hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
A群レンサ球菌菌体表層タンパクのプロテアーゼによる自己修飾機構の解析

はじめに,Streptococcus pyogenesプロテアーゼにより修飾を受ける菌体表層タンパクのスクリーニングを行うために,同菌の産生する2種類のプロテアーゼ(SpeBおよびScpA)の組換えタンパクを作製した.併せて,それぞれのプロテアーゼ遺伝子欠失株を作製し,その菌体表層タンパクサンプルを調整した.また,各種S. pyogenes菌体表層タンパクの組換え体も構築した,続いて,野性株とプロテアーゼ遺伝子欠失株のディファレンシャル解析,並びに,各種S. pyogenes菌体表層組換えタンパクとSpeBおよびScpAプロテアーゼを反応させたところ,SpeBがフィブロネクチン結合タンパクであるFbaAおよびFbaBを消化することが示された.また,切断片のアミノ酸配列決定の結果,FbaAおよびFbaBは共にそのアミノ末端側が切断されることが明らかとなった.FbaAおよびFbaB分子について,そのアミノ末端部分を含め全ての領域を網羅する部分組換えタンパクを作製し,それぞれの機能を解析を行なった.その結果,SpeBにより切断されるFbaAおよびFbaBタンパクのアミノ末端には,それぞれの特異的抗体を強く誘導するエピトープが存在することが示された.さらに,FbaAおよびFbaBのフィブロネクチン結合領域が,配列の中央からカルボキシル末端側に分布することも明らかになった.このことから,SpeBは,上皮細胞付着と侵入に関与するフィブロネクチン結合領域を損なうこと無く,抗原性が高いFbaAおよびFbaBのアミノ末端領域のみを切断すること,そして,その結果として,S. pyogenesの抗原性を変化させて免疫回避能を亢進させる可能性を有することが示唆された.はじめに,Streptococcus pyogenesプロテアーゼにより修飾を受ける菌体表層タンパクのスクリーニングを行うために,同菌の産生する2種類のプロテアーゼ(SpeBおよびScpA)の組換えタンパクを作製した.併せて,それぞれのプロテアーゼ遺伝子欠失株を作製し,その菌体表層タンパクサンプルを調整した.また,各種S.pyogenes菌体表層タンパクの組換え体も構築した,続いて,野性株とプロテアーゼ遺伝子欠失株のディファレンシャル解析,並びに,各種S.pyogenes菌体表層組換えタンパクとSpeBおよびScpAプロテアーゼを反応させたところ,SpeBがフィブロネクチン結合タンパクであるFbaAおよびFbaBを消化することが示された.また,切断片のアミノ酸配列決定の結果,FbaAおよびFbaBは共にそのアミノ末端側が切断されることが明らかとなった.FbaAおよびFbaB分子について,そのアミノ末端部分を含め全ての領域を網羅する部分組換えタンパクを作製し,それぞれの機能を解析を行なった.その結果,SpeBにより切断されるFbaAおよびFbaBタンパクのアミノ末端には,それぞれの特異的抗体を強く誘導するエピトープが存在することが示された.さらに,FbaAおよびFbaBのフィブロネクチン結合領域が,配列の中央からカルボキシル末端側に分布することも明らかになった.このことから,SpeBは,上皮細胞付着と侵入に関与するフィブロネクチン結合領域を損なうこと無く,抗原性が高いFbaAおよびFbaBのアミノ末端領域のみを切断すること,そして,その結果として,S.pyogenesの抗原性を変化させて免疫回避能を亢進させる可能性を有することが示唆された.はじめに,Streptococcus pyogenesプロテアーゼにより修飾を受ける菌体表層タンパクのスクリーニングを行うために,同菌の産生する2種類のプロテアーゼ(SpeBおよびScpA)の組換えタンパクを作製した.併せて,それぞれのプロテアーゼ遺伝子欠失株を作製し,その菌体表層タンパクサンプルを調整した.また,各種S. pyogenes菌体表層タンパクの組換え体も構築した,続いて,野性株とプロテアーゼ遺伝子欠失株のディファレンシャル解析,並びに,各種S. pyogenes菌体表層組換えタンパクとSpeBおよびScpAプロテアーゼを反応させたところ,SpeBがフィブロネクチン結合タンパクであるFbaAおよびFbaBを消化することが示された.また,切断片のアミノ酸配列決定の結果,FbaAおよびFbaBは共にそのアミノ末端側が切断されることが明らかとなった.FbaAおよびFbaB分子について,そのアミノ末端部分を含め全ての領域を網羅する部分組換えタンパクを作製し,それぞれの機能を解析を行なった.その結果,SpeBにより切断されるFbaAおよびFbaBタンパクのアミノ末端には,それぞれの特異的抗体を強く誘導するエピトープが存在することが示された.さらに,FbaAおよびFbaBのフィブロネクチン結合領域が,配列の中央からカルボキシル末端側に分布することも明らかになった.このことから,SpeBは,上皮細胞付着と侵入に関与するフィブロネクチン結合領域を損なうこと無く,抗原性が高いFbaAおよびFbaBのアミノ末端領域のみを切断すること,そして,その結果として,S. pyogenesの抗原性を変化させて免疫回避能を亢進させる可能性を有することが示唆された.
複数の摂食嚥下関連筋に対する加齢の影響と全身との関係

