hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
静および衝撃負荷を受けるFRP積層材の厚さ方向のせん断特性の解明

本研究で考案した改良型の電子工学式非接触変位計を用いて、今まで測定されなかった横方向のせん断ひずみを求め、静的負荷を受けるCFRP積層材の横せん断特性を明らかにし、次に示す研究成果を得た。(1)一方向カーボン繊維強化プラスチック(CFRP)材の繊維配向角が変化した場合の横せん断弾性係数の実験値と計算値は良く一致し、これより0°材と90°材の横せん断弾性係数から、任意の繊維配向角を有する一方向CFRP材の横せん断弾性係数が算出できることを示した。(2)CFRP材を用いたクロスプライ材と疑似等方性材の横せん断弾性係数の実験値と積層理論による計算値は良く一致し、これにより積層理論を用いて、任意の積層構成を有するCFRP対称積層材の横せん断弾性係数が算出できることを明らかにした。(3)従来、横方向せん断強度だけはショートビーム実験により得られていたが、本研究で初めて繊維配向角の変化に対する横せん断破壊時のひずみの値を明らかにすることができた。(4)繊維配向角が増えるに従い破壊時の荷重は減少し、15°までは横せん断によって破壊し、40°以上の角度の場合は曲げによって破壊し、30°付近では両破壊モードが混在する。この結果は、破壊後の超音波探傷結果とも一致した。したがって、ショートビーム実験で求められるCFRP一方向材の横せん断強度は、配向角が30°以内に限定される。(5)CFRP材の繊維配向角が30°以上になると一方向材のクロスエラスティシティ効果によるねじり変形と曲げ変形の混合モードが大きくなる。このことは3次元有限要素法の解析結果とも一致し、繊維配向角が大きくなる場合に、ショートビーム法が適さないことが解析的にも明らかにされた。(6)従来使用されている積層材の横方向等方性の妥当性について、実験的な見地から初めて検討を加えた。今後は、CFRP材で得た知見をガラス繊維強化プラスチック(GFRP)材やアラミド繊維強化プラスチック(AFRP)材などで確認することと動的負荷の下での各種FRP材の横せん断特性を明らかにする。繊維強化プラスチック(FRP)複合材料は厚さ方向に積層されて使用される場合が最も多く、その場合の破壊の主要なモードは層と層が剥がれて壊れる層間破壊であるが、この厚さ方向の横せん断弾性係数や横せん断破壊ひずみは、実験の困難さのために、今まで求められていないのが現状である。本研究では、CFRP積層材の静的3点曲げショートビーム試験を行い、本研究で特別に考案された電子光学式非接触変位計を用いて、従来測定されることのなかった横せん断ひずみを負荷の初期から破壊まで求め、CFRP積層材の繊維配向角と横せん断弾性係数および横せん断破壊ひずみの関係を実験的に初めて明らかにした。また、実験結果と積層理論による解析結果との比較を行い、FRP積層材の横せん断弾性係数を求める試験法の妥当性およびFRP積層材の横方向等方性の仮定の妥当性を実験的に初めて検討した。さらに、繊維配向角によってFRP積層材の破壊がせん断破壊から曲げ破壊に移行することを超音波探傷及び3次元有限要素法の解析によって明らかにしている。以下、本研究で得た具体的な成果を箇条書きで記す。(1)従来垂直ひずみを精度良く実測するために用いられてきた電子光学式非接触変位計を、同一水平線上の2点の垂直変位を求められるように改良することによって、今まで測定されなかったCFRP積層材の厚さ方向の横せん断ひずみ求めることができた。(2)斜向一方向材の横せん断特性に与えるクロスエラスティシティ効果の影響を実験的に明らかにし、その影響を取り除いて、繊維配向角と横せん断係数や横腺断破壊ひずみとの関係を明らかにした。
電子サイクロトロン電流駆動を用いた新古典ティアリングモードの安定化

ベータ値の高いプラズマを定常的に維持するためには電磁流体力学的(MHD)不安定性を制御することが重要である。特に、新古典テアリング不安定性(Neoclassical Tearing Mode,NTM)はプラズマの到達ベータ値を制限させるので、それらの安定化が急務となっている。電子サイクロトロン(EC)波入射による電流駆動(ECCD)は局所的に電流駆動を行うことができる特徴を有しており、NTMを安定化する魅力的な手法と考えられている。本研究では,高β_pELMy H-modeプラズマにおいて発生するm=3/n=2及びm=2/n=1(mはポロイダルモード数、nはトロイダルモード数)のNTMを安定化する実験及びそのシミュレーションを行った。特に、高ベータプラズマの維持を目的としたNTMの制御実験及びスラブモデルを用いた磁気島近傍の電流分布解析を行った。OポイントではEC駆動電流が磁気島内に入ってゆくと、磁気島内の磁気面に沿って電流が平均化されるため、EC駆動電流密度のピーク値は磁気島外側の場合よりも低い。Oポイントでの電流値が元々の電流密度と同じになるのは磁気島中心と駆動電流ピークが一致したときである。この結果は、もしOポイントでの電流密度が重要な役割を果たすのであれば、駆動電流分布が磁気島と同程度であるときは駆動位置を十分に調整する必要があることを示唆している。また、m/n=2/1モードに必要なEC入射パワーの低減化を実験において進めた。ECパワーが減少するにつれて安定化効果は弱くなり、0.3MWで完全安定化が行えなくなり、閾値パワーは0.3MWから0.5MWの間にあった。NTM安定化に対して、ECトータル電流値に加えて電流分布の幅が重要である。基本波O-mode、第2高調波X-modeのどちらの場合でも、EC駆動電流密度はブートストラップ電流密度と同程度であり、安定化効果に対してEC駆動電流位置のずれは入射モードに依らず同様であった。経済性の高い核融合炉を実現するためにはベータ値の高いプラズマを安定に保持する必要がある。ベータ値の高いプラズマではMHD不安定性が発生しやすく、ベータ値の上昇を阻害する要因となっている。特に、新古典テアリング不安定性(Neoclassical Tearing Mode,NTM)はベータ値の低下を引き起こすため、高ベータトカマク装置においてベータ値の上限を決定する要因となっている。このため、NTM発生の物理機構の解明およびその制御手法の確立は、NTMを抑制し安定したプラズマを長時間維持するための核融合プラズマ研究における最重要課題の一つである。電子サイクロトロン電流駆動(ECCD)は非誘導電流を磁気島に局所的に駆動することができる長所があり、圧力・プラズマ電流分布の最適化手法とともにNTM安定化のために利用されている。本研究では、ECCDを用いてNTMの安定化を行い、高ベータプラズマの生成・保持を試みるとともに、磁気島の発生機構についての解明を行うことを目的としている。本年度は修正ラザフォード方程式を用いてNTMの発展・安定化を調べた。修正ラザフォード方程式には、(1)古典ティアリングパラメタ、(2)ブートストラップ電流、(3)分極電流、(4)Glasser-Green-Jonhson効果、(5)ECCD効果の項がある。本研究では、バックグラウンドの圧力・電流分布に磁気島構造を考慮に入れ、特に古典ティアリングパラメタ、ブートストラップ電流、分極電流によって3/2NTM安定化実験を説明できるかどうかを検証した。

