hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リンパ管内皮細胞：新規培養技術に基づくVEGF－Cシグナル機構の解明

ヒト皮膚から単離した培養リンパ管内皮細胞は、VEGFシグナルを研究する上で一定の役割を果たしている。しかし、組換えVEGF-Cに対する応答性は乏しく、リンパ管内皮細胞が本来持つシグナルを反映するものではない。そこで、本研究では3次元培養皮膚を構築する積層化技術を応用し、線維芽細胞上にリンパ管内皮細胞を培養した。すると、積層化したリンパ管内皮細胞は、生理的な濃度の組換えVEGF-Cに応答し、脈管様の構造を形成した。従って、脈管が存在する間質組織を模した培養系でリンパ管内皮細胞を培養すると、内皮細胞が本来持つ機能が生じることが本研究から明らかになった。リンパ管新生に関わる最も重要な増殖因子vascular endothelial growthfactor (VEGF)-Cの生理的至適濃度を明らかにし、リンパ管内皮細胞におけるシグナル伝達経路を同定することが、本研究の目的である。リンパ管新生は、癌リンパ行性転移の予後不良因子の一つであり、詳細なメカニズムを解明しなければならない。従来、単層培養では解決し得なかったリンパ管内皮細胞の細胞内シグナル解析を、新規積層化培養技術を応用することにより、VEGF-Cのシグナル伝達経路を明らかにする。積層化培養技術は、線維芽細胞を多層化してリンパ管内皮細胞の下床に用いるものであり、内皮細胞の接着性と膜蛋白の発現が亢進する有用なものである。本技術に立脚し、リンパ管内皮細胞のシグナル伝達機能の一端を明らかにすることにより、癌治療の科学的基盤を創出することが、本申請課題の目標である。そこで本研究課題では、3次元培養技術を基盤に、リンパ管内皮細胞の新規培養系に着手した。まず、トランスウェルチャンバーにヒト新生児皮膚由来線維芽細胞を4層培養した。その後、ヒト新生児皮膚由来リンパ管内皮細胞を積層し、リンパ管内皮細胞の3次元培養系を構築した。この培養系に組換えVEGF-A及びVEGF-Cを添加し、リンパ管内皮細胞に対する作用を検討した。この結果、リンパ管内皮細胞は組換えVEGF-A及びVEGF-Cに反応し、cord formationを来たすことが明らかになった。研究の目的:リンパ管新生に関わる最も重要な増殖因子VEGF-Cの生理的至適濃度を明らかにし、リンパ管内皮細胞におけるシグナル伝達経路を同定すること研究の成果:リンパ管新生は、癌リンパ行性転移の予後不良因子の一つであり、詳細なメカニズムを解明することが期待されている。従来、単層培養ではリンパ管内皮細胞の細胞内シグナル解析を、十分行うことはできなかった。リンパ管新生因子として重要なvascular endothelial growth factor (VEGF)-Cは、リンパ管新生を誘導する重要な増殖因子の一つである。しかし、VEGF-Cに対するリンパ管内皮細胞の応答を、従来の培養細胞系では評価することができなかった。そこで、本研究では新規積層化培養技術を応用することにより、VEGF-Cのシグナル伝達経路を明らかにする課題に取り組んだ。積層化培養技術は、線維芽細胞を多層化してリンパ管内皮細胞の下床に用いるものである。この結果、培養リンパ管内皮細胞は、生理的濃度の組み換えVEGF-Cに反応し、細胞増殖と細胞遊走を測定することが可能になった。さらに、リンパ管内皮細胞の膜蛋白の発現を検討すると、リンパ管内皮細胞特異的な膜蛋白LYVE-1の発現が、積層化により回復した。この結果は、積層化によりリンパ管内皮細胞が本来持つリンパ管内皮細胞の構造と機能が回復することを示唆している。本技術に立脚し、リンパ管内皮細胞のシグナル伝達機能の一端を明らかにすることにより、癌治療の科学的基盤を創出することが期待されている。脈管新生平成25年度は、研究計画にリンパ管内皮細胞を用いた3次元培養系の構築と細胞増殖に関するシグナル検討を挙げた。3次元培養技術は、リンパ管内皮細胞と線維芽細胞をファイブロネクチンとゼラチンでコーティングすることにより、順調に構築することが出来た。