加齢とともに摂食嚥下(食べたり飲んだりすること)に関与する筋肉の強さが低下する。本研究では、舌、舌骨上筋、咀嚼筋のそれぞれの強さ指標である舌圧、開口力、咬合力を計測し、それそれが低下する年代を調べた。対象は、20代から80代までの980名である。咬合力については、歯の本数の影響を強く受けることから咬合支持(奥歯の噛み合わせ)があるもののみを対象とした。舌圧は、男性が60代、女性が50代の時に筋力が低下していた。一方で、男性の開口力は80代で筋力低下が見られたが、女性では筋力低下を認めなった。咬合力は、男女ともに加齢に伴う筋力低下は観察されかった。加齢に伴う摂食嚥下筋の筋力低下を見過ごすことで、将来的に摂食嚥下障害を引き起こす可能性がある。舌の筋肉は、他の筋よりも老化による筋力低下が生じやく、高齢者に見られる滑舌の低下や食事の際のむせと関連している可能性がある。そのため筋力が低下し始める中高年から、舌の運動を行い、筋力を維持することが重要である。一方で、加齢に伴う咬合力の低下は、摂取できる食品が制限されることで栄養状態に影響を与えることが知られている。咬合力低下予防には、咀嚼筋の老化よりも歯の喪失が関連していることが示唆された。そのため、虫歯や歯周病の治療・予防による歯の喪失を防ぐことが咬合力低下予防となる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本邦の死亡原因の中で、肺炎は第3位である。そのうち誤嚥性肺炎が多くを占めるため、摂食嚥下障害への対応が急務である。また高齢者にとって『食べること』は大きな楽しみの一つであり、近年、高齢者歯科学では、摂食嚥下に着目し、取り組みがなされている。2015年の介護報酬の改定の重点項目として、口腔・栄養管理への取り組みの充実が示され、摂食嚥下機能が低下しても口から食べることを支援するために、『経口維持加算』、『経口移行加算』、『療養食加算』の見直しが行われた。また、昨今、高齢者における心身機能の著明な低下である虚弱(フレイル)が取り沙汰されている。口腔機能の低下(オーラルフレイル)は、低栄養をひきおこし、フレイルに強く関連していると報告され、医科歯科連携による、オーラルフレイルの予防と早期介入が協調されている(飯島勝矢:平成26年度老人保健健康増進事業)。高齢者において、加齢に伴う摂食嚥下に関連する筋群の筋力低下、機能低下、筋量低下が報告されている。しかし、どの部位が早期に筋力低下を来たしやすいかという報告はない。本調査の目的は、摂食嚥下障害のない健常成人を対象とし、加齢と摂食嚥下関連筋群の関係を探り、各種の摂食嚥下に関する筋力の低下の特異性を調査することである。具体的には、“食べること"を『噛むこと』、『食べ物を喉に送り込むこと』、『飲み込むこと』に大別した場合、『噛むこと=咬合力』、『食べ物を舌にて喉に送り込むこと=舌圧』、『飲み込むこと=開口力』のうち、どの要素が最も加齢の影響を受けやすいかという事を調査する。平成29年度の進捗状況として、386名(男性162名、女性226名)、平均年齢は41.3歳であった。握力、咬合力、開口力、舌圧の平均は、それぞれ、30.8kg、327kg、5.8kg、36.3kPaであり、残存歯数の平均は、25.6本であった。平成29年度の実施目標として、東京医科歯科大学、こばや歯科を受診する摂食嚥下障害を持たない700名の計測を目標としていた。このうち、測定同意が得られていた300名への計測については、計測が完了したが、最終的には386名の計測が可能であった。測定を行う施設にて、対象の募集を促すためにポスター作成をに行い、事前に対象者の確保に努めた。また、随時計測を可能にするために、各施設にて計測行う責任者を決定し、対象者の増加に努めた。さらに、測定場所の一つである、こばやし歯科が位置する江戸川区において、摂食嚥下に関する研修を地域住民向けに行い、調査の参加を呼びかけた。当初の計画より遅れてた原因としては、研究協力施設が少なかったことが考えられる。また、設定したサンプルサイズが大きすぎた可能性がある。

咬合力は、男女ともに加齢に伴う筋力低下は観察されかった。加齢に伴う摂食嚥下筋の筋力低下を見過ごすことで、将来的に摂食嚥下障害を引き起こす可能性がある。舌の筋肉は、他の筋よりも老化による筋力低下が生じやく、高齢者に見られる滑舌の低下や食事の際のむせと関連している可能性がある。そのため筋力が低下し始める中高年から、舌の運動を行い、筋力を維持することが重要である。一方で、加齢に伴う咬合力の低下は、摂取できる食品が制限されることで栄養状態に影響を与えることが知られている。咬合力低下予防には、咀嚼筋の老化よりも歯の喪失が関連していることが示唆された。そのため、虫歯や歯周病の治療・予防による歯の喪失を防ぐことが咬合力低下予防となる。平成30年度の計画としては、初旬から中旬まで計測を継続し、対象者の調査への参加を促すために、院内掲示や研修会の開催を継続的に行う予定である。また、高齢者の参加を呼びかけるために、地域にある、ケアプランセンサーや公民館へ出向き、チラシの配布などを行う予定である。さらに、地域住民を対象者とした計測会を行い、対象者数の増加に務める。計測を終了後、データの解析を開始する。データの解析方法は、対象群を男女それぞれ、年代を説明変数とし、咬合力、開口力、舌圧を従属変数とした、多重比較を行い、それぞれの筋力が低下する年代を計算する。加えて、加齢と咬合力、開口力、舌圧間の相関係数を算出することで、筋力低下と加齢の関係を考察する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
微粒子を先端に固定したプローブを用いた近接場相互作用の研究

1.これまでエポキシ接着剤を用いて、直径100nmの金微粒子を窒化シリコンカンチレバーのチップ先端への固定を試みてきたが、非常に再現性が乏しかった。これはエポキシ接着剤の粘度力塙いため接着剤の量をコントロールすることが困難だったためである。今回、接着剤として、粘度8cPの紫外線硬化接着剤を用いて固定を試みた。再現性はやや良くなったが依然として非常に低い状態である。2.そこで全く別の方法として、光触媒を応用して金微粒子をチップ先端に作成することを試みた。まず、カンチレバー表面にチタン薄膜をスパッタにより堆積し、空気中で400°Cで10分間加熱することにより、酸化し、アナターゼ型二酸化チタン薄膜を作った。このカンチレバーを塩化金酸水溶液に浸け、He-Cdレーザー光によるエバネッセント光でチップ先端のみを照明することでその部分にだけ金を還元し析出させた。この方法により、直径300400nnlの金微粒子がチップ先端に作製できた。3.誘電体平面基板上に置かれた金属微粒子に平面波を入射したときの、局在散乱場を静電近似を用いて解いた。その結果、微粒子と基板との間で場が非常に強く増強されることが分かった。たとえば、BK7ガラス上に、半径の100分の1だけ離して、金微粒子が置かれている場合、波長548nnlで、場の強度は最も大きくなり、その値は入射光強度の約80倍になることが分かった。また、強度はギャップの間隔が小さくなるほど、また基板の屈折率が大きくなるほど大きくなることがわかった。
リモートセンシングによる亜寒帯域縁辺海域の気候変動と基礎生産変動の解析

本研究の目的は、人工衛星(表面水温画像、海色画像、日射量画像)による鉛直積算推定モデルを、船舶観測データを用いて検証するとともに、より地域的なモデルに当てはまるチューニングをおこない、衛星リモートセンシングの有効性を示すことである。さらに、これをもとにベーリング海とオホーツク海における1998年以降の基礎生産の変動を解析する。高緯度縁辺海における基礎生産の経年変化が明らかにする。そして、この変動にどのように気候変動が影響を与えているかを解析する。これにより亜寒帯縁辺海域におけるAOやENSOイベントなどの気象変動の基礎生産変動への寄与が明らかにする。本年度は2006年6月21日から6月28日まで、北海道大学水産学部付属練習船おしょろ丸の北洋航海において、ベーリング海で、衛星推定モデルのための基礎生産および海洋光学測定を実施した。栄養塩など必要な要素も同時に測定した。この時測定した試料を、下船後、横浜の水産綜合研究所の測定装置を借用して解析を進めた。また、船舶観測に同期した衛星データを解析した。現場データと衛星データを照合して基礎生産推定アルゴリズムの開発をおこない、これらの成果の一部を2006年10月横浜で開催されたPICES AnnualMeetingで口頭発表をおこなった。本年度は2005年6月27日から8月7日まで、北海道大学水産学部付属練習船おしょろ丸の北洋航海において、北太平洋およびベーリング海で、衛星推定モデルのための基礎生産および海洋光学測定を実施した。現場データと衛星データを照合して基礎生産推定アルゴリズムの開発をおこない、これらの成果の一部を2006年2月ハワイで開催されたOcean ScienceMeetingでポスター発表をおこなった。
禁煙前後の歯周組織変化の多角的解析