フォッカープランクコード及びACCOMEコードによれば、パワー一回通過吸収効率は99%、磁場に平行な屈折率N_<11>は吸収位置において0.5-0.7、トータルEC駆動電流はECパワー3MWのとき約75kAであり、ピーク電流密度は0.3MA/m^2であった。この駆動電流密度値はブートストラップ電流密度に近く、ECCDによってブートストラップ電流の補償をすることができることを意味している。駆動電流密度分布は半値全幅Δr/a=0.06であり、トータルプラズマ電流に比べてEC駆動電流の割合は5%である。早期入射では実時間飽和期入射と異なり磁気島位置が特定できないため、実時間安定化よりもむしろ特定の位置に入射することにより、NTMの成長・発展の反応を探った。ベータ値の高いプラズマを定常的に維持するためには電磁流体力学的(MHD)不安定性を制御することが重要である。特に、新古典テアリング不安定性(Neoclassical Tearing Mode, NTM)はプラズマの到達ベータ値を制限させるので、その安定化が急務となっている。本研究では、JT-60UにおいてNTMの安定化を実験的に行い高ベータプラズマの長時間安定維持を試みた。高β_p ELMy H-modeプラズマにおいて発生したm=3/n=2及びm=2/n=1(mはポロイダルモード数、nはトロイダルモード数)のNTMを安定化する実験及びそのシミュレーションを行っている。間接的に3/2NTMを抑制する手法として、磁気島から外れた位置での電流分布または鋸歯状振動の制御を目的としてプラズマ中心領域にECCDを行い、3/2モードをプラズマ電流の10%程度の中心EC電流で抑制した。3/2モードの周波数は鋸波クラッシュによって変調されており、鋸波振動が3/2モードの時間発展に影響を与えている。鋸波振動と小振幅3/2NTMとの共存の可能性を示唆しており、NTM制御に向けた新しい運転シナリオを与えるものと期待される。磁気島へのECCDにより欠損した電流を補う手法として磁気島領域にECCDを行い、2/1NTMの完全安定化に成功したEC電流密度はブートストラップ電流密度の半分程度で十分であった。完全安定化はECCD位置の有理面からのずれが磁気島の半分程度内であれば完全安定化され、磁気島中心からのずれが磁気島幅程度になると安定化効果が弱まりモード振幅は増大する。また、スラブモデルを用いて磁気島が存在する場合のEC電流分布について評価した。磁気島電流分布は磁気島構造に合わせて、その分布形状が変わる。O-pointでの電流密度は変わらないものの、X-pointでの電流密度は磁気島幅に依存して大きく変化する。ECのパワー吸収分布がピークしたものとなっていてもX-pointでの電流密度は増加せず、この効果は磁気島幅よりと同程度になったときに現れる。磁気島幅が広くなると、電流密度は減少し平坦な分布となる結果が得られた。べータ値の高いプラズマを定常的に維持するためには電磁流体力学的(MHD)不安定性を制御することが重要である。特に、新古典テアリング不安定性(Neoclassical Tearing Mode, NTM)はプラズマの到達べータ値を制限させるので、それらの安定化が急務となっている。
ヒアルロン酸の変形性関節症に関する分子生物学的解析

ヒアルロン酸(HA)は関節軟骨の主要構成成分の一つで、関節機能の維持、恒常に重要な役割を果たしている。HA合成酵素であるHAS2は、軟骨におけるHA合成の中心的な役割を担う分子として知られる。変形性関節症(Osteoarthritis, OA)ではHAの減少や低分子化が認められ、HAがOAの発症と密接に関わっていることは間違いない。しかし、本邦ではHAは関節内注射として臨床ではよく使用されるが、欧米ではその効果については懐疑的で、2003年の米国整形外科学会(AAOS)は、OA治療に関する臨床診療ガイドライン改訂版ではHAを推奨しないと明記した。その理由の一つは科学的エビデンスに欠けるためである。したがって本研究はHAのOAに与える影響について科学的根拠を与える極めて重要な研究になりうる。申請者らは一貫して軟骨細胞外マトリックスの研究を行っており、これまで、軟骨でのプロテオグリカンとリンク蛋白の結合様式、軟骨での役割を明らかにしてきた。また、HAコンディショナルノックアウトマウスを作製し、発生時に置けるHAの役割を明らかにし、関節形成には必要不可欠であることを証明した。さらには脊椎、長管骨でのHAの役割についても詳細に解析を加え発表しており本研究を行うにあたり、同分野には極めて造詣が深く適任であると思われる。本研究では、その知見を踏まえ、ヒトのOA発症に及ぼすHAの役割について分子生物学的観点からメカニズムを解明しようとするものである。軟骨は細胞成分に乏しく、その90%は細胞外マトリックスによって構成される。細胞外マトリックスは二大構成成分であるコラーゲン繊維と、プロテオグリカン会合体で構成され、後者の主要構成成分の一つがヒアルロン酸(Hyaluronic Acid, HA)である。HAは、プロテオグリカンやリンク蛋白と結合し、関節軟骨の発達や機能維持に極めて重要な働きを演じている。HA合成酵素であるHAS2は、軟骨におけるHA合成の中心的な役割を担う分子として知られ、変形性関節症(Osteoarthritis, OA)ではHAの減少や低分子化が認められる。HAがOAの発症と密接に関わっていることは疑いの余地はない。しかし、本邦ではHAは関節内注射としてよく使用されるが、欧米ではその効果については懐疑的で、2003年の米国整形外科学会(AAOS)は、OA治療に関する臨床診療ガイドライン改訂版ではHAを推奨しないと明記した。本ラインでは自然発症型のOAを発症するかどうかを膝関節中心に解析する。解析は生後0日、4週齢、3ヶ月、6ヶ月、12ヶ月のマウスを使用して1組織染色、2免疫学的組織染色、3in situ hybridization(ISH)、4エックス線学的解析を行う。同時にCre誘導性のマウスにて時期特異的にHAをノックアウトし、時期特異的なHAの役割について検討を加える。膝関節を採取、ホルマリン固定後、0.5M EDTAにて脱灰処理を行う。その後パラフィン包埋を行い切片作製する。染色はHE染色、Safranin O/Fast Green染色で行う。免疫学的組織染色ではOAの初期では関節軟骨が肥大化することが知られているため、肥大化軟骨のマーカーであるCol10、Mmp13での免疫染色を行う。また、軟骨変性の程度を評価するためマトリックス分子であるHA、Col2、Aggrecanの染色を行い変性の程度を評価する。また、HAの欠損がマトリックス分解酵素であるADAMTS-4、-5の発現やLubricin(Prg4)の発現に影響しうるかどうかを検討する。以上の解析により、HAがOAの発症に関与することが判明した場合には、HA関節内投与の効果を検討する。また、自然発症型のOAが得られなかった場合には、運動負荷および半月板(+靭帯)切除モデルを用いてOAの発症に差異があるかどうかを検討する。

