学校区のうち37市町村で133人の配置されている。

本研究ではこうしたCSWへのインタビュー調査をもとに、業務内容や取り扱い事例などを分類・整理し、二クラス・ルーマンのシステム理論をもとに分析することで、「コミュニティソーシャルワーク」として期待され、実施されている実践内容を整理するとともに、CSWとしての実践だけでは包摂しきれないコミュニティワークとしての課題を明らかにした。CSWの業務内容の特徴のひとつは、総合相談などにより把握された個々の住民の抱える生活課題の解決を図ることにある。このようにCSWの実践は、「住民の抱える生活課題の解決/未解決」という二分コードを通じたシステムとして存在する。この場合、地域は手段化、資源化される。一方、住民の抱える「生活課題の把握」やその「解決」がうまく図られるためには、その基盤としてソーシャルサポートネットワークなどが形成されている、あるいは形成されやすいような地域であることが必要となり、そのような地域にしていくためのはたらきかけ(=コミュニティワーク)が求められる。しかし、そのシステムは先の二分コードからは排除され、機能分化した「地域のガバナンス構築/地域のアノミー化」という二分コードとして存在する。そこでは地域の自治化あるいは共同化が重視される。コミュニティソーシャルワークを推進していくためには、それとは機能的に分化しているコミュニティワークの実践と地域におけるその蓄積が不可欠であり、この2つの実践上のシステムが相互に関連しつつ自律的に作動していけるような取り組みが求められる。
トランスジェニックガエル作成の新手法の開発

カエルのさまざまな細胞の初代細胞培養を試み、遺伝子導入ホスト細胞の開発のための基礎研究を行い、成体の心臓からの内皮細胞の初代培養法をほぼ確立した。心内皮細胞は牛胎児血清を10%含むダルベッコ変法培地にて培養が可能となった。約50回の分裂までは可能であることが判かり、遺伝子改変細胞の候補として、この細胞へ遺伝子導入・薬剤選別・相同組み換えなどを試みることが可能となった。主な実績は以下のとおりである。1.心臓・肝臓・精巣・皮膚・筋などの中から、最もよく増殖し経代が容易にできる細胞種は心(内皮)細胞であることを明らかにした。また骨格筋の筋芽細胞も分化はするものの比較的よく増えることが判明した。2.心内皮細胞は、22mmウェルに3x10^4個播いた場合に最も速いときで1週間に10倍増殖した。しかしサブカルチャー世代数が進むにつれ、緩やかな増殖へと変化した。このことからこの細胞は癌化していないと考えられた。また、400/ウェル以下の細胞密度で播いた時にはきわめて遅く増殖し、クローン培養へのさらなる工夫の必要性が示された。3.心内皮細胞を凍結保存することを可能にした.解凍した細胞も良く増殖することが判明し、遺伝子導入実験のために同世代細胞の大量保存が可能となった。4.トランスジェネシス法のためのホスト細胞の種類をふやするため、筋芽細胞を高血清下で維持することにより未分化な状態に保つ試みも行った。その結果、40%血清存在下で筋芽細胞分化がほとんど抑制されることが判明し、ホスト細胞としての可能性が確認できた。5.遺伝子改変個体作成の前段階として細胞キメラの必要性もふまえ、核マーカーによる細胞追跡系のためのボレアリス(核マーカーをもつツメガエル)の細胞培養も試みた。核識別可能な異なる2種の筋芽細胞間のキメラ筋管を作成したところ、核マーカーによる追跡が可能であることが判明した。1.薬剤選別とクローン化が可能なぐらい良く増える細胞種を見つけるため、成体カエルの肝臓、精巣、卵巣、動脈、骨格筋、心臓のそれぞれから初代培養および、継代培養を行った。組織をコラーゲナーゼとトリプシンで消化したのち、細胞を分散させ、血清を含む培溶液中で培養した。その結果、肝臓、精巣、卵巣、大動脈ではさほど顕著な増殖はみられなかったが、心臓からの培養では顕著な増殖がみられた。Population doubling timeで50回ぐらいまでの分裂が可能であった。培養初期の増殖さかんなころには1週間のあいだに10倍の細胞数の増加が観察された。しかし1/10の希釈で継代を10回繰り返すころには増殖の速度は半分以下に遅くなり、また培養ウエル中での最大細胞数も減少した。細胞の形態もおおきく広がったようなかたちへと変化した。これらのことはカエル心臓細胞における'ヘイフリックの限界'の存在を示すと考えらる。つまりこの細胞は正常細胞の範囲に止まっており、癌化の兆しが現われていないことが示唆された。2.上記の心臓細胞は-80°Cにて冷凍保存可能であった。3.上記の心臓細胞を用いて、クローン培養を試みた。限界希釈法、少数播種法をおこなっているが、今のところ、クローン増殖の条件は見つかっていない。

薬剤に対する抵抗性によって選別したあと、1個の細胞からクローナルに細胞を増やすにはECM成分をクローン初期に補給するか、またはConditioned mediumの添加などの工夫が必要と予想された。4.成体足および幼生の尾由来の細胞の増殖性も調べ、クローン化を試みた。16mmウエルあたり110細胞まくと筋分化コロニーが観察された。それ以下の播種数だと分化コロニーはみられなかった。カエルのさまざまな細胞の初代細胞培養を試み、遺伝子導入ホスト細胞の開発のための基礎研究を行い、成体の心臓からの内皮細胞の初代培養法をほぼ確立した。心内皮細胞は牛胎児血清を10%含むダルベッコ変法培地にて培養が可能となった。約50回の分裂までは可能であることが判かり、遺伝子改変細胞の候補として、この細胞へ遺伝子導入・薬剤選別・相同組み換えなどを試みることが可能となった。主な実績は以下のとうりである。1.心臓・肝臓・精巣・皮膚・筋などの中から、最もよく増殖し経代が容易にできる細胞種は心(内皮)細胞であることを明らかにした。また骨格筋の筋芽細胞も分化はするものの比較的よく増えることが判明した。2.心内皮細胞は、22mmウェルに3x10^4個播いた場合に最も速いときで1週間に10倍増殖した。しかしサブカルチャー世代数が進むにつれ、緩やかな増殖へと変化した。このことからこの細胞は癌化していないと考えられた。また、400/ウェル以下の細胞密度で播いた時にはきわめて遅く増殖し、クローン培養へのさらなる工夫の必要性が示された。3.心内皮細胞を凍結保存することを可能にした。解凍した細胞も良く増殖することが判明し、遺伝子導入実験のために同世代細胞の大量保存が可能となった。4.トランスジェネシス法のためのホスト細胞の種類をふやするため、筋芽細胞を高皿清下で維持することにより未分化な状態に保つ試みも行った。その結果、40%血清存在下で筋芽細胞分化がほとんど抑制されることが判明し、ホスト細胞としての可能性が確認できた。5.遺伝子改変固体作成の前段階として細胞キメラの必要性もふまえ、核マーカーによる細胞追跡系のためのボレアリス(核マーカーをもつツメガエル)の細胞培養も試みた。核識別可能な異なる2種の筋芽細胞間のキメラ筋管を作成したところ、核マーカーによる追跡が可能であることが判明した。
ヒト加齢性難聴モデルマウスの遺伝的発症要因の網羅的スクリーニングとヒトへの応用