ただし、細胞数を至適化することが、機能的解析は必要であることも明らかになった。さらに、血清濃度を検討することにより、リンパ管内皮細胞の増殖が変化することも明らかになった。そこで血清濃度の至適化を図り、組換えVEGF-A及びVEGF-Cを添加した。各増殖因子の効果を見出すには、血清濃度を下げる必要あるからである。この結果、3次元培養下ではリンパ管内皮細胞が、組換えVEGF-A及びVEGF-Cに反応することを見出した。従って、平成25年度は、本研究課題の基盤を構築することが出来たことを報告し、達成度は概ね順調である。研究計画では、3次元培養におけるリンパ管内皮細胞の増殖を検討する予定である。一方、血清濃度を至適化した結果、リンパ管内皮細胞は、組換えVEGF-A及びVEGF-Cに反応して、cord formationを来すことを見出した。

従って、今後はcord formationの分子機構に着目して、シグナルを検討する予定である。研究計画では、細胞増殖に関する解析も計画しているので、cord formationの解析と共に、合わせて検討して行きたい。また、リンパ管内皮細胞の形態変化についても、微細構造の観察を進めて行く予定である。
末梢神経障害性疼痛に伴う免疫系細胞脊髄内浸潤の意義

免疫応答は遺伝的多様性により異なり、神経障害性疼痛感受性の個人差を生み出す要因の一つと考えられる。こうした感受性差は、マウス系統間でも認められ、そのメカニズム解明は病態の理解や新規治療標的の発見に繋がると考えられる。複数の近交系マウスを用いたこれまでの検討から、坐骨神経結紮による神経障害性疼痛の程度はC57BL/6J(B6)が最も強く、C3H/He(C3)が最も弱いこと、また免疫組織学的検討より、C3ではB6に比べ神経損傷後の後根神経節(DRG)での抗炎症性M2フェノタイプのマクロファージが多く、脊髄後角でのミクログリア活性化が弱いことが明らかとなった。次に、骨髄移植によりB6/C3間の骨髄キメラマウスを作製し、各マウス由来マクロファージのDRGへの浸潤/フェノタイプや脊髄ミクログリア活性化と神経障害性疼痛との関連を検討した。その結果、神経損傷後にDRGで認められるマクロファージフェノタイプは、ドナーとなるマウス系統に依存し、神経損傷後早期の神経障害性疼痛と相関すること、一方、神経障害性疼痛慢性期では脊髄ミクログリアの活性化と相関することが明らかになった。さらにマウス系統間のミクログリア応答性を比較したところ、C3由来ミクログリアはB6由来ミクログリアに比べ、特定の炎症性メディエーターに対する応答性が低下していた。またこのメディエーターの髄腔内投与により惹起されるアロディニアはC3では認められなかった。これらの結果から、DRGマクロファージは神経障害性疼痛の早期の形成に寄与すること、また慢性期の感受性差には脊髄ミクログリア応答性の違いが関与することが示唆される。28年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は末梢神経損傷後に脊髄内に浸潤する骨髄由来細胞の同定を中心に解析を行った。実験にはGFP陽性骨髄由来細胞をGFP陰性の野生型マウスに骨髄移植することで、末梢免疫系細胞だけにGFPを発現する骨髄キメラマウスを用いた。末梢神経を損傷すると神経損傷7日以降に、GFP陽性骨髄由来細胞の浸潤が著しく認められ、約半数がIba1(マクロファージの指標)陽性であることが確認された。しかしながら、マクロファージに発現することが知られている他の指標(MHC class IIやCD206)は陰性であり、T細胞の指標であるCD3も陰性であった。さらに、脊髄内に浸潤したGFP陽性細胞は樹状あるいは球状を示しており、樹状のGFP陽性細胞の多くがIba1陽性であったことから、未分化の骨髄由来細胞が脊髄内に浸潤しIba1陽性細胞に脊髄内で分化している可能性が示唆された。このことから、骨髄由来細胞の脊髄内浸潤を抑制できなくても、浸潤後の分化を制御できれば疼痛を減弱できると考えられる。浸潤抑制に関しては、白血球の遊走阻害作用を有するコルヒチンを用いた検討を行ったが、脊髄内Iba1陽性細胞への影響は認められなかった。