細胞外マトリックスは二大構成成分であるコラーゲン繊維と、プロテオグリカン会合体で構成され、後者の主要構成成分の一つがヒアルロン酸(Hyaluronic Acid, HA)である。HAは、プロテオグリカンやリンク蛋白と結合し、関節軟骨の発達や機能維持に極めて重要な働きを演じている。HA合成酵素であるHAS2は、軟骨におけるHA合成の中心的な役割を担う分子として知られ、変形性関節症(Osteoarthritis, OA)ではHAの減少や低分子化が認められる。HAがOAの発症と密接に関わっていることは疑いの余地はない。しかし、本邦ではHAは関節内注射としてよく使用されるが、欧米ではその効果については懐疑的で、2003年の米国整形外科学会(AAOS)は、OA治療に関する臨床診療ガイドライン改訂版ではHAを推奨しないと明記した。その理由の一つは科学的エビデンスに欠けるためである。本ラインでは自然発症型のOAを発症するかどうかを膝関節中心に解析する。解析は生後0日、4週齢、3ヶ月、6ヶ月、12ヶ月のマウスを使用して1組織染色、2免疫学的組織染色、3in situ hybridization(ISH)、4エックス線学的解析を行う。同時にCre誘導性のマウスにて時期特異的にHAをノックアウトし、時期特異的なHAの役割について検討を加える。膝関節を採取、ホルマリン固定後、0.5M EDTAにて脱灰処理を行う。その後パラフィン包埋を行い切片作製する。染色はHE染色、Safranin O/Fast Green染色で行う。免疫学的組織染色ではOAの初期では関節軟骨が肥大化することが知られているため、肥大化軟骨のマーカーであるCol10、Mmp13での免疫染色を行う。また、軟骨変性の程度を評価するためマトリックス分子であるHA、Col2、Aggrecanの染色を行い変性の程度を評価する。また、HAの欠損がマトリックス分解酵素であるADAMTS-4、-5の発現やLubricin(Prg4)の発現に影響しうるかどうかを検討する。以上の解析により、HAがOAの発症に関与することが判明した場合には、HA関節内投与の効果を検討する。また、自然発症型のOAが得られなかった場合には、運動負荷および半月板(+靭帯)切除モデルを用いてOAの発症に差異があるかどうかを検討する。
膵内分泌腫瘍におけるホルモン産出・分泌機構の検討

1)内分泌腫瘍におけるホルモン分泌機構の検討を行った。我々は以前インスリノーマ細胞が細胞外カルシウム濃度([Ca^<2+>]o)の上昇に反応して細胞質内カルシウム濃度([Ca^<2+>]i)が上昇しインスリンを分泌することを見いだしている。カルシウムにインスリノーマ細胞が反応することよりカルシウム感受性受容体(CaR)に着目、インスリノーマにおいてもCaRが存在することを電気生理学的手法、サザンブロット法、免疫染色により見いだした。ガストリノーマ、Vipoma、グルカゴノーマ、正常膵α、β細胞においてもCaRの発現を確認した。インスリノーマ、ガストリノーマ細胞、正常ラ島におけるCaRの機能について[Ca^<2+>]o負荷に対する[Ca^<2+>]iおよびホルモン分泌を測定することにより調べた。内分泌腫瘍細胞においては[Ca^<2+>]o刺激はPI-turnoverを介して[Ca^<2+>]iを濃度依存性に上昇させることを明らかとした。また、[Ca^<2+>]o刺激によるこれら膵内分泌腫瘍細胞からのホルモン分泌も確認した。しかしながら、ラットの正常ラ島を用いた実験ではこれらPI-turnoverを介した反応を認めなかった。膵内分泌腫瘍と正常ラ島のカルシウムに対する反応性の相違より、膵内分泌腫瘍のホルモン分泌機構にCaRが重要な役割を果たしていると考えられ今後さらなる検討を予定している。また、増殖因子であるベータセリンの内分泌腫瘍の増殖における意義に注目しており、腫瘍化との関係について検討をしている。CaRについても細胞の分化増殖に関係しているという報告もあり腫瘍化との関係について検討をしている。2)RT-PCRによりヒト正常胃G細胞、ガストリノーマにおいてmRNAレベルにおけるセクレチンレセプターの存在を確認した。現在抗体を作成中であり今後免疫染色による発現、局在等の検討を行う予定である。3)ヒト内分泌腫瘍細胞の長期保存、継代培養に関しては、予備実験の段階であるが膵ラ島をキトサンメッシュに封入しラット腹腔内で長期保存させることに成功したので現在本法を内分泌腫瘍細胞においても試みている。内分泌腫瘍におけるモルモン分泌機構をまずインスリノーマ細胞を用いて検討した。あらかじめ細胞内カルシウムプールを枯渇させておくと細胞外カルシウム濃度を上昇させてもインスリノーマ細胞からのインスリン放出は起こらず、また、電位依存性カルシウムチャンネル阻害剤は細胞外カルシウム濃度の上昇によるインスリン放出を抑制しなかった。このことよりインスリノーマ細胞が細胞外カルシウム濃度の上昇に反応して、細胞内カルシウムプールからのカルシウムの動員によりインスリンを分泌する可能性が考えられた。副甲状腺の濾胞細胞上に新しいcalcium-sensing receptorの存在することが最近報告されたが、我々は、ヒトインスリノーマ細胞にもそれに類似したカルシウム感受性受容体の存在することをSouthern blot法により明らかにした。さらに、ガストリノーマ細胞においても同様の検討をおこない、ガストリノーマ細胞にも高頻度にカルシウム感受性受容体の存在していることを確認している。上記の検討と平行し、我々は内分泌腫瘍細胞株の樹立をめざしている。まず,ヒトのガストリノーマ組織をヌードマウスの皮下に移植し観察を続けたとろこ、一匹において移植後約8週間で頬部に転移と考えられる充実性の腫瘤を形成した。現在、この腫瘤の詳細を検討中である。また、最近新たに発見された増殖因子であるベータセルリンの、内分泌腫瘍の増殖における意義に注目している。