本研究では難聴の発症時期および重篤度の異なるヒト加齢性難聴モデルマウスの遺伝的背景に潜在する感受性・抵抗性効果の遺伝要因の同定を目的に遺伝学的解析を実施した。その結果、主として(1)DBA/2Jマウスの加齢性難聴感受性遺伝子座が第5番染色体上に複数存在すること、(2)NOD/Shiマウスの難聴が第1, 5, 6, 9および10番染色体に存在する遺伝子座の相加的効果で発症すること、および(3)C57BL/6Jマウスの加齢性難聴発症がMSM/Msマウスの第17番染色体由来のゲノム領域の導入により抑制され、その要因は導入されたLrrc30遺伝子の発現量効果によることを示唆するデータが得られた。ヒト加齢性難聴感受性・抵抗性遺伝子座の同定のため、モデルマウスを用いて遺伝学的解析を行った結果、以下に示す知見が得られた。1.マウス加齢性難聴発症の感受性遺伝子座の同定NOD/shi(NOD)およびDBA/2J(D2)マウスの加齢性難聴感受性遺伝子座が存在する第5番染色体をC57BL/6J系統に導入したコンソミック系統の作製を試み、NOD導入系統においては第4世代、D2導入系統においては第4世代まで戻し交配が進行している。遺伝子タイピングの結果、両系統ともに数種の染色体領域においてNODおよびD2のゲノム領域が残存していたが、ほぼその遺伝的背景はB6に置換されていた。加えて、B6の加齢性難聴感受性遺伝子であるahl3領域を加齢性難聴抵抗性系統MSMと交配したB6-ahl3コンジェニックマウスの経時的な聴力測定を行った。その結果、コンジェニックマウスは12ヶ月齢までMSM系統と類似した聴力閾値を示し、ahl3領域は約6.2Mbの領域に存在することが明らかとなった。2.マウス加齢性難聴発症の抵抗性遺伝子座の同定MSM系統、B6.MSMコンソミック系統、およびB6またはC3H系統とのF_2個体、またリファレンス系統としてB6およびC3H系統を離乳後、経時的な聴力測定を行い、長期飼育中である。現在までに第12番染色体に新たな加齢性難聴に関わる遺伝子座を同定し、MSMアレルが加齢性難聴に対して抵抗性に機能することが明らかとなった。ヒトの加齢性難聴モデルマウスを用いた遺伝学的解析、発現解析および表現型解析による新規責任遺伝子(座)の同定を目的に実験を行い、平成25年度は以下の結果を得た。a.マウス加齢性難聴発症の感受性遺伝子の同定難聴モデルNOD/Shi (NOD)マウスの発症責任遺伝子の候補遺伝子を抽出するため、初年度から継続してきたNODとMSM/Ms (MSM)系統間のF2個体群を用いたQTL解析において調査個体数および遺伝子マーカー増やし解析を行った結果、これまでCdh23のみに認められていた第10番染色体QTL領域が複数検出され、特にCdh23, Pcdh15およびGJA1の3種の難聴責任遺伝子近傍で高いピークロッドが認められた。一方、昨年度報告したC57BL/6J (B6J)とNODマウス間のF2個体群を用いたQTL解析によって同定した第5番染色体のQTL領域の候補遺伝子を抽出するため、RNA-Seq解析を実施した。その結果、NODは761および1033の遺伝子で3倍以上の発現の減少および低下が認められ、その中には昨年度候補遺伝子として抽出したadam22も含まれていた。b.マウス加齢性難聴発症に関与する新規遺伝子座の同定昨年度示した第12番染色体の難聴感受性遺伝子を同定するため、B6Jの遺伝的背景にMSMの第12番染色体のセントロメア側(6.0-86.5 Mb)およびテロメア側(55.3-113.9 Mb)のゲノム領域を導入したB6J-Chr12C@MSMおよび-Chr12T@MSMコンソミックマウス系統の聴力測定を実施した。その結果、両者の聴力閾値は明確に異なり、B6J-Chr12C@MSMマウスは16 kHz以上の高周波領域の音域に対して抵抗性を示した。この結果から12番染色体のセントロメア領域(49.3 Mb)に感受性遺伝子が存在する可能性が示唆された。