一方、実験で用いる骨髄キメラマウスでは作成過程で照射するガンマ線のためにガンマ線非照射マウスに比べ、血液脊髄関門が緩くなっており、神経損傷後の骨髄由来細胞の浸潤が生じやすくなることが懸念されている。しかしながら、神経損傷後の脊髄へのエバンスブルーの透過性にはキメラマウスと非照射マウスで差が認められず、血液脊髄関門を構成するタイトジャンクションプロテイン(ZO-1やOccludin)のmRNA発現にも変化は認められなかった。これまで、神経障害性疼痛と非選択カチオンチャネルであるTRPM2の関連を報告したが、糖尿病性末梢神経障害や膝関節炎モデルへの寄与も認められた今年度は、末梢免疫系細胞が神経障害性疼痛の病態形成や脊髄内グリア細胞に与える影響について検討を行った。これまで、1種類の近交系マウス(C57BL/6J)を使用して検討を行ってきたが、マウス系統によって神経損傷に伴う免疫系細胞の応答性に違いがあり、神経障害性疼痛の病態形成に異なる影響を与えると考えられる。そこで、末梢免疫系細胞や脊髄グリア細胞の活性化に着目し、4系統の近交系マウスの神経障害性疼痛を比較検討したところ、C3H/HeSlcでは神経障害性疼痛に対して最も抵抗性を示すことが明らかとなった。さらに免疫組織学的検討により、C3H/HeSlcでは、後根神経節においてマクロファージが抗炎症性フェノタイプの特徴を示し、脊髄ミクログリアの活性化が他の系統に比べ弱いことを明らかとした。現在、神経障害性疼痛に抵抗性を示したマウス由来の骨髄細胞を、神経障害性疼痛に感受性を示すマウスへと移植した骨髄キメラマウス(あるいは逆パターンの骨髄キメラマウス)を作製し、末梢免疫系細胞の違いが、脊髄グリア細胞や神経障害性疼痛の病態形成に与える影響について検討を行っている。また神経損傷後早期に損傷部位へと浸潤し、炎症応答の惹起に寄与すると考えられる好中球の、脊髄グリア細胞活性化への関与についても検討を行った。好中球の遊走抑制作用を有するコルヒチンを術前に投与したところ、損傷部位への好中球の浸潤が抑制され、炎症性メディエーターの産生が減弱し、機械的アロディニアの程度も弱かった。しかしながら、損傷7日後では顕著なアロディニアが惹起され、脊髄ミクログリアの活性化も観察された。

このことから、好中球に由来する末梢での炎症応答を抑制しても、脊髄グリア細胞の活性化は非依存的に生じ、機械的アロディニアも惹起されることが示唆された。神経損傷に伴う末梢免疫系細胞の脊髄内浸潤について、GFP骨髄キメラマウスにおける末梢免疫系細胞の挙動を、二光子顕微鏡を使用してリアルタイムで観察する予定であったが、in vivoにおけるマウス脊髄の安定した撮影プロトコルの確立が難航している。一方、末梢免疫系細胞が脊髄ミクログリアの活性化に与える影響について、末梢マクロファージのフェノタイプに着目した検討を行った。これに関して、4系統の近交系マウスを用いた神経障害性疼痛の比較検討により、神経損傷後にマクロファージが抗炎症性フェノタイプに分化しやすく、脊髄ミクログリアの活性化および機械的アロディニアが弱いマウス系統C3H/HeSlcを発見できたことは、今後の検討において非常に有用であると考える。現在、C57BL/6JとC3H/HeSlc間での骨髄移植を行っているが、これまでに確立したプロトコルと違い、MHC class IIハプロタイプが異なるマウス間での移植のため、当初は骨髄移植後の生存率が著しく低かった。しかしながら、現在は生存率も改善し、骨髄由来末梢免疫系細胞が90%以上、ドナーマウス由来の細胞に置換されているキメラマウスの作製に成功している。骨髄キメラマウスはC57BL/6JとC3H/HeSlcそれぞれをレシピエントとし、全4週類の骨髄キメラマウスの作製を予定している。また、実験には骨髄移植6週後の骨髄キメラマウスを使用し、神経損傷早期と後期に分けて免疫組織学的に解析するため、時間の要する実験になることが想定されるが、骨髄移植のプロトコルが確立できたことから、今後の実験を円滑に遂行することがきると考えている。免疫応答は遺伝的多様性により異なり、神経障害性疼痛感受性の個人差を生み出す要因の一つと考えられる。