歯周組織破壊と喫煙との関係は、疫学的に報告されている。しかし,そのメカニズムは不明であり,宿主の生体防御反応が関与していると考えられている。本研究の目的は,禁煙による歯周組織の生体防御機構の変化を多角的に検索することである。喫煙状況を知る唾液中コチニン量はELISAを用い,主として検索した歯周組織の炎症マーカーである歯肉溝滲出液中の好中球エラスターゼ活性については,顆粒球特異基質を用いて計測した。その結果,短期間の禁煙では歯肉溝滲出液のエラスターゼ活性が変化しないことが示された。すなわち,一時的な禁煙は歯周組織の改善に寄与せず、長期的継続が必要であることが示唆された。歯科治療開始時の患者への禁煙支援は、円滑な治療の遂行、良好な治癒の獲得、疾患再発防止などの観点から重要であり、とくに歯周治療では必須項目である。しかし、喫煙の影響の消失後、すなわち禁煙後の歯周組織の変化や臨床症状の変化に関する研究はまだ少ない。本研究は、禁煙の効果の検索に焦点を当て、唾液やGCF試料解析を通して歯周組織に生じる現象を科学的根拠を用いて提示し、臨床現場での禁煙へのモチベーションに有機的に繋げるために必要なエビデンス構築を目的とした。2年目となる本年度は、歯周組織が健康と診断された禁煙を予定している5名の喫煙者に被験者として協力を得た後、禁煙に関する啓蒙本やその他の材料を用いて禁煙誘導を行い、その後禁煙を実施させた。それと平行して、唾液中のコチニン濃度の測定および歯肉溝滲出液(GCF)をペーパーストリップスを用いて採取し、GCF中のエラスターゼ、AST、そして遊離ヘモグロビン(f-Hb)などの生化学成分を検索、禁煙の歯周組織の免疫におよぼす影響についての検索に着手した。そして、その結果の一部を国際学会において発表すると共に、論文を作成し、すでに投稿を終えている(査読中)。今後、被験者を増やすと共に、歯周疾患を有している喫煙者の解析およびデータの比較に着手する。本年度喫煙習慣のある歯周病を有する患者(軽度から中等度歯周炎)の唾液中コチニン量を測定すると共に、GCFの採取を補綴物のない単根歯の特定部位(研究期間中同一とする)を選択し、行った。被験者には十分なインフォームドコンセントの後に協力を得る。また、禁煙支援開始に同意する被験者のみを選択した。各被験者の歯周病の病態を、各種臨床パラメーター(プラークの付着状態、歯肉炎の状態、ポケットの深さ、アタッチメントレベル、エックス線写真所見による歯槽骨吸収量)の測定値として記録しGCF中の生化学成分の検索を行い、歯周炎患者におけるデータとした。これらは沼部、伊藤、井口が担当する。昨年度同様、喫煙による影響を速やかに本人に報告し、禁煙支援を開始すると共に、禁煙開始後に試料採取、データ解析を行った。その際に、通常のプラークコントロール、縁上スケーリング等の治療も平行して行い、禁煙後および歯周治療開始後の病態とGCF成分の推移を統計学的に解析した。解析は沼部、伊藤、井口が担当する。そして禁煙が健康な歯周組織および歯周病の病態にどのような影響を及ぼすかを考察した。以上の結果の一部は平成25年度日本歯周病学会秋季大会(群馬県前橋)、平成25年度秋季日本歯科保存学会(秋田県秋田市)にて報告を行った。歯科治療開始時の患者への禁煙支援は、円滑な治療の遂行、良好な治癒の獲得、疾患再発防止などの観点から重要で、とくに歯周治療では必須項目となっている。しかし、喫煙の影響がなくなった後、すなわち禁煙後の歯周組織の変化や臨床症状の変化に関する研究はまだ少ない。本年度は、まず対照群の設定として、歯周組織が健康と診断された禁煙を予定している喫煙者の被験者としての協力を得るために、アンケート調査で喫煙者であることが確認された喫煙者に対し口腔検診を行い、その後、啓蒙本やその他の材料を用いて禁煙誘導を行った。それと平行して、唾液からの唾液中好中球の分離方法の手技を確認すると共に、歯肉溝滲出液(GCF)のペーパーストリップスを用いた採取法を確立した。そして、唾液好中球の貪食能と殺菌能を検索する方法および、GCF中のエラスターゼ、AST、そして遊離ヘモグロビン(f-Hb)などの生化学成分を検索、解析する方法について、いくつかの試行錯誤を繰り返しながら検討、今後使用する解析方法のプロトコルを立案した。

今後、被験者にこれまでの喫煙による影響の現状と禁煙の意義とを十分に理解してもらい、禁煙支援を開始すると同時に各種解析に着手する。前記のように解析手技は確立し、各種の検索が進んで来ているので、継続して研究を進めるが、本年度は予定していた研究費を充当するための被験者数の確保が十分に出来なかったことと、昨年度購入した器具機材、試薬を継続して使用できたので、使用額が当初の予定よりも少なかった。今後は対象者数をさらに増やして行くことが課題であるが、それが困難な場合には、当初の研究目的に影響が出ないことに配慮しつつ、研究協力に理解を得られる被験者に対するプロトコル、検索方法の変更などが必要である。とくに今まで歯周疾患患者の喫煙者に研究協力の理解を得るためには予想外の時間がかかっており、被験者の募集方法や禁煙誘導手段の見直しを含めた工夫が必要である。対照群の設定に必要な、喫煙者で健康な歯周組織を持ち、本研究に協力するために禁煙を決意する対象者が意外に少なく、禁煙誘導に思いがけず時間がかかっている。また、禁煙を開始するために用いるツールとしてニコチンパッチを推奨しているが、禁煙の達成スピードに差があり、全体の研究計画の修正が必要となり、当初の予定よりもやや進行が遅れている。ただし、解析手技の確立、プロトコルの設定は本年度で出来ているので、あとはこの対象者の数を確保することが課題である。以上の理由から、本年度は予定していた研究費を充当するための被験者数の確保が出来なかったことから使用額が予定よりも少なかった。本年度までに示されている興味ある所見として、喫煙者が禁煙することにより、歯周組織破壊に関与する酵素などの量は正常値に近づくことが挙げられる。このことから、歯周疾患を有する喫煙者において同様な現象が生じるならば、喫煙状況下では得られにくい、正常な治療後の反応が起こることが考えられる。この検証のためには喫煙していながらも禁煙を志向し、なおかつ歯周病を有する被験者候補の数がさらに必要であり、上述のように、今後も、より広く被験者公募を継続して行く予定である。しかしながら、禁煙を決意するとともに臨床研究に協力する歯周病患者の数そのものが思いの外少ない現状と、残された1年間の研究期間を鑑みると、当初予定の被験者数を若干変更し、少ない被験者に対してより多くの解析を行う方略に研究計画をシフトをさせる必要性がある。前記のように解析手技の確立、プロトコルの設定は出来ているので、あとはこの対象者の数を増やすことが課題である。禁煙誘導の方法、禁煙支援対象者のより広い公募を行い、候補者掬い上げの方法を再検討する。研究期間から鑑みると当初予定の被験者数を若干変更し解析を行い、早めに対照群の解析結果から数値の傾向を掴む必要があると共に、その終了を待たずに、ほぼ平行して、喫煙状況が類似している歯周病患者の禁煙前後の試料採取、検索もスタートさせる。次年度は計画通りに推進できるように上記努力する。本年度はELIZAキットや酵素解析に必要な試薬の購入に研究費の多くを使用する予定であったが、前述のように被験者数が予定より少ない傾向にあったため、新たな購入を行わなくても初年度購入分のもので研究が遂行できた。
混合粒径材料からなる土石流の分級機構に関する研究