ベータセルリンはラ島内に存在することが報告されており、内分泌腫瘍組織におけるベータセルリンの存在を免疫組織染色法およびNorthern blot法により検索中である。1)膵内分泌腫瘍であるインスリノーマにおいて副甲状腺と同様にカルシウム感受性受容体(CaR)が存在することを電気生理学的手法,サザンプロット法により見出したことを報告しているが,これに引き続き膵内分泌腫瘍組織におけるCaRの発現を蛋白レベルにおいて調べた.免疫染色,ウエスタンプロット法によりヒトインスリノーマ,ガストリノーマ,Vipomaの各細胞においてCaRの発現を確認した.またこのCaRは細胞膜に局在していることも明らかにした.現在正常膵α,β細胞,膵癌細胞株におけるCaRの発現を調べている.一方,インスリノーマ,ガストリノーマ細胞におけるCaRの機能について細胞内カルシウム濃度を測定することにより調べた.高濃度の細胞外カルシウムは細胞内カルシウム濃度を濃度依存性に上昇させたがこの反応はPl turnoverをワートマニンでブロックしたときにはみられなかった.しかしながらプロテインキナーゼCの阻害剤によってはブロックされなかった.高濃度のニッケル,コバルト等の陽イオン刺激においても細胞内カルシウム濃度が上昇することを見出しCaRがカルシウムのみならず他の陽イオン変化も感知することを見出した.2)ガストリノーマにおけるセクレチンレセブターの存在を調べるためプローベを作成しRT-PCRを行いヒト正常胃G細胞,ガストリノーマにおいてmRNAレベルにてその存在を確認した.3)ヒト内分泌腫瘍細胞の長期保存,維代培養に関してヌードマウス皮下に腫瘍を移植し継代する事を目指している.最近ヌードマウス皮下に血管新生因子を前投与することにより正常膵ラ氏島の長期保存に成功したので本法を内分泌腫瘍移植の際に試みている.1)ヒト膵内分泌腫瘍において副甲状腺と同様にカルシウム感受性受容体(CaR)が細胞膜上に存在することを電気生理学的手法,サザンブロット法,免疫染色,ウエスタンブロット法により見出したことを報告しているが,これに引き続き正常膵α,β細胞,膵癌細胞株におけるCaRの発現を調べた.当科で樹立した膵癌細胞株6株を用いて免疫染色したがCaRの発現は認めなかった.一方,ヒト,ラット膵組織においては免疫染色においてCaRの発現を認めた.二重染色することにより膵ラ島のみにCaRが局在していることも明らかにした.またラット膵β細胞を分離しカルシウム刺激による細胞内カルシウム濃度変化やインスリン分泌量を測定した.高濃度の細胞外カルシウムは細胞内カルシウム濃度やインスリン分泌量を濃度依存性に上昇させたがこの反応は高濃度のニッケル,コバルト等の陽イオン刺激においても観察されCaRがカルシウムのみならず他の陽イオン変化も感知することを見いだした.2)RT-PCRによりヒト正常胃G細胞,ガストリノーマにおいてmRNAレベルにおけるセクレチンレセプターの存在を確認した.
韓国における輸出自由地域の形成と日本の線維産業移転

本研究では、韓国で急速な経済成長が始まる一方で、日本では繊維不況が生じる時期におこった韓国における輸出自由地域の形成と日本の繊維産業移転を調査した。調査は、基本的には各種文書資料の収集分析と面接調査によった。まず、当該年代における日本の繊維産業の移転状況、日本及び韓国の繊維産業の生産量の変遷を把握すべく資料を収集した。特に、日本から韓国に移転した企業(具体的には大阪府下の企業)の動向について追い、日本の中央政府・地方政府(具体的には大阪府)及び韓国政府から移転に際してコスト負担やサンクションがなかったかを調査した。第2に、日韓中央政府間で焦点となっていた日韓基本条約締結の際の対日請求権に基づく援助・借款がどのように韓国側で使用されたかを調べた。この資金の多くは基礎的産業育成のための投資にまわっていたことが明らかになったが、それは大まかな概略だけであり、必要となるデータを十分とるためには日本国内では限界があった。第3に、日本から韓国への移転をおこなった企業を調べ、日本及び韓国の中央・地方政府が移転に際しどのような対応をとったのかを当時の企業トップに聞き取り調査をしようとしたが、実際には当時の関係者を捕まえることは困難で、通信会社の記者にインタヴューするにとどまった。最後に、企業の移転元である日本の地方政府が、移転に際し失業等のコストを埋めるための対応に関する資料を収集した。全体として、当該年度中は関係資料の収集に終始し、その分析が不十分であった。また、韓国側の資料を収集するためには日本国内では限界があり、韓国での収集をおこなわねばならない。これらがこの研究をまとめる上で今後の課題として残っている。
圧電体粒子を分散した機能性バイオセラミックスの開発

本研究ではコラーゲンの10倍100倍の圧電定数を持つ無機粒子を分散した複合水酸アパタイトセラミックスを合成し、応力が加わったときに微小な電流を生ずる機能性バイオセラミックスの開発を検討した。この3年間の研究実績をまとめると以下のようになる。1.強誘電体(チタン酸バリウム)粒子と水酸アパタイト粒子をそれぞれオートクレーブで合成し、種々の温度で強誘電体粒子と水酸アパタイトの間の反応性を明らかにした。2.チタン酸バリウム粒子を水酸アパタイト母相に分散したコンポジットセラミックスを焼結し、800°C以下で合成し、微構造・相・組成について検討した。チタン酸バリウムの粒径を変化させ、その際の緻密化挙動・反応性そして電気的性質を測定した。3.空気中で、ダイヤモンド圧子押し込みに法により応力印加をした際に発生する電気信号の解析を行い、機械信号から電気信号への変換メカニズムを分散粒子の電気機械物性の観点から明らかにした。4.チタン酸バリウムセラミックスと水酸アパタイトセラミックスをそれぞれ別個に合成し、さらにそれを高温で張り合わせた層状構造を作成した。界面における反応等を詳細に検討した。5.擬似体液中にコンポジットを浸漬し、その周囲に生成したアパタイト相(人工骨に近似的に相当)の状態観察から生体活性を問接的に評価した。6.擬似体液中でダイヤモンド圧子押し込みに法により応力印加をした際に発生する電気信号の解析を行い、神経回路接続を仮定したときの電気信号の減衰挙動を検討した。このうち4.層状構造と6.神経回路接続に関する研究は現在、続行中である。水酸アパタイト(Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2、以下HAp)は生体硬組織を構成する主成分であり、組織適合性に優れ、骨や歯と直接強固に結合するという性質から人工歯根や骨充填剤などのインプラント材料として注目されている。しかし、HAp単相をインプラントした場合、インプラント材の周囲の天然骨の成長が遅いということが実用上の最大の障害になっている。一方、天然骨は有機物であるコラーゲンとの複合材料であり、圧電性を持つコラーゲンに外部応力が加わったときに生ずる微小な電流が、近傍の神経終末を通じ、造骨シグナルを調節機構に伝え、最終的に骨を成長する方向へ作用する。そこで、HAp周囲の低い成長速度を向上するために、本研究はコラーゲンの10倍100倍の圧電定数を持つ無機粒子を分散した複合HApセラミックスを合成する。そして、応力が加わったときに微小な電流を生ずる機能性バイオセラミックスの開発を目的とする。本年度の研究成果は以下の通りである。強誘電体粒子と水酸アパタイト粒子をオートクレーブで合成した。微粒子の大きさはそれぞれ1μm程度である。種々の温度で強誘電体粒子と水酸アパタイトの間の反応性を調べた。その結果チタン酸バリウムの場合バリウムが水酸アパタイトに置換固溶するため、処理温度が約800°C以上の場合、著しく分解することがわかった。一方、ニオブ酸リチウムの場合、1000°Cまで熱処理をしてもそのような分解は見られなかった。3)キュリー点が80°C180°Cのチタン酸バリウムと水酸アパタイトのコンポジットセラミックスを焼結し、800以下で合成し、微構造・相・組成について検討した。その結果、最適な緻密化温度を決定しつつある。チタン酸バリウムの粒径を110100μmと変化させ、その際の緻密化挙動・反応性そして電気的性質を測定しつつある。この結果は次年度以降にまとめて報告する。