こうした感受性差は、マウス系統間でも認められ、そのメカニズム解明は病態の理解や新規治療標的の発見に繋がると考えられる。複数の近交系マウスを用いたこれまでの検討から、坐骨神経結紮による神経障害性疼痛の程度はC57BL/6J(B6)が最も強く、C3H/He(C3)が最も弱いこと、また免疫組織学的検討より、C3ではB6に比べ神経損傷後の後根神経節(DRG)での抗炎症性M2フェノタイプのマクロファージが多く、脊髄後角でのミクログリア活性化が弱いことが明らかとなった。次に、骨髄移植によりB6/C3間の骨髄キメラマウスを作製し、各マウス由来マクロファージのDRGへの浸潤/フェノタイプや脊髄ミクログリア活性化と神経障害性疼痛との関連を検討した。その結果、神経損傷後にDRGで認められるマクロファージフェノタイプは、ドナーとなるマウス系統に依存し、神経損傷後早期の神経障害性疼痛と相関すること、一方、神経障害性疼痛慢性期では脊髄ミクログリアの活性化と相関することが明らかになった。さらにマウス系統間のミクログリア応答性を比較したところ、C3由来ミクログリアはB6由来ミクログリアに比べ、特定の炎症性メディエーターに対する応答性が低下していた。またこのメディエーターの髄腔内投与により惹起されるアロディニアはC3では認められなかった。これらの結果から、DRGマクロファージは神経障害性疼痛の早期の形成に寄与すること、また慢性期の感受性差には脊髄ミクログリア応答性の違いが関与することが示唆される。神経損傷後の脊髄内に浸潤する骨髄由来細胞の同定に関して、種々のT細胞の指標を用いて免疫染色を行う予定であったが染色条件の確立に時間がかかっている。
単核非ヘム鉄錯体/酸素系による酵素類似選択的酸素化反応の開発研究

メタンモノオキシゲナーゼは2核鉄を含む酵素でメタンをメタノールに変換することが知られている。不活性炭化水素を酸素で水酸化あるいはカルボニル化することは、乏しい炭素資源の有効利用の上からも重要であるが、2核鉄であることは制約があるので、モデル化としては単核鉄錯体を用いて触媒反応を開発することを目指して研究を行なった。我々の反応系の特徴は、カテコール鉄錯体を用いること、電子供与体およびプロトン供与体としてヒドロキノンを用いる点にある。このことにより、鉄の電子状態はカテコールの置換基により、また、ヒドロキノンの還元能はヒドロキノンの置換基により制御できる。先ず、本錯体系は芳香族から胞和脂肪族炭化水素まで広範囲な不活性炭化水素に対して活性を示し、常温常圧でアルコールやケトンを生成することが見出された。次に反応の選択性をみると、溶媒としてアセトニトルを用い配位子としてのピリジンを少量加えた系ではアルコールが選択的に生成し、また、反応をピリジン中で行なうとカルボニル化合物が選択的に生成することが見い出された。このような選択性の変化は活性種の配位子の変化によるものと考えられる。ピリジン中の活性種については、カテコール配位子がないものと考えられる。反応活性種として高原子価鉄オキソ種の生成を考えるのか、水酸化ラジカルのようなラジカル性酸素種を考えるかについては色々議論の別れるところであるが、高いNIHシフトや、反応速度に対する同位体効果を見ると、高原子価鉄オキソ種でラジカル性の高い、かつ、求電子改撃をする活性種が考えられる。現在、反応における位置選択性について検討中である。
クラスII型PI3キナーゼによる受容体エンドサイトーシスと小胞シグナリングの制御

当研究室では、PI合成律速酵素PI3キナーゼII型α酵素(PI3K-C2α)KOマウスが血管形成障害による胎生致死であり、主としてPI(3,4)P2を産生してVEGF、TGFβやS1Pなど血管形成因子受容体のエンドサイトーシスとその後の細胞内小胞での受容体シグナリングに必要であることを報告している。本研究ではPI特異的結合蛍光プローブを用いてリアルタイム単一細胞イメージング法により観察し、TGFβ刺激により惹起される形質膜上で起こるPI代謝経路及びPI代謝を調節する代謝酵素を同定した。これらの結果から、PI3K-C2αを中心とした受容体エンドサイトーシスの全貌が明らかとなった。膜動現象の作動には形質膜や細胞内小胞器官膜の適所におけるホスホイノシタイド(PI)の産生が必要である。