本研究はヒトの加齢性難聴(AHL)モデルマウスを用いた遺伝学的解析、網羅的発現解析および表現型解析によって責任遺伝子を明らかにし、その本体となる標的分子を捕捉した後、その情報を用いてヒトの加齢性・老人性難聴発症に関与する遺伝的要因の全貌を解明することを目的として、第一に、これまでの実験結果に基づき、本年度はNOD/Shi(NOD)マウスのAHL発症の感受性遺伝子およびMSM/Ms(MSM)マウスのAHL発症の抵抗性遺伝子の同定を試みた。昨年度報告したようにNODマウスのAHL感受性遺伝子座は、第5番染色体上に複数同定された。しかしながら、NODのAHL感受性遺伝子座として知られているahl2領域よりもNODのAHLと強い関連を示す遺伝子座がセントロメア領域に同定された。そこでこの領域に存在するNOD特異的遺伝子多型を抽出した結果、Adam22遺伝子にミスセンス多型を含む多くの多型が検出された。そこでAdam22の抗体を用いて、発現解析を実施した結果、Adam22は蝸牛神経節細胞に局在し、NODにおいてはその発現が減少することが明らかとなった。一方、C57BL/6J(B6)-MSMコンソミック系統を基盤として同定した第17番染色体の難聴抵抗性遺伝子座ahl3の責任遺伝子を抽出するため、発現解析に基づき候補遺伝子を抽出した結果、内耳有毛細胞の感覚毛に特異的に局在する2つの遺伝子、Lrrc30およびPtprmが同定された。両遺伝子は、B6-MSM間でミスセンス多型が認められることから、ahl3の有力な候補遺伝子として、ノックアウトマウスの作製およびBACトランスジェネシスによるレスキュー実験を開始した。加えて、B6-MSMコンソミック系統を基盤として新規のAHL感受性遺伝子の同定も試みており、特に、昨年度報告した12番染色体に着目し、サブコンソミックを樹立した。加齢性難聴モデルマウスの発症原因遺伝子を同定することを目的とし、研究計画に基づき、以下の解析を実施した。1.NOD/ShiおよびDBA/2Jマウスの早発型加齢性難聴の原因となる遺伝子群の同定NOD/Shiマウスの早発型加齢性難聴に関与する第5番染色体および第10番染色体上の遺伝子(群)を同定するため、連鎖解析に基づき同定したQTL領域に存在し、さらにRNA-Seq解析により発現変動遺伝子が認められた遺伝子群の発現解析を実施した。それらのうち、第5番染色体上のadam22遺伝子が内耳有毛細胞の指示細胞である外指節細胞に局在し、NOD/Shiマウスにおいてその発現が減少していることが明らかとなった。また、第10番染色体においては、3種の位置的候補遺伝子であるGja1, Cdh23およびPcdh15においてNOD/Shiマウスで発現量の低下が認められた。一方、DBA/2Jマウスにおいて同定した第5番染色体のQTLは、音刺激において周波数特異的な感受性QTLであることが明らかとなり、特に16 kHzの音刺激に対する感受性効果が強いことが明らかとなった。2.マウス遅発型加齢性難聴遺伝子座ahl3候補遺伝子Lrrc30の解析C57BL/6Jマウスの遅発型加齢性難聴遺伝子座ahl3の候補遺伝子であるLrrc30の難聴発症との関連を調査するため、Lrrc30を含むBACクローンを導入したトランスジェニックマウスを作製し、表現型解析を行った。その結果、低中周波音域の聴力においてBAC導入の加齢性難聴に対する明確な抑制効果が認められた。また、CRISPR/Cas9を介して樹立したゲノム編集マウスシリーズのうち、LRRC30の主要ドメインであるロイシンリーチリピート内の3アミノ酸が欠損したアレルは、僅かではあるが加齢性難聴発症の早発化が確認された。26年度が最終年度であるため、記入しない。実験動物学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は主に加齢性難聴に関わる遺伝子座に関する領域を導入したコンソミックおよびコンジェニックマウスの作製を行った。目的としていた発現解析についてはやや遅れたものの、現在データ解析中であり、ほぼ目的は達成できた。
骨置換性カーボネイトアパタイトによる顎骨再建と骨再生用スキャフォールドへの応用

腫瘍などの治療の結果、骨が欠損することは多い。これまでは自家骨移植で治療されていた茄、骨移植は患者に大きな侵襲を与える欠点があった。本研究では生体内で吸収して骨と置換する人工生体材料(カーボネイトアパクイト)を合成して、骨移植をせずに骨欠損を治せる医療技術の開発を行った。カーボネイトアパタイトは各種の実験動物の骨欠損を修復することができ、骨再生用スキャフォールドにも応用可能なことを明らかした。平成18年度は、1)炭酸基含量の異なるカーボネイトアパタイトの作成、2)カーボネイトアパタイトの培養骨髄細胞に及ぼす影響、3)動物の骨欠損内におけるカーボネイトアパタイトの挙動について研究を実施した。1)炭酸基含量の異なるカーボネイトアパタイトの作成カーボネイトアパタイトの作成は、水酸化カルシウムを出発物質とした。炭酸ガス雰囲気下に水酸化カルシウムペレットを6週間放置すると、水酸化カルシウムが完全に炭酸化できることが明らかになった。その後のリン酸化に使用するNa_2HPO_4とNaH_2PO_4の混合比率を変えて、リン酸溶液のpHを調節することによって、炭酸基含量をコントロールできることを明らかにした。その結果、pH9で炭酸基量が17%、pH6で14%、pH4で9%のカーボネイトアパタイトを作成できた。2)カーボネイトアパタイトの培養骨髄細胞に及ぼす影響炭酸基含量が約15%のカーボネイトアパタイト上でヒト骨髄細胞を培養し、増殖および骨芽細胞の分化マーカーの遺伝子発現を検討した。対照は、ハイドロキシアパタイト(HAP)とプラスチックを用いた。増殖はプラスチック上よりやや劣ったが、HAPとは差がなかった。カーボネイトアパタイトは、HAPと比べて、type I collagen、アルカリフォスファターゼ、オステオポンチンやオステオカルシンの遺伝子発現を同程度以上に促進することが判った。3)動物の骨欠損内におけるカーボネイトアパタイトの挙動炭酸基含量が約15%、直径200400μmのカーボネイトアパタイト顆粒を、ラット頭頂骨に作成した直径8mmの骨欠損に充填して組織内挙動を検討した。HAP顆粒には変化がなかったが、カーボネイトアパタイト顆粒は移植後8週間でその大きさが35%まで小さくなった。顆粒周囲には同心円状の新生骨の形成がみられ、カーボネイトアパタイトが骨と置換することが明らかとなった。平成19年度に施行した主要な3つの実験結果を下記に示す。1)カーボネイトアパタイトの連通気孔体の作成連通気孔を有するカーボネイトアパタイト多孔体の作成を試みた。ウレタンの多孔体フォームを出発物質として、これをαリン酸三カルシウム溶液に浸漬させ、乾燥させた後に、600°Cでウレタンを燃焼させてαリン酸三カルシウム・ファームを作成した。このフォームをNa2CO3中に浸漬することによって、溶解析出反応を利用して、カーボネイトアパタイトの連通気孔体を作成することに成功した。現在、作成したカーボネイトアパタイト連通気孔体の組成および機械的強度の測定中である。2)動物の骨欠損内におけるカーボネイトアパタイトの挙動平成18年度に行った実験をさらに長期的に行った。炭酸基含量が約15%、直径200400μmのカーボネイトアパタイト顆粒を、ラット頭頂骨に作成した直径8mmの骨欠損に充填して組織内挙動を検討した。HAP顆粒には変化がなかったが、カーボネイトアパタイト顆粒は経時的に小さくなった。移植後8週間では35%まで小さくなっていたが(平成18年度データ)、12週では29.8%、24週では22.3%とさらに吸収が進むことが明らかになった。3)カーボネイトアパタイトの吸収機序の解明カーボネイトアパタイトの吸収機序の解明のため、同上の顆粒とHAP顆粒、β-TCP顆粒をラットの皮下に移植して実験を行った。HAP顆粒は吸収されなかったが、カーボネイトアパタイト顆粒とβ-TCP顆粒は吸収された。さらに、diffusion chamber内での吸収実験を行った結果、カーボネイトアパタイト顆粒は吸収されなかったが、β-TCP顆粒は吸収された。これによって、β-TCPは物理化学的溶解によって吸収されるが、カーボネイトアパタイは細胞を介して生理的に吸収されることが明らかとなった。1)カーボネイトアパタイトを用いた骨再生用スキャフォールドの作成骨再生用スキャフォールドとして、連通気孔を有するカーボネイトアパタイト多孔体の作成を試みた。ウレタンの多孔体フォームを水酸化カルシウム溶液に浸漬させ、乾燥させた後に、700800°Cでウレタンを酸素・炭酸ガス雰囲気下で焼結した。