本研究はコラーゲンの10倍100倍の圧電定数を持つ無機粒子を分散した複合HApセラミックスを合成し、応力が加わったときに微小な電流を生ずる機能性バイオセラミックスの開発を目的とする。これまでの2年間での研究実績は以下のとおりである。1)強誘電体粒子と水酸アパタイト粒子をオートクレーブで合成し、種々の温度で強誘電体粒子と水酸アパタイトの間の反応性を明らかにした。2)ニオブ酸リチウムの場合、1000°Cまで熱処理をしても分解は見られなかった。3)キュリー点が80°C180°Cのチタン酸バリウムと水酸アパタイトのコンポジットセラミックスを焼結し、800以下で合成し、微構造・相・組成について検討した。チタン酸バリウムの粒径を変化させ、その際の緻密化挙動・反応性そして電気的性質を測定した。4)圧電体粒子(水晶)と水酸アパタイト粒子のコンポジットをさらに合成した。5)空気中で、圧縮試験と曲げ試験を行い、その際に発生する電気信号の解析を行い、機板信号→電気信号変換メカニズムを分散粒子の電気機械物性の観点から明らかにした。6)擬似体液中にコンポジットを浸漬し、その周囲に生成したアパタイト相(人工骨に近似的に相当)の状態観察から生体活性を間接的に評価した。現在、擬似体液中で、圧縮試験と曲げ試験を行い、その際に発生する電気信号の解析を行い、神経回路接続を仮定したときの電気信号の減衰挙動を検討中である。本研究ではコラーゲンの10倍100倍の圧電定数を持つ無機粒子を分散した複合水酸アパタイトセラミックスを合成し、応力が加わったときに微小な電流を生ずる機能性バイオセラミックスの開発を検討した。この1年間の研究実績をまとめると以下のようになる。1)擬似体液中にコンポジットを浸漬し、その周囲に生成したアパタイト相(人工骨に近似的に相当)の状態観察から生体活性を間接的に評価した。セラミックスを擬似体液に浸漬すると、約1週間後からセラミックス表面に炭酸イオンを多く含有したアパタイト層が形成される。またコンポジット化に用いる粒子は、それ自身生体不活性なものであっても、擬似体液に浸漬させることによって表面にアパタイトが形成される。このようにコンポジットセラミックスは単相の水酸アパタイトセラミックスに及ばないものの、十分な親和性を保持していることがわかった。2)チタン酸バリウムと水酸アパタイト2相の界面に着目し、2相の層状構造からなるセラミックスを作製し、その微構造を詳細に透過型電子顕微鏡等で観察した。2相間の反応性に及ぼす化学量論性について固体化学的な観点から引き続き検討している。3)擬似体液中でダイヤモンド圧子押し込みに法により応力印加をした際に発生する電気信号の解析を行い、神経回路接続を仮定したときの電気信号の減衰挙動を検討した。このうち神経回路接続に関する研究は引き続いておこなっている。4)成果をまとめ、原著論文として投稿した。
低原子価ルテニウム錯体を用いる触媒反応の設計と開発

ルテニウム錯体は-2価から8価までの幅広い原子価をとることができ,さらに酸素原子や窒素原子に対して非常に強い親和力を有していることから,低原子価ルテニウム錯体を用いる触媒反応では多様な反応性が期待される.申請者らは0価あるいは2価の低原子価ルテニウム錯体に特異的な触媒反応の開発を目的として検討を重ね,以下に示す3種の新規触媒反応を開発した.1)チトクロムP-450型の酸化反応.2)ルテニウム錯体のルイス酸性を利用したニトリルの変換反応.3)ニトリルのα位のC-H結合の活性化.1)ルテニウム錯体触媒存在下第3メチルアミンをt-BuOOHで酸化すると、相当するα-t-ブチルジオキシアミンを効率良く与える.反応機構に関する検討から,本反応はチトクロムP-450類似のオキソルテニウム錯体を鍵中間体とする機構で進行していることを明かにした.ルテニウム錯体存在下,アミドやラクタムを過酸化物で酸化すると,同様にα位が選択的に酸化された生成物を与える.β-ラクタムの過酢酸酸化では,カルバペネム系抗生物質の重要な合成中間体となるα-アセトキシ-β-ラクタムが得られる.この酸化触媒系を用いると炭化水素の直接酸化を行うことができる.2)ニトリルの水和反応は,ルテニウム錯体触媒存在下,中性条件下で当量の水を用いることにより効率良く行える.この原理を拡張すると新しいニトリルの触媒的な変換反応が可能となる。ニトリルとアミンの縮合反応はルテニウム錯体触媒存在下,2当量の水で効率良く進行し,相当するアミドを与える。本反応はポリアミド合成にも利用できる。3)ルテニウム錯体触媒存在下,中性条件下でニトリルとカルボニル化合物とのアルドール型反応が効率良く進行する.同様の中性条件下,ニトリルは電子供与性置換基をもつオレフィンと反応し、相当するマイケル付加物を効率良く与える.ルテニウム錯体は-2価から8価までの幅広い原子価をとることができ,さらに酸素原子や窒素原子に対して非常に強い親和力を有していることから,低原子価ルテニウム錯体を用いる触媒反応では多様な反応性が期待される.申請者らは0価あるいは2価の低原子価ルテニウム錯体に特異的な触媒反応の開発を目的として検討を重ね,以下に示す3種の新規触媒反応を開発した.1)チトクロムP-450型の酸化反応.2)ルテニウム錯体のルイス酸性を利用したニトリルの変換反応.3)ニトリルのα位のC-H結合の活性化.1)ルテニウム錯体触媒存在下第3メチルアミンをt-BuOOHで酸化すると、相当するα-t-ブチルジオキシアミンを効率良く与える.反応機構に関する検討から,本反応はチトクロムP-450類似のオキソルテニウム錯体を鍵中間体とする機構で進行していることを明かにした.ルテニウム錯体存在下,アミドやラクタムを過酸化物で酸化すると,同様にα位が選択的に酸化された生成物を与える.β-ラクタムの過酢酸酸化では,カルバペネム系抗生物質の重要な合成中間体となるα-アセトキシ-β-ラクタムが得られる.この酸化触媒系を用いると炭化水素の直接酸化を行うことができる.2)ニトリルの水和反応は,ルテニウム錯体触媒存在下,中性条件下で当量の水を用いることにより効率良く行える.この原理を拡張すると新しいニトリルの触媒的な変換反応が可能となる。3)ルテニウム錯体触媒存在下,中性条件下でニトリルとカルボニル化合物とのアルドール型反応が効率良く進行する.同様の中性条件下,ニトリルは電子供与性置換基をもつオレフィンと反応し、相当するマイケル付加物を効率良く与える.申請者は0価あるいは2価の低原子価ルテニウム錯体に特異的な触媒反応の開発を目的として検討を重ねた.特に今年度は低原子価ルテニウム錯体から生成すると考えられるルテニウムオキソ錯体およびルテニウムヒドロペルオキソ錯体を反応活性種とする新しい触媒的酸化反応の開発について重点的に検討した.1.2価ルテニウムホスフィン錯体を触媒とする第3ブチルヒドロペルオキシドを用いる酸化反応により,第3アミン,アミドあるいはウレタンのα位に選択的に第3ブチルジオキシ基を導入する新しい触媒的酸化反応を開発した.この反応の活性種はルテニウムオキソ錯体であると考えられるが,反応中間体の捕獲・確認には成功していない.この反応における反応活性種の確認および反応機構の解明に関してはさらに検討する必要がある.2.フラビン酵素のモデル化合物であるフラビンヒドロペルオキシドを用いる触媒的酸化反応について検討し,再酸化剤として過酸化水素を用いるとアミンあるいはスルフィドが触媒的に酸化され,それぞれ相当するニトロンあるいはスルホキシドへと変換される新しい触媒反応を見いだした.3.ルテニウム錯体触媒を用いるニトリルとカルボニル化合物との反応により,ニトリルのα位の炭素ー水素結合が選択的に活性化され,中性条件下でアルド-ル型の反応が進行することを見いだした.