土石流は、流下に伴って先頭部では粒径の大きい土砂の割合が高くなり、後続部では粒径の小さい土砂の割合が高くなるという特徴がある(土石流の分級現象)。本研究では、(1)土石流の分級現象メカニズムの把握および(2)分級現象の数値計算モデル開発を目的とした。(1)で実施した水路実験結果より、分級現象メカニズムは以下の1)4)のステップを流下に伴って繰り返すことであると考えられた。1)小さい砂礫は先頭部に存在する砂礫が形成する間隙に落ち込んで流動層下層に移動する。一方で、大きい砂礫は間隙に対して大きいため落ち込みにくい。2)間隙を通過して落ち込んだ小さい砂礫は流下方向の移動速度が小さくなる河床近傍まで落ち込み、相対的に先頭部から後続部へ移動する。3)土石流先頭部では、大きい砂礫が残存し、小さい砂礫が減少する。4)大きい砂礫の先頭部存在割合が増加することで砂礫が落ち込む間隙が大きくなり、より大きい砂礫の落ち込みが可能となる。以上のメカニズムは、分級現象は土石流内部で小さい砂礫が落ち込むことによって発生することを示唆している。(2)では、上記のメカニズムを踏まえ、土石流の分級現象を考慮したモデルを開発した。開発したモデルでは、従来の1次元計算モデルを基礎とし、土石流流動深を複数の均等な厚さを持つ層に分割する。加えて、上下層間で砂礫の落ち込みおよび下層の砂礫飽和による上層への押し出しによる移動を定義する。開発したモデルを用いて(1)の水路実験を再現した結果、本モデルによって分級現象を十分再現可能であることを確認した。推察したメカニズムは既往提案理論とは異なるものの、この機構を表現した計算モデルが実験結果を再現可能であったことから、十分に根拠のある推察であることが証明できたと言える。本研究の成果により、土石流のより正確な予測や土石流内部の大小砂礫の相互効果に関する研究の発展が期待できる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ドイツ近代における「古典古代」の理念の生成とその相対化の過程

古典古代という理念は人間とその社会の理想の姿を求める啓蒙主義思潮の産物である。イギリス、フランスの先進的啓蒙主義者たちがこの問題に取り組み、ドイツの文人たちはそこから学んだ。この知識を経験へと高めたのがヴィンケルマンである。彼は市民階級の下層から身を起こして高等教育に到達し、改宗という代償を払ってローマに渡った。彼はドイツでの日々を振り返り、それを奴隷の身分、強制労働という言葉で言い表わした。ローマでは学芸を愛する自由主義的な枢機郷たちの庇護を受けて人生を一新し、思う存分学問に励むことができた。古代とルネツサンスの作品を繰り返し見てはその精神内容を実感しようと努め、人生の与える快楽に感謝して与りながら、アナクレオンやホラテイウスの田園の生活を追体験しようとした。彼の仕事の意義は、それが自由な社会を求める意志から生まれたこと、理念が単なる観念ではなく、想像力と経験によつて生かされていることにある。しかも彼は内容に応じた柔軟な表現を追求した。この努力がドイツ語の散文の発展に寄与した。ヘルダーやゲーテのヴインケルマンの受容は、変動する時代の中でいかに自分自身であり、いかに生きるかという新しい世代の問題に対応していた。彼らはヴインケルマンが自分自身の人生を築きながら自分の課題を掴んだこと、その人生に古代の生の総体的な力の再生が感じられること、その仕事を活発な想像力と精神が支えていることに注目した。この共感はシラ-にはない。彼は古典古代の生の全体性をもはや帰ることのできない自然の最高点と見做し、むしろ人間の絶対的理性概念の分析に努め、そこから近代人の課題を掴もうとした。青年時代を熱狂的ギリシア崇拝者として過ごしたシユレ-ゲルは、シラ-のこの仕事に触発されて、ロマン派への道を歩き始める。
光重合型コンポジットレジンの重合特性と屈折率に関する研究

光重合型コンポジットレジンの窩洞底部における重合率を向上させることを目的として、粒径が約0.3μmの球状シリカフィラーを用いて、モノマーおよびポリマーの屈折率を調べ、モノマーとフィラーの屈折率の差が光透過率および重合深さに及ぼす影響を検討した。その結果、次のような結果を得た。(1)光重合型コンポジットレジンに、光照射開始から経時的に光透過率を測定した結果、いずれのモノマーを用いた場合でも、モノマーの重合に伴いベースレジンの屈折率が大きくなるため、光透過率が照射時間の経過と伴に変化することが解った。(2)シリカとベースレジンとの屈折率の差が大きくなると、光がシリカ/マトリックス界面で散乱し、透過率が低下した。(3)透過率曲線を績分して求めた透過量と重合深さは、比例関係にあった。(4)モノマーの屈折率はシリカの屈折率よりも小さく、ポリマーの屈折率がシリカの屈折率に近似しているモノマーほど光透過量が大きく、光重合型レジンのベースレジンに適していることが解った。以上、この種のレジン材料の改良は、まだまだ未解決の問題が多く、コンポジットレジンの構造上から起こる重合収縮等に関する研究は、今後研究していく予定である。
圧力下における有機超伝導体の単結晶角度回転13C-NMR