このフォームをNa_2HCO_3中に浸漬することによって、溶解析出反応を利用し、カーボネイトアパタイトの連通気孔体を作成することに成功した。作成したカーボネイトアパタイト連通気孔体の圧縮強さは25k Paまで挙げられることを確認した。2)カーボネイトアパタイト顆粒による骨再建の動物実験カーボネイトアパタイト顆粒を用いて、骨置換性カーボネイトアパタイトの骨再建における有用性を検討した。ウサギの大腿骨の実験には炭酸基含量が約15%、直径200400μmのカーボネイトアパタイト顆粒を作成し使用した。ウサギの脛骨では24週間の観察を行った。HAP顆粒には変化がなかったが、カーボネイトアパタイト顆粒は経時的に小さくなった。移植後12週では63%まで吸収が進むことが明らかになった。顆粒周囲には同心円状の新生骨の形成がみられ、カーボネイトアパタイトが骨に取り込まれた状態で置換することが明らかとなり、骨再建における有用性が示された。また、イヌでは直径1.0-1.4mのカーボネイトアパタイト顆粒を使用した。イヌの実験では骨置換が遅い傾向にあり、この原因は顆粒の大きさに起因するものと考えられた。3)骨再生用スキャフォールドを用いた骨再建、骨再生気孔径が700μmの連通孔を有するカーボネイトアパタイト多孔体を1)の方法で作成し、動物実験を行った。移植後1カ月ではカーボネイトアパタイトの表面に沿って骨が伸長して、新生骨がその表面を覆った。その間、カーボネイトアパタイトは吸収されて、さらに骨との置換が進んでいた。炎症反応も軽微で骨再建、骨再生医療に有用であることが示唆された。
自己多血小板血漿の関節内注射による膝疼痛軽減効果の解析

自己多血小板血漿(PRP)は血小板に含まれる様々なanabolic factorを血液から分離することで得られる。一般のクリニックでも遠心機さえあれば施行できるほど簡便であることが最大の利点である。また自己血漿のみしか使用しないことから安全であり、倫理的な問題点もないことも知られている。その効果としてはPRP自身がgrowthfactorのカクテルであるため細胞増殖、組織修復、抗炎症作用など様々な効果が報告されている。その利点と効用から膝関節症の分野においても、現在多く日本で施行されているヒアルロン酸の関節内注射よりも疼痛改善や日常生活動作(ADL)の改善につながることが報告されている。しかし臨床的に一定の効果が認められている一方で、基礎的な分野における機序の解明は未だ多くが不明である。その原因としては先ほど利点であると述べた簡便さがゆえに、臨床応用がされてしまい基礎的なメカニズムの解明が遅れてしまっていることがあげられる。我々は過去に投与するMIAの濃度を変化させることで滑膜の急性炎症と消退が観察されるモデルと、時間とともに滑膜の線維化と関節軟骨の退行変性の進行が観察される慢性炎症モデルの実験条件の確立を行った。さらに行動学的解析(von Frey Hair Test, Hot Plate Test、Incapacitance Test)との相関を解析した。このMIAモデルラットに対してPRPの関節内注射を行い、疼痛抑制に対する多角的な評価とそのメカニズムを解明することが本研究の目的である。当該年度においてはPRPの精製並びに、MIAモデルラットに関節内注射を行い、疼痛緩和作用が確認できた。組織学的には関節炎の改善効果を認めており、抗炎症作用による鎮痛効果が示唆された。我々は過去に投与するMIAの濃度を変化させることで滑膜の急性炎症&#8212;消退が観察されるモデルと、時間とともに滑膜の線維化と関節軟骨の退行変性の進行が観察される慢性炎症モデルの実験条件の確立を行った。現在当該ラットの組織学的評価を行い、関節内組織の変化を確認している。本実験系は、関節を展開することなく注射にて関節内に確実にMIA並びにPRPを注入する必要がある。ラットの関節腔は容量30-50μlと小さいため、手技的な脱落を抑止する工夫が必要である。また、実験の開始からデータ取得(組織学的解析の完了)までに長期の期間を必要とすることも考慮して研究計画を実行していくことを常に考えるべきと考えている。当該年度において、現在組織学的解析を行っている最中である。次年度中にはこの実験結果の解析を終了できると考えており、計画よりは少々遅れているが、概ね順調に進行していると考えている。

当該年度においてはPRPの精製並びに、MIAモデルラットに関節内注射を行い、疼痛緩和作用が確認できた。組織学的には関節炎の改善効果を認めており、抗炎症作用による鎮痛効果が示唆された。MIA関節炎モデルにおける急性期膝関節内組織及びL4DRGの詳細な組織学的解析-MIA注射後に生じる滑膜の変化(炎症性細胞の動態)を組織学的に詳細に解析し、PRP注射による変化と比較することで、疼痛抑制におけるPRPの標的の同定を行う。MIA関節炎モデルにおける急性期膝関節内組織の遺伝子発現の解析-MIA、PRP注射後に滑膜を採取し、ターゲットと考えられた標的の遺伝子発現の変化を解析する。ラット購入費以外の必要経費に関して、組織学的解析が当該年度に終了できず、結果として次年度に繰越となっていることで、差額が生じている。
蛍光相関分光法によるMHCクラスII提示抗原の同定法の確立