この反応において中間体の単離を試みたが,現在のところ反応活性種の確認には成功していない.本反応の反応機構の解明に関しては,さらに検討を要する.申請者らは0価あるいは2価の低原子価ルテニウム錯体に特異な触媒反応の開発を目的として検討を重ねた.その中でも特に,低原子価ルテニウム錯体から生成すると考えられるオキソルテニウム錯体を反応活性種とする新しい触媒的酸化反応の開発について重点的に検討した.1.ルテニウム錯体を触媒とする,過酢酸による酸化反応により,βーラクタム等のアミド化合物のα位に選択的にアセチル基等の置換基を導入する新しい触媒反応を開発した.また同様の触媒的酸化反応が,ルテニウムと同族の遷移金属であるオスミウムを触媒として用いた場合も,効率よく進行することを明らかにした.これらの反応の活性種はいずれも金属オキソ錯体であると考えられる.2.上記1のルテニウム錯体を用いる酸化的触媒反応において,過酢酸等の過酸化物を用いることなく,反応活性種であるルテニウムオキソ中間体を生成する方法について検討し,ルテニウムを触媒とする,分子状酸素およびアルデヒドによるアミド化合物のα位の選択的酸化反応を開発した.3.ルテニウム錯体を触媒とする,第3ブチルヒドロペルオキシドによる酸化反応では,α位に第3ブチルジオキシ基の導入されたアミン,イミドあるいはアミドを合成できる.これらのα置換含窒素化合物をルイス酸で処理すると,第3ブチルジオキシ基が脱離してイミニウムイオン中間体を生成し,炭素求核剤を窒素のα位に導入できることを見いだした.この反応によりアミンあるいはアミドのα位への選択的な炭素ー炭素結合生成が可能となる.申請者らは0価あるいは2価の低原子価ルテニウム錯体に特異な触媒反応の開発を目的として検討を重ねた。その中でも特に,低原子価ルテニウム錯体から生成すると考えられるオキソルテニウム錯体およびヒドロペルオキソ錯体を反応活性種とする新しい触媒的酸化反応の開発について重点的に検討した。また既に開発している触媒的酸化反応の有機合成への応用についても併せて検討した。1.2価ルテニウム錯体を触媒とする第3アミンの第3ブチルヒドロペルオキシドによる酸化では,アミンのa位第3ブチルジオキシ基が選択的に導入されることを既に見い出している。同様の酸化反応をメタノール中で過酸化水素を酸化剤に用いて行うと,アミンのa位にメトキシ基が選択的に導入されることを見い出した。これらの酸化反応は,ルテニウムオキソ活性種がアミンのa位の炭素-水素結合を選択的に活性化し,生成したイミニウムイオン中間体への求核剤の攻撃により進行することを明らかにした。2.上記の酸化反応を拡長し,オレフィンの酸化について検討したところ,ルテニウム錯体を触媒として過酢酸を酸化剤に用いると,オレフィンからa-ケートルが選択的に得られることを見い出した。本反応はオレフィンからジオールやエポキシドを生成する従来の酸化反応とは異なり,ルテニウムオキソ中間体に特異的な反応である。3.上記1の酸化反応がアルカンの酸化に適用できることを明かにした。さらに検討を重ねたところ,アルデヒド存在下,ルテニウムあるいは鉄を触媒とする酸素酸化により,アルカンが効率良く相当するアルコールやケトンに酸化されることを見い出した。
神経疾患関連酵素の代謝解析にむけた核磁気共鳴プローブの開発

本年度は、申請者らが本研究課題において開発したNMR分子プローブ(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12398-12401)を生体内反応解析へ応用する目的で、プローブ分子の細胞特異的輸送技術の開発を行った。以下にその概要を記載する。1、プローブ分子の生体内反応解析に向けた検討:開発したプローブ分子を用いた細胞選択的代謝解析のため、標的分子に特異的に結合する機能性核酸、核酸アプタマーに着目した。申請者らはこれまでに、細胞表層に存在するタンパク質を認識する核酸アプタマーを用いることで、モデルプローブ分子(蛍光色素)に標的細胞特異的な認識能力を付与することに成功した。一方で、生体環境での応用という観点から、親和性の向上が求められることが示唆された。そこで、機能性核酸の進化工学的手法であるSELEX法を適用することにより核酸アプタマーの親和性を向上することを試みた。その結果、従来の核酸アプタマーを上回る親和性を持つ核酸配列の特定に成功した。実際に、in vitro試験および生細胞を用いた試験によって、本核酸アプタマーが機能することが確認されており、生体内での反応解析に向けた有望なターゲティング分子を得ることに成功した。2、機能性核酸材料による細胞機能制御:申請者らは、本研究課題の進行に際し、前述の核酸アプタマーが標的タンパク質と結合することにより、標的タンパク質の活性を制御することを見出した。本アプタマーの標的タンパク質は、がん細胞の転移能の発現に重要な役割を果たすことが知られていたため、詳細な解析を行った。in vitro試験および生細胞を用いた試験によって、本アプタマーががん細胞の遊走を制御することが見出され、がん治療の新たな分子プラットフォームとなり得ることが示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、本研究の目的である『生体内での神経伝達物質代謝解析』を実現するため、これまでに我々が開発した核磁気共鳴プローブ分子を用いた生体試料中での神経伝達物質代謝解析を進めた。具体的には下記に報告する通り、神経伝達物質代謝解析および、神経疾患治療薬のスクリーニングを実施した。本年度得られた成果は新規神経疾患治療薬の開発に貢献することが期待される。(1)生体試料中での神経伝達物質代謝解析観測する代謝反応としては神経伝達物質の一種であるドーパミンが、神経疾患関連酵素であるモノアミン酸化酵素(MAO)によって酸化を受ける反応である。本反応は予てよりパーキンソン病、うつ病などの疾患との関連が指摘されており、注目を集めている反応である。まず、一般的な核磁気共鳴技術(1H NMR解析)でのドーパミン代謝反応のマウス組織破砕液中での検出を試みた。この場合生体成分からのバックグラウンドシグナルによって、ドーパミン代謝反応の検出を行うのは不可能であった。一方で、本核磁気共鳴プローブを用い、多重共鳴測定を行うことで前述のようなバックグラウンドシグナルは完全に抑制され、標的とするドーパミン代謝反応の高選択的な検出に成功した。本結果は、本核磁気共鳴プローブ分子の生体内反応解析への応用可能性を強く支持するものである。(2)生体試料中での神経疾患治療薬スクリーニング上記のように生体試料での神経伝達物質代謝解析が実現可能となったため、生体試料中での神経疾患治療薬のスクリーニングを試みた。本研究ではモデル系として既知のドーパミン代謝阻害剤であるクロルギリン誘導体のマウス組織破砕液中での薬効を評価した。その結果、既知の阻害剤を上回る高い阻害能を示すクロルギリン誘導体の探索に成功した。この結果から本核磁気共鳴プローブ分子を用いることで、生体試料中での神経疾患治療薬のスクリーニング・薬効評価を行うことが可能であると実証された。【本年度の研究内容とその成果】我々は次世代の非侵襲的・高選択的な神経疾患診断技術の開発にむけ、生物個体内における代謝反応解析を実現することを目標として本研究課題を進行している。現状、前年度までに開発された核磁気共鳴プローブ分子は、それ自身のみで生体内における診断部位まで到達することは困難であると示唆された。そこで本年度は下記に報告する通り、「標的細胞特異的なプローブ分子の送達」を実現する機能性材料の探索、を主要な研究課題とした。本課題を克服することで従来の「試験管内での代謝解析」から、体内の「どこで」・「どの程度」代謝反応が進行しているかを「ありのまま」解析する技術を提供する一助となることが期待される。以下に具体的な研究実績を報告する。【研究実績:標的細胞特異的なプローブ分子の送達を実現する機能性材料の探索】プローブ分子の標的細胞への送達を行うための機能性生体材料として我々は核酸アプタマーに着目した。核酸アプタマーとは標的分子に特異的に結合することができる核酸配列を指す。送達モデル系として、ヒト由来細胞株SNU-5を標的細胞と定め、その細胞膜上に発現するc-Metタンパク質を標的とする核酸アプタマーの利用を検討した。具体的には核酸アプタマー上へ蛍光色素を修飾し、プローブ分子のモデル分子として、細胞への送達量を評価した。その結果、c-Metタンパク質を発現するSNU-5細胞に対して選択的にモデル分子を送達することに成功した。