昨年度よりβ'-(BEDT-TTF)塩の圧力下13C-NMRを精力的に行っていた。圧力下超伝導体塩であるβ'-(BEDT-TTF)_2ICl_2の反強磁性相の構造の決定は、その圧力下超伝導のメカニズムを議論する上で重要である。反強磁性相の重要なパラメータである交番磁化の決定には、超微細結合テンソルの非対角項が必要なる。そのため、角度回転NMRによりそれぞれの角度でスペクトルの温度変化を測定しK-xプロットをし、その3軸での角度依存性を決定することにより完全な超微細結合テンソルを決定した。このテンソルを用いて反強磁性相での交番磁化が、ほぼBEDT-TTF二量体あたり1μBであることがわかり、常圧では、Mott絶縁体であることが明らかになった。また加圧下の反強磁性相は、NMRのスペクトルの構造が変化していること、常磁性相でのキュリー定数の値が減少していること、転移温度が圧力とともに上昇することが圧力下13C-NMRによりわかった。これらの現象は、Mott絶縁体描像、バンド描像のどちらの立場にたっても完全に説明することはできないことより今後のこの圧力下状態に対する理論的な発展が待たれるところである。また類縁物質であるβ'-(BEDT-TTF)(TCNQ)のの電荷移動量について知見をえるために分子科学研究所の薬師グループとの共同研究で、赤外スペクトルを測定し、電荷移動量が0.5でありTCNQがMott dimer絶縁体であるこを示した。さらに単結晶13C-NMRの圧力変化の測定も行いこの物質が圧力下で金属化するが超伝導を示さない要因としてNMRシフトの異常よりTCNQとの交換相互作用の存在を明らかにし、圧力下磁場有機超伝導の可能性を提示した。β'-(BEDT-TTF)(TCNQ)の圧力下磁場誘起超伝導の可能性の指摘昨年度、β'-(BEDT-TTF)(TCNQ)の圧力下^<13>C-NMRを精力的に行っていたがβ'-(BEDT-TTF)(TCNQ)の電荷移動量の赤外反射スペクトルからのTCNQサイトはダイマーMott絶縁体であり電荷移動量は0.5であることを明らかにした。この結晶は、超高圧下で有機物最高の超伝導転移温度をもつβ'-(BEDT-TTF)_2ICl_2とBEDT-TTF伝導層が同型の構造をしており、常圧においてβ'-(BEDT-TTF)_2ICl_2と同様にBEDT-TTF伝導層が反強磁性が出現することが明らかになっていが、圧力誘起の超伝導は報告されていない。しかし昨年度までの圧力下の^<13>C-NMRより0.8GPaでは、BEDT-TTF相のAF転移はほぼ抑制されおり、超伝導の発現が期待される。この原因は、β'-(BEDT-TTF)_2ICl_2にはないTCNQ相の磁性が存在する。NMRのシフトの解析によりこのTCNQ相のスピンとBEDT-TTFとの交換相互作用が存在することを見出し、J=17Kと見積もった。この物質と同様にアニオン相に磁性をもつ物質としてλ-(BEDT-TSF)_2FeBr_4がある。この物質はFeBr_4^-がβ'-(BEDT-TTF)(TCNQ)のTCNQ相と同様に反強磁性転移し、この磁気モーメントのBEDT-TSFへの交換磁場が超伝導の発現を抑制している。外部磁場をかけることより交換磁場がキャンセルされ超伝導が発現する。Jよりこの交換磁場をキャンセルする外部磁場が25Tと見積もられ、β'-(BEDT-TTF)(TCNQ)は0.8GPa以上の磁場でBEDT-TTF相の反強磁性が抑制され25Tの外部磁場を印加することにより超伝導が発現する可能性を示唆した。

また類縁物質であるβ'-(BEDT-TTF)(TCNQ)のの電荷移動量について知見をえるために分子科学研究所の薬師グループとの共同研究で、赤外スペクトルを測定し、電荷移動量が0.5でありTCNQがMott dimer絶縁体であるこを示した。さらに単結晶13C-NMRの圧力変化の測定も行いこの物質が圧力下で金属化するが超伝導を示さない要因としてNMRシフトの異常よりTCNQとの交換相互作用の存在を明らかにし、圧力下磁場有機超伝導の可能性を提示した。
ニオブ系無鉛圧電セラミックスの動的疲労現象解析

本研究はニオブ系圧電セラミックスの疲労特性に及ぼすCharged(帯電)ドメイン壁の寄与に着眼した研究推進を目指し、繰返し動作による低抵抗化に基づく脱分極現象やドメイン壁の移動/回転に伴うマイクロクラック形成等の機械的損傷について、電気機械的に相互作用する疲労メカニズムを解明することを目的とした。初年度は、温度/電界/力学負荷からなるマルチ負荷条件下におけるニオブ系圧電セラミックスの疲労耐性を、有限要素解析プロトコルを組み込んだ「インバース法」、および抗電界を上回る電界付与を可能とした「ハイパワーインピーダンス法」等によって詳しく調査した。さらに、2年度目の研究では非180°ドメインの回転とそれに伴う粒内/界面の電気伝導機構の変化を捉えた。特に、繰返し電界疲労試験後に粒内は高抵抗化、逆に界面が低抵抗化することを電気的なインピーダンス分離によって実験的に捉え、粒内の酸素空孔が疲労試験中に界面側に吐き出されることを提唱した。そこで最終年度では、ドメイン構造の関連を詳細に検討するために、キュリー点近傍のおける交流インピーダンス波形の精密解析を進め、ドメイン内部、ドメイン壁および粒界における界面分極を周波数分離することに成功した。その結果、交流インピーダンス測定においても、ドメイン構造の配向状態が定量評価可能であるとの見通しを得た、さらに、、軟エックス線分光解析も併用して、ドメイン壁近傍の酸素結合状態解析を行うことで、酸素欠損が動的疲労現象に果たす役割を明らかにし、ニオブ系圧電体の疲労耐性を高める性能向上策に結び付ける提案を可能とした。そこで、これらの知見について取りまとめ、成果発表を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はニオブ系圧電セラミックスの疲労特性に及ぼすCharged(帯電)ドメイン壁の寄与に着眼した研究推進を目指し、繰返し動作による低抵抗化に基づく脱分極現象やドメイン壁の移動/回転に伴うマイクロクラック形成等の機械的損傷について、電気機械的に相互作用する疲労メカニズムを解明することを目的としている。本年度は、エルランゲン・ニュルンベルグ大学の協力のもと、温度/電界/力学負荷からなるマルチ負荷条件下におけるニオブ系圧電セラミックスの疲労耐性を、有限要素解析プロトコルを組み込んだ「インバース法」によって詳しく調査した。さらに、室温近傍に斜方晶(低温相)-正方相(高温相)をもつ(Li,Na,K)NbO3系セラミックスの誘電率の温度+圧縮応力依存性を温度別に調べたところ、圧縮応力の増加にともなって、相変態前後の温度域でドメイン配向およびドメイン壁のピン留め現象に由来する誘電率の増減が明瞭に認められた。強誘電性-強弾性相関を明らかにするとともに、応力誘起相転移や応力負荷/除荷過程におけるドメイン壁移動の非可逆性を評価可能とした。一方、新たな分光解析法として、得られた複素インピーダンス成分から緩和過程を推定し、等価回路フィッティング可能とするハイパワーインピーダンス計測システムを構築したところ、高周波数側から粒内、粒界、電極-誘電体界面の電気伝導性を明瞭に分離(分光)可能とした。さらにドメイン壁の緩和過程と推定されるような巨大な静電容量値とその印加電界依存性を初めて見出した。これらは非180°ドメインの回転とそれに伴う粒内の電気伝導機構の変化を捉えているものと推定しており、各種条件下における動的疲労機構との因果関係について検証した。以上の知見について取りまとめ、成果発表を行った。年度目的とした圧電セラミックスの疲労耐性の評価に成功し、新たな分光分析にも取り組み開始できたため。その結果、応力誘起相転移や応力負荷/除荷過程におけるドメイン壁移動の非可逆性を評価可能とし、さらにドメイン壁の緩和過程と推定されるような巨大な静電容量値とその印加電界依存性を初めて見出した。2年目となる本年度は、マルチ負荷条件をさらに広範囲に拡大し、非180°ドメインの回転とそれに伴う粒内/界面の電気伝導機構の変化を捉えた。特に、繰返し電界疲労試験後に粒内は高抵抗化、逆に界面が低抵抗化することを電気的なインピーダンス分離によって実験的に捉え、粒内の酸素空孔が疲労試験中に界面側に吐き出される(電化蓄積)ことを実証した。さらに、放射光を用いた遠赤外反射測定を実施し、光学的に複素誘電率を算出したところ、ドメイン壁のピン留め効果以外に、結晶中のイオン分極量の低下を捉え、動的疲労機構との因果関係が存在することを明らかにした。圧電セラミックスの疲労耐性の評価に、年度目的として掲げた光学的評価を新たに加え、俯瞰的に動的疲労機構の調査取り組みが開始できたため。