本研究は、睡眠疾患であるナルコレプシーとの関連が非常に高い、HLAクラスIIアリルの結合特異性を明らかにすることを目的として行った。ナルコレプシーの主要な遺伝的要因はHLAクラスIIであり、日本人患者群の100%がDNA配列レベルで同一のアリル(DQB1*0602)を有する。この知見は、ナルコレプシー発症にHLAクラスIIを主体とする自己免疫反応が関与することを強く示唆するが、その機構は未解明である。本研究では、ナルコレプシー発症にHLAクラスIIが関与する機構を明らかにするために、DQB1*0602が特異的に結合する自己抗原ペプチドの同定を行うことを目的として行った。そのために、まず、遺伝学的研究から明らかにされている疾患抵抗性HLAアリルの機能に着目した。具体的には、疾患感受性アリルDQB1*0602とヘテロで保持する場合に疾患抵抗性アリルとして機能することが推測されているDQB1*0501、*0601アリルの役割を明らかにし、また他のHLA-DQアリルをトランスで保持する場合の疾患感受性への影響を明らかにする目的で、主要なHLA-DQアリルのαβサブユニット間での二量体形成能を昆虫細胞発現系、および哺乳類繊維芽培養細胞、B細胞系培養細胞を用いて解析した。その結果、抵抗性アリルとして同定されているDQBアリルの疾患抵抗性は、このアリルと連鎖不平衡にあるDQAアリルの影響を受けている可能性が示唆され、これらの結果は現在投稿準備中である。また、これらの二量体形成パターンに関与する構造的な要素を明らかにするために部位特異的置換体を作成し、同様の解析を行い、異なるサブタイプ間における二量体形成パターンの違いを生じる要因となる残基を同定した。今後はこれらの結果に基づき疾患感受性アリルに特異的に結合するペプチドの探索を行う計画である。本研究は、睡眠疾患であるナルコレプシーとの関連が非常に高い、HLAクラスIIアリルの結合特異性を明らかにすることを目的として行う。ナルコレプシーの主要な遺伝的要因はHLAクラスIIであり、日本人患者群の100%がDNA配列レベルで同一のアリル(DQB1^*0602)を有する。本研究では、ナルコレプシー発症にHLAクラスIIが関与する機構を明らかにするために、DQB1^*0602が特異的に結合する自己抗原ペプチドの同定を行うことを目的とする。まず今年度は、遺伝学的研究から明らかにされている疾患抵抗性HLAアリルの機能に着目して研究を行った。具体的には、疾患感受性アリルDQB1^*0602とヘテロで保持する場合に疾患抵抗性アリルとして機能することが推測されているDQB1^*0501、^*0601アリルの役割を明らかにし、また他のHLA-DQアリルをトランスで保持する場合の疾患感受性への影響を明らかにする目的で、主要なHLA-DQアリルのαβサブユニット間での二量体形成能を昆虫細胞発現系を用いて解析した。また、得られた知見を基に、抵抗性アリルと感受性アリルへの結合性の差異を指標として、感受性アリルに特異的に結合する自己ペプチドの探索を蛍光相関分光法により試みた。しかし、この測定法では標識ペプチドのHLAへの結合を定量的に測定することが困難であることが示唆された。今後は他の原理に基づく相互作用解析測定法の利用も検討し、疾患感受性アリルに特異的なペプチドの探索を行う計画である。

また、これらの二量体形成パターンに関与する構造的な要素を明らかにするために部位特異的置換体を作成し、同様の解析を行い、異なるサブタイプ間における二量体形成パターンの違いを生じる要因となる残基を同定した。今後はこれらの結果に基づき疾患感受性アリルに特異的に結合するペプチドの探索を行う計画である。
成人眼球運動障害の研究

成人の斜視は、眼精疲労や整容上の不利益をうけるなど、大きな問題となっており、近年成人になってから手術を希望する斜視患者が増えている。われわれは、成人の斜視の問題点を明確にして、手術による斜視治療の成績向上のための研究を行った。その結果、間欠性外斜視は両眼で見るときに、近視化とともに縮瞳すること、水平の斜視だけでなく上下ずれも高頻度に合併することを明らかにした。したがって、成人外斜視は見かけ上の問題だけでなく、眼精疲労の大きな原因ともなる。術中調節糸法は長期間安定した結果を保てること、内斜視術後の外斜視は女性に多く、再手術によって長期的に安定した結果が得られることがあきらかとなった。1)内斜視術後外斜視にたいしては、再手術後2年以上経過した症例を蓄積して検討した。その結果、安定した経過をたどっていることが明らかで現在論文作成をしている。2)より精度の高い斜視手術方法については、甲状腺眼症に対する斜視手術で術中調整法を行い術後2年以上経過した症例について、調整糸法で筋を移動した群と、そうでない群を比較した。その結果、調整法で移動したものと移動しなかった症例の間で斜視角の変動に差が見られなかった。そこで、術中調整法の安定性が示され、現在論文作成中である。3)間欠性外斜視にたいして、斜視手術前後での遠見立体視を調査した。その結果、斜視手術によって眼位が改善するとともに、遠見立体視の改善を認めた。一方、近見立体視は術前も良好だったため術後との有意差は見られなかった。間欠性外斜視の手術適応の決定に、遠見立体視は有用であると思われた。4)上下斜視に影響を与える因子に関する研究を行った。間欠性外斜視における頭部傾斜試験(BHTT)陽性の頻度は60.4%で、両側で陽性は41.3%、片側で陽性は58.6%だった。年齢、下斜筋過動や立体視との関連はなく、第一眼位における水平斜視角とBHTT時の上下斜視角に関連があった。間欠性外斜視に合併するBHTT陽性はあまり注目されていませんでした。今後、斜位の保ちやすさとの検討を行う。1)内斜視術後外斜視にたいして、再手術後2年以上経過した症例を蓄積して検討した。その結果、過去に手術をうけた内直筋の付着状況によって、術前に特徴があることがわかった。特に女性ではSlipped muscleの症例が多く、正常な付着部にも関わらず外斜視になるものに不同視が多いことが明らかになった。いずれの状態であっても、再手術後は安定した経過をたどっていることが明らかになった。2)甲状腺眼症に対する斜視手術で術中調整法を行い術後2年以上経過した症例について、調整糸法で筋を移動した群と、そうでない群を比較した。そこで、術中調整法の安定性が示された。3)間欠性外斜視にたいして、斜視手術前後での両眼開放屈折検査を行った。その結果、術前には片眼ずつ測定したときに比べて、両眼同時に測定したときの方が近視よりの屈折異常をしめしたものが、術後には、片眼ずつでも両眼同時でも屈折値に差がないことが明らかになった。さらに、プリズムを水平および上下においたうえで立体視図形を見せながら、両眼開放での屈折検査を行った。水平にプリズムをおいたときには、プリズム度数を増加させるに従って近視化がすすんだものの、上下にプリズムをおいたときには一定の傾向をしめさなかった。このことから、斜視患者が立体図形を認識することが眼精疲労につながることが明らかとなった。水平斜視だけと思われる症例でも、首を左右に傾けると上下斜視がしばしば出現する。高齢の水平斜視患者の多くが、上下斜視を合併する原因の解明の鍵となると思われた。その結果、安定した経過をたどっていることが明らかになった。