以上の通り、当該年度においてはプローブ分子の標的細胞特異的な送達を実現する、分子設計を確立することに設計した。今後、生体内における代謝反応解析を実現するための方法論の一つとして貢献することが期待される。本年度は、申請者らが本研究課題において開発したNMR分子プローブ(J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12398-12401)を生体内反応解析へ応用する目的で、プローブ分子の細胞特異的輸送技術の開発を行った。以下にその概要を記載する。1、プローブ分子の生体内反応解析に向けた検討:開発したプローブ分子を用いた細胞選択的代謝解析のため、標的分子に特異的に結合する機能性核酸、核酸アプタマーに着目した。申請者らはこれまでに、細胞表層に存在するタンパク質を認識する核酸アプタマーを用いることで、モデルプローブ分子(蛍光色素)に標的細胞特異的な認識能力を付与することに成功した。一方で、生体環境での応用という観点から、親和性の向上が求められることが示唆された。そこで、機能性核酸の進化工学的手法であるSELEX法を適用することにより核酸アプタマーの親和性を向上することを試みた。その結果、従来の核酸アプタマーを上回る親和性を持つ核酸配列の特定に成功した。実際に、in vitro試験および生細胞を用いた試験によって、本核酸アプタマーが機能することが確認されており、生体内での反応解析に向けた有望なターゲティング分子を得ることに成功した。2、機能性核酸材料による細胞機能制御:申請者らは、本研究課題の進行に際し、前述の核酸アプタマーが標的タンパク質と結合することにより、標的タンパク質の活性を制御することを見出した。本アプタマーの標的タンパク質は、がん細胞の転移能の発現に重要な役割を果たすことが知られていたため、詳細な解析を行った。in vitro試験および生細胞を用いた試験によって、本アプタマーががん細胞の遊走を制御することが見出され、がん治療の新たな分子プラットフォームとなり得ることが示された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は当初の研究計画通り、神経伝達物質の代謝解析にむけた核磁気共鳴プローブ分子の開発を進めた。具体的には開発された核磁気共鳴プローブ分子が生体試料中での神経伝達物質の代謝解析へと応用できることを見いだし、新規神経疾患治療薬のスクリーニング系を確立することに成功した。上記の成果はアメリカ化学会のトップジャーナルであるJ,Am.Chem,Soc.誌に投稿され、平成24年7月に掲載された。今後、本年度で得られた知見により生体での神経伝達物質の代謝解析が実現されることが期待される。当該年度において計画されていた「標的細胞特異的なプローブ分子の送達」に対しては、プローブ分子の分子設計に置ける試行錯誤が予想された。しかしながら、核酸アプタマーという細胞特異的認識能を持つ生体材料を利用することでプローブ分子の分子構造を保存したまま、標的細胞に対する送達を実現することができた。このようなアプローチによって当初の研究計画より速やかに研究を進行することができた。今後、本核磁気共鳴プローブ分子を用いた生体内での代謝反応解析を試みる予定である。
切除後の臓器再生を誘導する新規足場素材の開発

ブタ部分切除肝断端への無細胞化した臓器骨格素材の縫着および経時的組織評価について研究を行った。我々はブタにまず肝部分切除を実施し、別のブタ由来の肝臓を無細胞化処理した後、切除断面に縫合接着し、day7、28で評価を行なった。その結果、特に血管内皮細胞の浸潤・生着と内皮細胞に裏打ちされた脈管構造内に血流が開通し、並びに胆管上皮細胞に裏打ちされた胆管様構造物の形成を認め、また未熟なマーカー陽性細胞が多数観察された。これは無細胞臓器骨格内に生体内の細胞が遊走・生着し、新たな組織が再生する可能性を示している。この準備実験結果をふまえ、ブタ肝部分切除後の離断面への臓器骨格の縫合接着、および臓器骨格の化学架橋の効果を、脈管再生・開通と多様な細胞浸潤をもって再現性を認めるかどうか、また臓器骨格が形態維持可能かどうかを複数の個体において確認した。ブタの肝部分切除断面において、無細胞化した臓器骨格および肝実質にどのような組織学的・形態的変化がみられるかを観察するため、観察期間をday7、day28に設定し、コントロール群と移植群2例ずつ、計8例を作成して検証した。準備実験と同様にday 28には臓器骨格内に血管内皮細胞、胆管上皮細胞を認めた。また、準備実験と比較し臓器骨格の萎縮は軽減され、化学架橋の効果が確認された。当初の予定通りの進捗している。無細胞化臓器骨格内に様々な細胞が遊走し、一部での脈管構造の再生がなされていることが確認されたが、臓器骨格を構成する蛋白質の内訳やその中でも細胞遊走に寄与する蛋白質は未だ同定されていない。そこで無細胞化臓器骨格をトリプシン分解したのち、本学の共同利用研究室で使用できるLC-MS/MSによる蛋白質解析を行うことにより構成蛋白を同定し、細胞親和性・組織適合性の根拠を示す。臓器骨格は主にコラーゲンにより構成されることが予想され、微量蛋白質の同定が困難な場合には無細胞化処理を行う前の肝と無細胞化を行った際の排液を解析することにより解析・同定を行うことも検討する。また、ブタ60%肝切除モデルへの無細胞化臓器骨格の肝切除面縫着による肝再生への影響の評価として申請者のグループが確立した60%肝切除モデルおよびその切除面に一致した臓器骨格を作成するためのシステムを用いて、肝再生刺激が強いことが予想される大肝切除後の肝離断面に細胞骨格を縫着し、細胞浸潤や脈管再生の程度の違いについて検討を加えることを計画している。作成した無細胞化臓器骨格を60%肝切除を施行したブタ肝切除断端に縫着して閉腹しday14まで2日ごとに血清学的肝機能・肝細胞増殖因子(HGF)値の評価を経時的に行う。Day28にブタを犠牲死させて残肝を摘出し、実際の肝体積・重量の変化、細胞外マトリックス骨格の組織学的・形態学的変化、細胞浸潤の程度や種類、組織再生関連の細胞マーカーの検索、肝切ブタ部分切除肝断端への無細胞化した臓器骨格素材の縫着および経時的組織評価について研究を行った。