本研究はニオブ系圧電セラミックスの疲労特性に及ぼすCharged(帯電)ドメイン壁の寄与に着眼した研究推進を目指し、繰返し動作による低抵抗化に基づく脱分極現象やドメイン壁の移動/回転に伴うマイクロクラック形成等の機械的損傷について、電気機械的に相互作用する疲労メカニズムを解明することを目的とした。初年度は、温度/電界/力学負荷からなるマルチ負荷条件下におけるニオブ系圧電セラミックスの疲労耐性を、有限要素解析プロトコルを組み込んだ「インバース法」、および抗電界を上回る電界付与を可能とした「ハイパワーインピーダンス法」等によって詳しく調査した。さらに、2年度目の研究では非180°ドメインの回転とそれに伴う粒内/界面の電気伝導機構の変化を捉えた。特に、繰返し電界疲労試験後に粒内は高抵抗化、逆に界面が低抵抗化することを電気的なインピーダンス分離によって実験的に捉え、粒内の酸素空孔が疲労試験中に界面側に吐き出されることを提唱した。そこで最終年度では、ドメイン構造の関連を詳細に検討するために、キュリー点近傍のおける交流インピーダンス波形の精密解析を進め、ドメイン内部、ドメイン壁および粒界における界面分極を周波数分離することに成功した。その結果、交流インピーダンス測定においても、ドメイン構造の配向状態が定量評価可能であるとの見通しを得た、さらに、、軟エックス線分光解析も併用して、ドメイン壁近傍の酸素結合状態解析を行うことで、酸素欠損が動的疲労現象に果たす役割を明らかにし、ニオブ系圧電体の疲労耐性を高める性能向上策に結び付ける提案を可能とした。そこで、これらの知見について取りまとめ、成果発表を行った。得られた各種耐性試験や分光評価結果を踏まえて、圧電セラミックスの動的疲労機構の解明に取り組む。高負荷環境下での圧電諸物性および機械的特性について、さらに多角度的に考察を進め圧電セラミックスの動的疲労機構の解明に取り組む。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新規な低毒性酸化剤『臭化銅(II)t-ブトキシド』を利用する酸化プロセスの開発

本研究では臭化銅(II)-t-ブトキシドを用いる新しい酸化プロセスの開発、及び三級アミンを用いるより経済的な銅(II)酸化剤の開発について検討を行った。1.脱炭酸を伴う酸化反応の開発;α-ヒドロキシ酸に二等量の銅(II)酸化剤を作用させると脱炭酸を伴って酸化が進行し、対応するケトンが得られた。一方α-アミノ酸の酸化ではアミンのイミンへの酸化とα-イミノカルボン酸の脱炭酸的な酸化が連続的に進みアルカンニトリルが高収率で得られた。2.ヒドラゾンの酸化によるgem-二ハロゲン化物への変換;無置換ヒドラゾンにハロゲン化銅(II)とt-ブトキシリチウムを作用させると対応するgem-二ハロゲン化物がハロゲン化ビニルの副生を伴わずに選択的に得られることが判った。3.ジヒドラゾンのアセチレンへの変換;1,2-ジケトンから誘導されるヒドラゾンと銅(II)酸化剤の反応により、定量的な収率で対応するアセチレンが得られた。4.ジオールの酸化的開裂による非対称1,6-及び1,5-ジケトンの合成;シクロアルカン1,2-ジオールを銅(II)酸化剤で処理したところ酸化開裂反応が進行し、1,6-及び1,5-ジケトンが高収率で得られることが判った。5.新しい銅(II)酸化剤「臭化銅(II)-トリエチルアミン」の開発とヒドラゾンの酸化反応への応用;比較的高価なt-ブトキシリチウムの代わりにトリエチルアミンを臭化銅(II)と組み合わせ用いることにより、ヒドラゾンのgem-二ハロゲン化物への変換,1,2-ジケトンジヒドラゾンのアセチレンへの変換が可能であることが判った。本年度は臭化銅(II)-t-ブトキシリチウムから調製される銅(II)酸化剤を用いる三種の合成プロセスの開発、酸化活性種の単離に関する検討を行った。1.α-ヒドロキシカルボン酸のケトンへの変換;α-二置換α-ヒドロキシカルボン酸を二当量の銅(II)酸化剤で処理すると脱炭酸を伴って酸化が進行し、対応するケトンが得られた。2.α-アミノ酸の酸化;α-アミノ酸の酸化ではアミンのイミンへの酸化とα-イミノカルボン酸の脱炭酸的な酸化が連続して起こり、アルカンニトリルが高収率で得られることが判った。この変換に用いられる従来法がいずれも水溶液中での反応を必要とするのに対して、この反応は完全な無水条件下で行われるため、従来法の問題点であったアルデヒドの副生が見られず、抽出後に蒸留するという簡便な方法によりアルカンニトリルが得られた。この結果は本銅(II)酸化剤の高い実用性を示している。3.ヒドラゾンのgem-二臭化物への変換;モレキュラーシ-ブ4A存在下、ケトン・アルデヒドにヒドラジンを作用させるとアジンの副生を伴わずに無置換ヒドラゾンが得られることを見出した。これに銅(II)酸化剤を作用させるとgem-二臭化物が好収率で得られた。この種の化合物は一般に不安定であり、そのケトン・アルデヒドからの合成には適当な方法が知られておらず、本反応は初めての実用的な合成法である。4.銅(II)酸化剤の単離;臭化銅(II)とt-ブトキシリチウムから調製した酸化剤溶液から酸化活性種を褐色固体として単離した。この物質は空気中の水分に対して敏感であり、酸化活性の低下が認められた。現在その安定化について検討している。

本年度は臭化銅(II)-t-ブトキシドを用いる新しい酸化プロセスの開発、及び三級アミンを用いるより経済的な銅(II)酸化剤の開発について検討した。1.1,2-ジオールの酸化的開裂による非対称1,6-及び1,5-ジケトンの合成;シクロヘキサン-1,2-ジオン、シクロペンタン-1、2-ジオンを出発物質として順次グリニヤール試薬を作用させ相当するジオールに導き、銅(II)酸化剤で処理したところ酸化開裂反応が進行し、1,6-及び1,5-ジケトンが高収率で得られることが判った。2.ヒドラゾンのgem-二塩化物への変換;塩化銅(II)とt-ブトキシリチウムから新たな銅(II)試薬を調製し、これを用いて脂肪族ケトン・アルデヒドから合成した無置換ヒドラゾンを酸化したところ、対応するgem-二塩化物が相当するハロゲン化ビニルの副生を伴わず選択的に生成することが判った。3.1,2-ジケトンジヒドラゾンの酸化によるアセチレンの合成;1,2-ジケトンから誘導されるヒドラゾンに6等量の銅(II)酸化剤を作用させることにより、ほぼ定量的な収率で対応するアセチレンが生成することが判った。4.新しい銅(II)酸化剤「臭化銅(II)-トリエチルアミン」の開発とヒドラゾンの酸化反応への応用;比較的高価なt-ブトキシリチウムの代わりにトリエチルアミンを臭化銅(II)と組み合わせ用いることにより、ヒドラゾンのgem-二ハロゲン化物への変換、1,2-ジケトンジヒドラゾンのアセチレンへの変換が可能であることが判った。これらの結果はこの新しい銅(II)酸化剤が広く有機窒素化合物の酸化に適用可能であることを示唆している。
有機溶剤の生物学的モニタリング