3)間欠性外斜視にたいして、斜視手術前後での両眼開放屈折検査を行った。その結果、術前には片眼ずつ測定したときに比べて、両眼同時に測定したときの方が近視よりの屈折異常をしめしたものが、術後には、片眼ずつでも両眼同時でも屈折値に差がないことが明らかになった。さらに、プリズムを水平および上下においたうえで立体視図形を見せながら、両眼開放での屈折検査を行った。水平にプリズムをおいたときには、プリズム度数を増加させるに従って近視化がすすんだものの、上下にプリズムをおいたときには一定の傾向をしめさなかった。このことから、斜視患者が立体図形を認識することが眼精疲労につながることが明らかとなった。4)上下斜視に影響を与える因子に関する研究を行った。水平斜視だけと思われる症例でも、首を左右に傾けると上下斜視がしばしば出現する。高齢の水平斜視患者の多くが、上下斜視を合併する原因の解明の鍵となると思われた。高齢者の斜視に関する研究を画像と臨床診断の両面から行っている。画像解析による斜視の症例は蓄積を続けている。調節力に関する研究には、当初、瞳孔反応を用いて行っていたが、瞳孔反応が必ずしも調節と一致しないことから両眼同時測定可能な屈折検査装置を導入して、さまざまな環境での屈折を測定している。これによって、調節の影響を検討することが可能である。間欠性外斜視の頭位傾斜試験と上下ずれの検討は、あらたな試みであるが高齢者の水平斜視にしばしば上下斜視を伴うことの解明につながる可能性がある。当初の研究方法と異なる研究であるが、目的とする加齢の影響を検討するためにより適切な方法を行っている。これまでに蓄積したデータを解析、検討し、次年度は国内外の学会で報告する予定である。そのための研究費を使用する予定である。研究消耗品の調達に際し、予定額より安価で購入出来たため478,176円の繰越金が生じた。当該繰越金については次年度の研究消耗品に充てる予定である。また、平成24年度の成果報告を論文作成するにあたり、英文校正料、投稿料ならびに第116回日本眼科学会(東京)、第66回日本臨床眼科学会(京都)等の学会参加発表を行うための旅費として使用する。論文作成にあたり、英文校正料、投稿料ならびに学会参加費用とする。
行動変容技法を用いた食道がん患者の術前運動指導プログラム開発

本研究の目的は、食道癌の診断による食道切除再建術施行患者について、術前より行動変容技法を用いた術前運動指導プログラムを実施することが術後呼吸器合併症予防につながるかを検討することである。対象は、当院食道胃腸外科にて食道癌と診断され、食道切除再建術を施行した患者100名(男性87名、女性13名、平均年齢66.5±8.6歳)であった。これらを、7日以上運動プログラムを実施できた群(実施群)63名(男性44名、女性9名、平均年齢67.0±9.3歳)と実施できなかったまたは7日未満しか実施できなかった群(非実施群)31名(男性28名、女性3名、平均年齢64.6±7.9歳)の2群に分け、術後呼吸器合併症の発症率を比較検討した。主要アウトカムは術後呼吸器合併症の発症率とした。2群間の比較にはχ2検定とロジスティック回帰分析を使用し、交絡要因で調整を行った。術後呼吸器合併症は実施群で4名(6.4%)、非実施群で9名(24.3%)と実施群において有意に術後呼吸器合併症が低下(p = 0.01)しており、その関係は交絡要因で調整を行っても同じであった(オッズ比; 0.14)。食道切除再建術施行患者において、術前からの積極的な呼吸リハ介入により術後呼吸器合併症が予防できることが示唆された。本研究の目的は、食道がんにより食道再建術予定の患者に対して術前の運動指導プログラムを行うことにより、術後の呼吸器合併症の低下・呼吸機能の改善・持久力の維持などがはかれるかどうかについて検証することである。平成20年度は本試験に先立ちプレテストとしての位置づけで、運動指導プログラムの呼吸機能に対する有効性と実行可能性の検討を検討した。当該年度に食道再建術予定で入院をし、リハ処方を受けたのは30名であった。このうち、同意を得、手術までに運動指導プログラム実施可能であった症例は21名であった。2週間以上積極的なリハビリテーションを行なえた群(Active Rehabilitation Group : ARG)は11名(62.7±8.8歳)で、積極的なリハビリテーションを行なえなかった群(Non-Rehabilitation Group : NRG)は10名(65.2±9.4歳)であった。肺活量の変化はARGにおいて0.25±0.28Lであり、NRGで-0.06±0.33Lであった(p=0.03)。その他、一秒量、持久力の指標である6分間歩行については有意な変化を認めなかった。これらの結果から、本運動指導プログラムの実施可能性と呼吸機能に対する有効性が確認できた。本プレテストから本試験の研究内容を当院の倫理委員会に申請し、承認を得ている。次年度以降は本運動指導プログラムの真の意味での有効性を検証するために本試験を実施する予定である。本年度は昨年度の研究実施可能性を踏まえ、患者登録と介入研究を行った。また、研究成果の一部について、ヨーロッパ呼吸器学会、日本呼吸ケア・リハビリテーション学会にて発表を行った。対象者は神戸大学付属病院にて食道癌に対する食道再建術を施行した54名(男性44名、女性10名、平均年齢64.1±9.8歳)であった。術前治療は化学療法が30名で、食道癌の進行度を表すclinical stageはStage 0が1名、Stage Iが11名、Stage IIが20名、Stage IIIが20名、Stage IVが2名であった。本研究は当院の倫理委員会の承認を得て実施された。