また、ブタ60%肝切除モデルへの無細胞化臓器骨格の肝切除面縫着による肝再生への影響の評価として申請者のグループが確立した60%肝切除モデルおよびその切除面に一致した臓器骨格を作成するためのシステムを用いて、肝再生刺激が強いことが予想される大肝切除後の肝離断面に細胞骨格を縫着し、細胞浸潤や脈管再生の程度の違いについて検討を加えることを計画している。作成した無細胞化臓器骨格を60%肝切除を施行したブタ肝切除断端に縫着して閉腹しday14まで2日ごとに血清学的肝機能・肝細胞増殖因子(HGF)値の評価を経時的に行う。Day28にブタを犠牲死させて残肝を摘出し、実際の肝体積・重量の変化、細胞外マトリックス骨格の組織学的・形態学的変化、細胞浸潤の程度や種類、組織再生関連の細胞マーカーの検索、肝切実験補助としての人件費が予定外に生じた。
一酸化炭素を利用した新規不安定化学種発生法

一酸化炭素の利用は、有機合成化学のみならず有機工業化学においても重要な研究課題の一つであり、我々は一酸化炭素の利用を目的とし研究を行ってきた。その結果、種々の有機化合物のカルボニル化ならびに還元反応をセレン触媒が著しく促進することを見い出した。それらの研究を通して、一酸化炭素と芳香族ニトロ化合物の反応をアルコール溶媒中、触媒量のセレン存在下行うとカルバミン酸エステルがほぼ定量的に得られることを見い出した。これらの反応では、一酸化炭素とセレンが反応し系中で発生したセレン化カルボニルにより芳香族ニトロ化合物がまず還元され、系中でナイトレン種が発生し、ナイトレンがまず一酸化炭素と反応しイソシアネートを生成し、さらにアルコールと反応することでカルバミン酸エステルを与えたものと考察した。そこで系中で発生したナイトレン種の分子内での捕捉を目的とし、o位にビニルならびにジアシルアミノ基を有するo-二置換ニトロベンゼン誘導体と一酸化炭素の反応を触媒量のセレン存在下検討した。その結果、セレン触媒存在下、o-ニトロスチレン誘導体と一酸化炭素の反応では、系中で生成したナイトレン種のo位のsp^2炭素-水素結合への挿入が効率良く進行し、有機工業化学の重要な合成中間体であるインドールが収率良く得られることが明らかとなった。またo-ニトロベンゾイルアミドとの反応では、アルカロイド合成の合成中間体である4(3H)-キナゾリノン誘導体が収率良く得られることも合わせて見い出した。このようにセレン触媒存在下、種々のニトロ化合物と一酸化炭素の反応が種々の含へテロ環化合物の簡便かつ効率良い合成法となることを明らかとした。一酸化炭素の高効率的利用法の開発は有機合成化学および有機工業化学における最も重要な研究課題の一つである。一方、不安定化学種は、有機合成化学における有用な合成手法を与える反応種として多くの研究がなされている。しかし不安定化学種の発生法が極めて限定され、さらにその高い反応性のため反応の制御が困難である場合も多く、効率良く不安定化学種を有機合成に利用した例は比較的限られている。そこで本研究では一酸化炭素-へテロ原子化合物反応系を不安定化学種の新規発生法の一つとしてとらえ、種々の有機化合物を共存させ反応を行うことで、不安定化学種の新規発生法としての一酸化炭素-へテロ原子化合物反応系の利用の可能性を探ると共に、本方法で発生させた不安定化学種をkey speciesとする新規合成反応の開拓を目的として検討した。その結果、三級アミン存在下、セレンを触媒とし、o-ニトロスチルベンと一酸化炭素の反応を行うと、工業的にも有用な化合物であるインドール誘導体が収率良く得られ、また種々の置換基を有するインドールの合成にも応用可能であることから、インドールの新しい合成法として利用可能であることを明らかとした。またこの反応は、一酸化炭素とセレンが反応することで系中で生成したセレン化カルボニルが還元剤となり、ニトロ基を還元しナイトレン(ナイトレノイド)種を与え、その後ナイトレンがオルト位に存在するsp2炭素-水素結合に効率良く挿入を起こし、インドールを生成したものと考えられることより、ニトロベンゼンと一酸化炭素とセレンの反応がナイトレンの新規発生法としての利用も可能となるものと考えられる。それらの研究を通して、一酸化炭素と芳香族ニトロ化合物の反応をアルコールを溶媒に用い、触媒量のセレン存在下行うとカルバミン酸エステルがほぼ定量的に得られることを見い出した。

これらの反応では、一酸化炭素、セレンより発生したセレン化カルボニルにより芳香族ニトロ化合物がまず還元され、系中でナイトレン種が発生し、ナイトレンがまず一酸化炭素と反応しイソシアネートを生成し、さらにアルコールと反応することでカルバミン酸エステルを与えたものと考察した。そこで系中で発生したナイトレン種の分子内での捕捉を目的とし、O位にビニルならびにジアシルアミノ基を有するO-ニ置換ニトロベンゼン誘導体と一酸化炭素の反応を触媒量のセレン存在下、検討した。その結果、セレン触媒存在下、O-ニトロスチレン誘導体と一酸化炭素の反応では、系中で生成したナイトレン種のO位のsp2炭素-水素結合への挿入が効率良く進行し、有機工業化学の重要な合成中間体であるインドールが収率良く得られることが明らかとなった。またO-ニトロベンゾイルアミドとの反応では、アルカロイド合成の合成中間体である4(3H)-キナゾリノン誘導体が収率良く得られることも合わせて見い出した。このようにセレン触媒存在下、種々のニトロ化合物と一酸化炭素の反応が種々の含ヘテロ環化合物の簡便かつ効率良い合成法となることを明らかとした。