1.塗装作業場で、有機用ガスバッジを用いて作業者の有機溶剤(トルエン,メタキシレン,三塩化エチレン,フェノール)の個人暴露濃度の測定を行い同時に作業者の尿中代謝産物濃度を測定した。その成績より有機溶剤の気中濃度と尿中代謝産物濃度との回帰直線を求め、その信頼限界を算出した。尿中馬尿酸(トルエン代謝物),メチル馬尿酸(メタキジレン代謝物),総三塩化物(三塩化エチレン代謝物),フェノール抱合物のフェノール換算値(フェノール代謝物)の各有機溶剤のTLV相当値及びTLVスクリーニングレベル(括弧内)は、各々2.35g/g creat.(1.75g/g creat),2.05(1.38),0.334(0.149),0.251(0.18)であると算出された。2.正常尿に尿中代謝産物が存在する溶剤に関しては、これらの回帰直線とデータの95%信頼限界から、有機溶剤の暴露・非暴露の判別可能限界濃度について検討した。その限界濃度は馬尿酸よりはトルエン45ppm,フェノール抱合体よりはフェノール2.3ppmと算出された。3.スポット尿の代謝産物濃度の補正方法として、未補正(実測値)比重補正値時間排泄量,クレアチニン補正値のうち、どれが最も適切かを気中有機溶剤濃度と尿中代謝産物濃度の相関係数から検討した。その結果クレアチニン補正値は(1)同濃度暴露作業者間の尿中代謝産物濃度の変動(標準偏差)が小さい。(2)フェノール濃度と尿中抱合物中フェノール濃度との相関係数が未補正値より高い。(3)尿のろ紙保存の場合にも補正が可能であるという長所が認められた。4.「1984-1985」年のACGIH勧告以外の有機溶剤として、,1986-1987年の生物学的暴露指標決定理由者を邦訳し、その記載の溶剤を含めてベンゼン,n-ヘキサン等について文献的考察を行い、TLVに相当する代謝産物濃度の検討を行った。5.尿中代謝産物の保存法として、溶液では-20°Cの凍結保存法、及びろ紙にspot後の乾燥保存法で少なくとも7日間は保存可能であることが認められた。
化合物半導体クラスターにおける量子現象の解明

数十個程度の原子で構成されているサブナノメートルサイズの金属・半導体クラスターは,電子デバイスなどの機能発現単位として大きな可能性を秘めている.申請者は,昨年度,電気泳動法と質量分析法を用いて,チオール単分子膜によって保護されたこのようなサイズ領域の金属・半導体クラスターを特定の組成ごとに分離することに成功した.本年度の研究では、さらに,クラスターの調製法を改良し,質量分析装置の分解能向上及び構成方法の改良を加えることにより,従来より高い精度で化学組成を帰属することに成功した.例えば.グルタチオン(GSH)分子で覆われた金クラスター(Au:SG)において.これまでAu_<28>(SG)_<16>と帰属されていた複合体は,本年度の研究から,Au_<25>(SG)_<18>であることが明らかとなった(0.2%の誤差).これらの結果,特定組成のクラスターが選択的に生成されるメカニズムや電子状態と組成の関係について新しい知見が得られた.Au:SGクラスターについては,クラスター内の金コアのサイズと裸の金クラスターにおける安定なサイズの比較などから,クラスターの安定性は生成反応における速度論的な要因により支配されていることが分かった.これらの複合体のAu4f光電子スペクトルを測定した結果,金からチオールへの部分的な電荷移動が起こっていることを示唆する結果が得られた.また,紫外可視吸収スペクトル・蛍光スペクトルの測定から,これらのAu:SGクラスターは,分子的な電子構造を有していることが明らかになった.理論計算との比較により.スペクトル内に現れたピーク構造の帰属も行った.カドミウム-硫黄クラスターに対しても同様な実験を行い,一連の化学組成のクラスターの単離に初めて成功すると共に.化学組成と電子構造の相関について明らかにした.1ナノメートル(40量体)以下のサイズ領域の金属クラスターは、バルク金属からのスケーリングによる予想を超えた特異的な性質を示すことが、これまでの気相実験や理論研究によって明らかにされている。分子科学的な興味からのみならず新奇材料の機能単位の開発という視点からも、サブナノメートルサイズの金属クラスターの調整方法を確立し、その構造を原子・分子レベルで解明することは重要である。本年度の研究から、金属塩(塩化パラジウムPdCl_2、塩化金酸HAuCl_4など)とチオール分子(アルカンチオールRSH、ジメルカプトこはく酸DMSAなど)を有機溶媒あるいは水中で混合することにより、チオール単分子膜に覆われた金属クラスターが得られることを見いだした。電子顕微鏡観察およびレーザー脱離イオン化質量分析法を用いて、これらのクラスターの構造を解析したところ、サブナノメートルサイズのコアを持つことが分かった。この結果は、チオールが金属イオンを還元しつつ金属-チオラート複合体を形成し、これがクラスターの前駆体となることを示唆している。チオール分子にジチオールを利用すると、分子内でのジスルフィド形成が駆動力となって金属イオンの還元が促進されることが分かった。質量スペクトルから得られたコアサイズ分布や組成比に基づいて、クラスターの特異的な安定構造やチオールによる表面被覆構造についても明らかにした。さらに、紫外可視吸収スペクトルを金属ナノ粒子のデータと比較することによってサブナノメートルサイズのクラスターでは金属的な性質が失われ、分子的な電子構造が発現することを明らかにした.1nm(40量体)以下の極微小サイズの金属クラスターは,バルク金属のスケーリングから逸脱した特異的な電子的・光学的・化学的性質を示すことから,次世代の機能性材料の構成単位として大きな注目を集めている.本年度の研究では,チオール単分子膜によって保護された金属クラスターを対象として,サイズ(組成)による分画技術や組成の精密評価方法の開発をすすめるとともに,これら有機無機複合系の基本特性を系統的に調べた.その結果,システインを含むトリペプチド,グルタチオン(GTR)分子に保護された金クラスター(AU:GTR)に対して,電気泳動を用いて原子レベルでの高分解能分離に成功するとともに,得られた一連の魔法数金クラスターについてその光学特性を明らかにすることが出来た.質量分析法を利用した構造評価から,魔法数Au:GTRクラスターはAu_<18>(GTR)_<11>,Au_<21>(GTR)_<12>,Au_<25±1>(GTR)_<14±1>,Au_<28>(GTR)_<16>,Au_<32>(GTR)_<18>,Au_<39>(GTR)_<23>の化学組成を持つことが分かった.裸の金クラスターの魔法数や他のチオール分子保護金クラスターの魔法数との比較から,Au:GTRクラスターではチオール単分子膜も含めた複合体全体の電子・幾何的安定性によって魔法数が決定されていることを見いだした.またこれらのAu:GTRクラスターでは金属的よりもむしろ分子的な電子構造を持ち,コアサイズの減少と共にHOMO-LUMOギャップが連続的に増大することを明らかにした.さらに,これらのAu:GTRクラスターは光励起により可視発光を示すことが分かり,サブナノメートルサイズにコアをもつAu:GTRクラスターでは,励起状態からの緩和過程として無放射過程と共に放射過程が競合していることを明らかにした.数十個程度の原子で構成されているサブナノメートルサイズの金属・半導体クラスターは,電子デバイスなどの機能発現単位として大きな可能性を秘めている.