術前呼吸リハビリは、インセンティブ・スパイロメトリー(Coach 2)を中心としたトレーニングとし、1週間以上の呼吸リハビリを実施できた群を実施群、1週間未満もしくは実施できなかった群を非実施群とした。術後リハビリは全例手術翌日より実施した。呼吸器合併症は手術後から食事開始までに起こった呼吸不全、肺炎、無気肺とした。統計解析はx^2検定を行い、有意水準を5%未満とした。術前呼吸リハビリ実施群は30名、非実施群は24名であり、術後呼吸器合併症は実施群で2名(6.7%)、非実施群で8名(33.3%)であった(p=0.01)。食道癌に対する食道再建術施行患者において、術前より積極的な呼吸リハビリを行うことにより、術後呼吸器合併症が予防できることが示唆された。次年度は症例集積と論文化を図ることである。本研究の目的は、食道癌の診断によって食道切除再建術施行予定の患者について、術前より行動変容技法を用いた術前運動指導プログラムを実施することが術後呼吸器合併症予防につながるかを検討することである。対象は、2008年4月から2010年11月の期間に神戸大学医学部附属病院食道胃腸外科にて食道癌と診断され、食道切除再建術を施行予定の患者100名(男性87名、女性13名、平均年齢66±9歳)であった。対象者を運動プログラム実施できた群(実施群)63名(男性53名、女性10名、平均年齢67±9歳)と実施できなかった群(非実施群)37名(男性34名、女性3名、平均年齢65±8歳)の2群に分けて前向きに追跡した。運動プログラムは、入院期間において呼吸筋トレーニング、胸郭ストレッチ・排痰法の指導、腹式呼吸練習、上下肢筋力トレーニングおよびエルゴメーターを理学療法士指導のもと40分/日、週5回実施した。外来期間中は自主トレーニングとして、呼吸筋トレーニング、胸郭ストレッチ、腹式呼吸練習、積極的な身体活動量確保の指導などを実施し、実施内容および実施回数を日誌に記載してもらい、検査などでの通院時に担当理学療法士が実施状況を確認した。主要アウトカムは術後呼吸器合併症の発症率とした。2群間の比較にはx2検定とロジスティック回帰分析を使用し、交絡要因で調整を行った。術後呼吸器合併症は実施群で4名(6.4%)、非実施群で9名(24.3%)と実施群において有意に術後呼吸器合併症が低下(p=0.01)しており、その関係は交絡要因で調整を行っても同じであった(オッズ比;0.14)。本研究により、食道切除再建術施行予定患者において、術前からの行動変容技法を用いた術前運動指導プログラムにより術後呼吸器合併症が予防できることが示唆された。
アセン骨格を有する有機塩結晶の創製と配列制御による高効率キャリア輸送材料への応用

有機塩結晶のビルディングブロック合成への応用を念頭に、縮合芳香族スルホン酸および芳香族アミン類の位置選択的直接誘導体化法開発を行った。すなわち、ロジウム、イリジウム、あるいはルテニウム触媒を用いて、スルホ基やスルホニル基等の含硫黄官能基およびアミノ基の近傍の炭素ー水素結合を切断し、アルケンやアルキンを挿入させることで、これら官能基の近接位への置換基導入を行うことに成功した。このようにして得られた芳香族化合物から有機塩結晶を調製し、その超分子構造および基礎物性を調べた。本研究の一年目にあたる平成25年度は、まずこれまであまり検討されていない、スルホ基を始めとする含硫黄官能基を有する芳香族基質を用いた脱水素カップリング反応について検討を行った。硫黄と遷移金属触媒の相互作用が強いため、含硫黄化合物は通常触媒毒となり、触媒反応を阻害するとされているが、適切に設計したロジウム触媒を用いると、ベンゼンスルホン酸やフェニルスルホキシドと不飽和化合物とのカップリングがうまく進行することを見出した。得られた研究成果は、速報二報およびフルペーパー一報にまとめ、国際誌に掲載された。このように、含硫黄官能基共存下でも、脱水素カップリングを行える触媒系が見つかったため、今後、スルホ基等を有する芳香族アルキンを用いたカップリング反応の開発を行い、任意の位置に複数の含硫黄官能基を有する縮合芳香族化合物の合成を行う予定である。さらに適当なルテニウムあるいはロジウム触媒存在下では、芳香族アミンの直接的修飾が可能で、アミノ基の周辺に種々の置換基を有する一連の芳香族アミンが合成できた。このようにして得られた芳香族スルホン酸類と芳香族アミン類を組み合わせ、有機塩結晶を調製する。分子配列が高度に制御され、含まれる芳香族部位が規則的に配列されることで、高密度キャリア輸送層形成等、高機能に結びつくものと期待される。さらに調製した有機塩結晶における分子積層構造を調べた上で、種々基礎物性を測定し、構造ー物性相関データを収集する予定である。本研究の二年目にあたる平成26年度は、一年目に引き続きスルホニル基を始めとする含硫黄官能基を有する芳香族基質の直接誘導体化について検討を行った。適切に設計したロジウム触媒を用いることで、スルフィニル基やスルホニル基、スルフィド基を配向基とする炭素ー水素結合活性化が効率よく進行し、アルケンやアルキン等の不飽和化合物とのカップリングがうまく進行することを見出した。これらの反応により、多様な含硫黄置換基および縮合芳香族骨格を有するπ共役分子を合成した。得られた研究成果は、速報一報およびフルペーパー二報にまとめ、国際誌に掲載された。今後、合成した含硫黄官能基を有する縮合芳香族化合物を用いて、有機塩結晶を調製する予定である。さらにフリーのアミノ基を配向基として利用した芳香族アミン類の直接修飾法の開発にも成功したので、これらにより様々な構造を有する芳香族アミンを調製し、アントラセン-2-スルホン酸類と組み合わせて得られる有機塩結晶の構造解析を行った。その結果、超分子構造体中ではアミンの持つ芳香環がきれいに配列することがわかった。特にピリジル基を有するアミンを含む有機塩結晶では、ピリジル基がフリーな状態で配列されるため興味深い。今後、この現象の一般性を調べる目的で、様々なアリール基およびヘテロアリール基を有するアミンを用いて有機塩結晶を調製し、構造解析を行う予定である。さらに得られた有機塩結晶の電子および電気化学的あるいは光学特性を調べ、配列した芳香族部位に由来した特徴的な物性の有無を明らかにする。様々な構造を有する芳香族スルホン酸およびアミンを合成・入手しており、有機塩結晶調製に用いる準備は順調に進んでいる。予備的に調製した有機塩結晶の超分子構造解析も行い、興味深い特徴を見出している。本研究の最終年度にあたる平成27年度は、これまでの検討に引き続き、スルホ基、スルホニル基、およびスルフィニル基を始めとする含硫黄官能基を有する芳香族基質の直接誘導体化について検討を行った。適切に設計したロジウム触媒を用いることで、含硫黄官能基を配向基とする炭素ー水素結合活性化が効率よく進行し、位置選択的アルケニル化がうまく行えることを見出した。これらの反応を用いることで、多様な含硫黄置換基および縮合芳香族骨格を有する新規π共役分子を合成することに成功した。得られた研究成果は、速報二報およびフルペーパー三報にまとめ、国際誌に掲載された。さらにフリーのアミノ基を配向基として利用した芳香族アミン類の直接誘導体化法の開発にも成功し、速報一報およびフルペーパー一報にまとめ、国際誌に掲載された。以上のような新規反応を用いて合成した、一連の芳香族スルホン酸およびアミンを組み合わせて、種々有機塩結晶を調製した。X線結晶構造解析により、得られた結晶の超分子構造が明らかとなった。いくつかの結晶では均一な細孔が形成されるため、ガス吸着等に応用できる可能性が考えられる。