PI合成の律速酵素PI3キナーゼ(PI3K)は3クラスが存在し、最も研究の進んでいるI型PI3KはPI(3,4,5)P3を産生して細胞遊走、貪食作用、飲作用や細胞増殖シグナル産生に関与し、III型PI3K-Vps34はPI(3)Pを産生してオートファジーを制御する。一方II型PI3Kの機能は、申請者のグループがPI3K-C2αノックアウト(KO)マウスの表現型(血管新生の著しい障害による胎生致死)を報告するまで不明であった。内皮細胞においてPI3K-C2αは主としてPI(3,4)P2を産生し、VEGF、TGFβやS1Pなど血管形成因子受容体のエンドサイトーシスとその後の細胞内小胞での受容体シグナリングに必要であることを明らかにした(Nature Med 2012, J Biol Chem 2013, 2015)。本研究ではPI代謝に注目し、脂質代謝を司る種々の酵素による細胞内及び生体内にける調節機構に焦点を当てる。申請者らは既に、クラスII型PI3K-C2αがTGFβ1-Smad2/3シグナル伝達経路を介した血管新生調節に必須な分子であることを見出している(J Biol Chem 2015)。TGFβ刺激によって誘発される各種PIのレベルを、PI特異的蛍光プローブに結合するタンパクドメイン発現ベクターを用いた共焦点蛍光顕微鏡下のリアルタイム単一細胞イメージング法により、1)各PIレベルの変化、2)PIレベルが変化を示す細胞内部位、3)PI代謝を調節するPIホスファターゼ及びキナーゼを明らかにした。本研究で得られた成果は、受容体内在化の詳細な分子機構の解明及び生体レベルにおける生理的機能への影響、延いては脂質代謝異常が起因する疾患発症メカニズム解析の重要な知見となる。平成28年度に計画した細胞内小胞輸送におけるホスホイノシタイド代謝の役割の解明は概ね順調に進めることができた。現在、平成29年度に計画した血管平滑筋特異的PI3K-C2α/βダブルKOマウス(PI3K-C2α/β-smdKO)を作出、胎児解析を行なっている。膜動現象の作動には、形質膜や細胞内小胞器官膜の適所における細胞膜イノシトール含有グリセロールリン脂質ホスホイノシタイド(PI)の産生が必要である。PIのイノシトール環3位をリン酸化酵素PI3KファミリーはI型III型の3クラスが存在し、最も研究の進んでいるI型PI3KはPI(3,4,5)P3を産生して細胞遊走、貪食作用、飲作用や細胞増殖シグナル産生に関与し、III型PI3K (Vps34)はPI(3)Pを産生してオートファジーを制御する。一方、II型PI3Kの機能は申請者のグループがII型α酵素(PI3K-C2α)KOマウスの表現型(血管形成の著しい障害による胎生致死)を報告するまで不明であった(Nature Med. 2012)。内皮細胞において、PI3K-C2αは主としてPI(3,4)P2を産生してVEGF、TGFβやS1Pなど血管形成因子受容体のエンドサイトーシスとその後の細胞内小胞での受容体シグナリングに必要であることを明らかにした(J Biol Chem. 2013, 2015)。本研究では、血管内皮細胞をモデルとしTGFβ刺激により誘導される各種PIのレベルを、PI特異的蛍光プローブに結合するタンパクドメイン発現ベクターを用いた共焦点蛍光顕微鏡下のリアルタイム単細胞イメージング法により、1)各PIレベルの変化、2)PIレベルが変化を示す細胞内局在部位、3)PI代謝を調節するPIホスファターゼ及びキナーゼを明らかにした。今後は以下の項目について検討する。

1) PI3K-C2a経路で作用する他のホスホイノシチド代謝酵素の同定と細胞内局在や活性調節機構を解明する。2) PI3K-C2α/β-smdKOマウスの死亡時期の同定:PI3K-C2α/β-smdKOマウスを解析し、マウスの発生・成長過程における死亡時期を同定する。3) PI3K-C2α/β-smdKOマウス死亡原因の解明:PI3K-C2α/β-smdKOマウスの組織切片を作製し、一般染色、免疫組織染色、電子顕微鏡による微細細胞構造の観察により、PI3K-C2α/β-smdKOマウスが死亡に至る原因及びメカニズムを解明する。