申請者は,昨年度,電気泳動法と質量分析法を用いて,チオール単分子膜によって保護されたこのようなサイズ領域の金属・半導体クラスターを特定の組成ごとに分離することに成功した.本年度の研究では、さらに,クラスターの調製法を改良し,質量分析装置の分解能向上及び構成方法の改良を加えることにより,従来より高い精度で化学組成を帰属することに成功した.例えば.グルタチオン(GSH)分子で覆われた金クラスター(Au:SG)において.これまでAu_<28>(SG)_<16>と帰属されていた複合体は,本年度の研究から,Au_<25>(SG)_<18>であることが明らかとなった(0.2%の誤差).これらの結果,特定組成のクラスターが選択的に生成されるメカニズムや電子状態と組成の関係について新しい知見が得られた.Au:SGクラスターについては,クラスター内の金コアのサイズと裸の金クラスターにおける安定なサイズの比較などから,クラスターの安定性は生成反応における速度論的な要因により支配されていることが分かった.これらの複合体のAu4f光電子スペクトルを測定した結果,金からチオールへの部分的な電荷移動が起こっていることを示唆する結果が得られた.また,紫外可視吸収スペクトル・蛍光スペクトルの測定から,これらのAu:SGクラスターは,分子的な電子構造を有していることが明らかになった.理論計算との比較により.スペクトル内に現れたピーク構造の帰属も行った.カドミウム-硫黄クラスターに対しても同様な実験を行い,一連の化学組成のクラスターの単離に初めて成功すると共に.化学組成と電子構造の相関について明らかにした.
細胞の放射線感受性とストレス応答に関する研究-HSP90発現との関連について-

(1)最初に株化細胞に放射線を照射しその細胞の放射線についての感受性を検索した。細胞はヒト顎下腺由来腺癌細胞株(human salivaryglandadenocarcinoma cell line,HSG細胞)を用い、放射線は本学で治療に用いられる^<60>Coによるγ線を用いて検索を行った。対数増殖期にあるHSG細胞に^<60>Coによるγ線を2,4,6,8,10Gyの照射を行った。24時間後の生存細胞数の計測を行った。その結果6Gyの照射によって約半数の細胞の死滅が観察された。しかし^<60>Coの照射時間を考慮し、本学で通常一回照射線量である2Gyを以下の実験に用いた。(2)次に細胞が放射線より受けるストレスを検索した。指標として用いたものはHSP90であり、HSP90の発現をタンパクレベルで検索した。放射線照射群と未照射群のHSG細胞をSDS bufferにて可溶化し、SDS-PAGEにてタンパクを分解する。その後、HSP90に特異的な抗体を用いたイムノブロッティング法を用いて検索を行った。その結果HSP90は、HSG細胞に恒常的に発現していることが確認された。放射線照射群の細胞においてHSP90の発現量の増加が認められた。この増加がHSP90αによるものかHSP90βによるものかは現在検索中である。HSG細胞も放射線をストレスとして認知しHSP90を発現することが判明した。今後は、他の細胞や放射線照射後のHSP90のmRNAの変動、細胞内情報伝達物質の変動について検索を進めていきたい。
イカ塩辛熟成過程中の微生物相の規制要因としてのイカ肝臓および墨汁成分の役割

イカ胴肉に食塩10%とイカ肝臓5%を加えた“赤作り"を基本とし、肝臓添加量の異なる塩辛、“赤作り"にイカ墨を添加した“黒作り"および胴肉の表皮を剥皮した“白作り"を調製し、その熟成過程における各塩辛の各種化学成分の消長および細菌相の変遷を調べた結果、Staphylococcus aureusの増殖を抑制する成分がイカ肝臓に存在すること、またS.aureusとS.epidermidisの増殖を抑制する成分がイカ墨に存在することが明らかとなった。そこで、まずイカ肝臓から抗菌性画分の分離を試みた。その結果、イカ肝臓中に存在する抗菌性物質は、ゲル濾過によって分子量600-850で100°C、30分間の加熱でも失活しない比較的熱に安定な物質と推定された。この抗菌画分は、食塩10%の共存下でS.aureusに対して4mg/ml濃度で増殖遅延を、8mg/ml濃度で増殖抑制効果を示した。又、イカ塩辛からの分離菌株のうち、S.warneri,S.xylosus,Micrococcus sp.の増殖には本画分の影響は認められなかったが、S.epidermidisには食塩3-10%共存下において増殖促進効果が認められた。したがって、イカ肝臓の抗菌性物質は、10%用塩量の伝統的な“赤作り"塩辛の熟成過程における独特の菌相形成、すなわちS.aureusが増殖せずに、それ以外のStaphylococcus属やMicrococcus属が優勢となる機構に関与することが示唆された。一方、イカ墨中の抗菌性物質も熱に比較的安定であること等から、従来の報告のようなリゾチーム様の酵素とは異なることが示唆され、その抗菌活性はイカ塩辛からの分離菌株のうちS.epidermidisの増殖には抑制的に作用したが、S.warneriおよびMicroccoccus sp.には影響が認められなかった。このような結果は、“黒作り"塩辛で見られたS.warneriが優勢となりS.epidermidisが検出されない菌相特性とよく一致するものであった。これらよりイカ肝臓およびイカ墨中の抗菌性物質が、伝統的なイカ塩辛の熟成過程における菌相形成に大きな役割を果たしていることが示唆された。イカの胴肉に食塩10%とイカ肝臓5%を加えた「赤作り」塩辛およびそれにイカ墨を加えた「黒作り」塩辛を調製して25°Cで熟成し、熟成過程における両塩辛の各種化学成分の消長および微生物相の変遷を調べた結果、Staphylococcus aureusの増殖を抑制する成分がイカ肝臓に存在すること、またS.aureusとS.epidermidisの増殖を抑制する成分がイカ墨に存在することが示唆された。すなわち、スルメイカ肝臓を等量の蒸留水とともにホモジナイズした後、100°Cで30分間加熱処理した。これの蒸留水に対する透析外液を濃縮し、イカ肝臓水抽出物とした。この抽出物を陽イオン交換樹脂(CM-Cellulofine)およびアンバーライトXADのカラムに供して非吸着画分を集め、さらにBio-Gel P-2を用いたゲル濾過クロマトグラフィーに供した。