このまま、芳香族スルホン酸およびその類縁体、あるいは芳香族アミン類の直接的修飾法開発を進め、より幅広い有機塩ビルディングブロックを得る。その後、これらを用いて有機塩結晶を調製し、分子構造と超分子構造に関する相関を明らかにする。またこれらの有機塩結晶の物性も調べ、構造ー物性相関に関する知見を得る。27年度が最終年度であるため、記入しない。有機合成化学本研究の鍵であり、最大の難関と思われた、含硫黄官能基を含む芳香族基質の脱水素カップリングに高い活性を示す触媒系の開発に成功している。これを用いていくつかの多環芳香族スルホン酸誘導体の合成も達成しており、アミンとの有機塩結晶の調製にも着手している。平成26年10月、当初の予想に反し、ピリジル基含有アミンから得た有機塩結晶の構造解析を行った結果、超分子構造内でピリジル基がフリーな状態で表面に露出し、キャリア輸送能等の機能を高めるための修飾に利用できることがわかった。この本質を見極め、高機能化に利用するためにも、種々ピリジル基含有アミンを合成し、よりフリーなピリジル基を含む有機塩結晶を得る必要が生じた。平成27年3月までに、ピリジル基含有アミンの合成を行い、その後平成27年8月までに有機塩結晶調製および物性測定を実施し、平成28年3月までに学会発表および研究成果とりまとめを行うこととした。そのため、「物品費」として、一般試薬の費用を300,000円およびガラス器具の費用を509,393円、また「旅費」として、成果発表のために50,000円が平成27年度に必要となった。このまま、含硫黄官能基を有する多環芳香族化合物と芳香族アミンの合成を進めて行く予定である。得られた生成物を組み合わせて、一連の有機塩結晶を調製する。構造ー物性相関データが集まると、分子設計にも新たな指針が示されると考えられるため、必要であれば、その合成に適した触媒および反応について、再検討する。本年度の最終検討課題として、種々芳香族スルホン酸類を購入して、アルキンとの脱水素カップリングを行う予定であったが、時間が足りなくなったため、この検討を次年度に行うよう変更したため。次年度の最初の一ヶ月間で、芳香族スルホン酸類を購入し、カップリングを行う予定である。
キセノン化合物とグラファイトとの相互作用に関する理論的研究

今年度は、キセノン原子とグラフェンとの相互作用を調べるため、DFT,MP2,CCSD(T)/cc-pVXZ(X=D,T,Q)レベルで吸着過程のポテンシャル曲線を求め、吸着構造におけるXe-表面距離と結合エネルギーを計算した。プログラムはGAMESSを用いた。グラフェン表面はクラスターモデルで近似し、ベンゼン、ナフタレン、アントラセンのようにベンゼン環を7個まで含む系に対して計算を行った。クラスターモデルの大きさ依存性、計算レベル依存性、基底関数依存性を検討し、最終的な吸着状態の見積もりにはMP2/cc-pVTZを適用することとした。キセノンとグラファイト表面の相互作用に対しては基底関数重合せ誤差(BSSE)をcounterpoise法で補正し、hollow site, on-top site, bridge siteで計算を行ったところ、hollow siteへの吸着がもっとも安定であり、結合エネルギーは142.8meV、吸着距離は3.6Åであることが示された。Xe原子のグラファイト表面への吸着については実験的に吸着距離のみが報告されているが、本計算値は実験値とよく一致している。金属表面については、Xe原子はon-top siteに吸着することが知られているので、吸着状態における電子状態の性質を調べるために、XeFおよびXe-BeOについても同様の計算を行った。その結果、これら極性が高い分子については金属同様on-top siteにより安定に吸着することが示された。希ガス元素であるキセノンを含む有機化合物とグラファイト表面との相互作用を理論計算により明らかにすることを目的として研究を進めている。本プロジェクトは昨年12月より開始したので、4ヶ月で上げた研究成果について概要を述べる。まず、キセノン原子とグラファイト表面との相互作用を調べるため、MP2/cc-pVXZ(X=D,T,Q)レベルで吸着過程のポテンシャル曲線を計算し、吸着構造におけるXe-表面距離と結合エネルギーを計算した。グラファイト表面としてはクラスターモデルで近似し、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、のようにベンゼン環を7個まで含む系に対して計算を行った。キセノンとグラファイト表面の相互作用に対しては基底関数重合せ誤差(BSSE)をcounterpoise法で補正し、いくつかの吸着サイトで計算したところ、hollow siteへの吸着がもっとも安定であり、結合エネルギーは142.8meV、距離は3.6Åであることが示された。Xe原子のグラファイト表面への吸着については実験的に吸着距離のみが報告されているが、我々の計算値は実験値とよく一致している。また、グラファイトの炭素原子を除いた欠陥サイトにおける相互作用を評価するために、3つの異なる欠陥サイトへの吸着ポテンシャルを計算したが、結合エネルギーはそれぞれ119.7,120.8,128.8meVとなり、hollow siteの方がより吸着エネルギーが大きいという結果が得られた。これらの結果を踏まえ、今後はXeC_2がグラファイト表面に吸着する過程の計算を行う計画である。