4) PI3K-C2α/β-smdKOマウス由来平滑筋細胞におけるTGFβ1-Smad2/3シグナル伝達系の評価:ウェスタンブロット法、蛍光免疫細胞染色法などを用いて、PI3K-C2α/β-smdKOマウス由来平滑筋細胞におけるTGFβ1-Smad2/3シグナル伝達系の評価及びリアルタイムPCRによるTGFβシグナル伝達系分子のmRNAレベルの変化を解析する。5) PI3K-C2α/β-smdKOマウス由来平滑筋細胞におけるホスホイノシタイドイノシタイドの評価:PI3K-C2α/β-smdKOマウス由来平滑筋細胞にPI(3, 4)P2特異的プローブGFP-TAPP1またはPI(3)P特異的プローブGFP-FYVEを導入し、細胞内ホスホイノシタイドイノシタイドレベルを評価する。生理学
トーリック多様体とその部分多様体の研究

2次元トーリック多様体は、いくつかの例外を除いて、2次式の集まりで定義されることが知られている。その例外とは、重み付き射影平面以外の射影平面の有限群による商空間である。その場合でも、埋め込みに使われたアンプル直線束を2倍以上してしまうと、定義式は2次式だけになる。nを3以上の整数として、n次元トーリック多様体では、アンプルな直線束が必ずしも多様体の埋め込みを定義しないし、また一方では、n+1次元射影空間のn+1次超曲面となるn次元トーリック多様体が知られている。我々は、非特異トーリック多様体のアンプル直線束が埋め込みを定めるという事実より、まず非特異な場合にいつ埋め込みが射影正規的か、いつ2次式で定義されるかを考察した。方法はフロベニウス分裂法を使った。適用できる多様体は、ヒルツェブルフ曲面のような射影直線上の射影直線束、もっと一般に、射影空間上の射影空間束である。このような多様体は、どんなアンプル直線束で射影空間に埋め込んでも射影正規的であり、2次式で定義されることが判った。更に、二つのアンプル直線束のテンソル積の大域的切断がすべてそれぞれの直線束の大域的切断の積で表されることが判った。この方法では他にヒルツェブルフ曲面の1点ブロ-アップやその射影直線束についても同様の結論が得られる。また、重み付き射影空間でその重みの一つが1であるものについても、対応する凸体内の格子点を考察することにより、射影正規的に埋め込まれたならば2次式だけで定義されることが判った。一般の重みを持つ場合には手がかりが得られなかった。従って、アンプル因子である擬斉次多項式による超曲面孤立特異点のコンパクト化に関する新しい結果は得られなかった。コンパクト-トーラスが作用する多様体として、複素有界領域、特にチューブ領域の正則自己同型について、無限小自己同型環が多項式ベクトル場で生成される場合に、領域の同値問題を考察した。その結果、2次元のチューブ領域について、完全な解答を得た。
大気浮遊微小粒子およびその主要成分の生体影響メカニズムとリスク評価

堺市で採取した大気浮遊粒子の変異原性および内分泌撹乱性(ダイオキシン受容体およびエストロゲン受容体リガンド活性)を確認した。その主たる成分であるベンゾ(a)ピレン、1, 8-ジニトロピレン、3, 6-ジニトロベンゾ(e)ピレン、3-ニトロベンズアントロン、4-アミノビフェニルの突然変異誘発機構を分子・細胞生物学的方法で調べ、それらに共通した細胞周期特異的なDNA損傷応答、および損傷に特異的なDNAポリメラーゼの関与と突然変異誘発性を明らかにした。我が国では大気中に浮遊する10μm以下の粒子状物質(SPM)を大気汚染物質として環境基準が定められている。特に粒径2.5μm以下の微小粒子(PM2.5)濃度は推定死亡率や肺がん罹患率との間で有意な相関が認められている。微小粒子の主たる起源はディーゼル車排ガスである。本研究は大阪府内で微小粒子をサンプリングして、その粒径分布とその化学組成を分析し、微小粒子の健康影響、特に変異原性と内分泌撹乱性を細胞生物学的・分子生物学的に調べ、最終的にはリスク評価につなげることを目的とする。大阪府堺市の実大気からローボリュームエアサンプラで大気浮遊粒子試料を採取した。大気浮遊粒子中に近年発見された強力な変異原物質3-ニトロベンズアントロン(NBA)はG:C→T:A突然変異を起こす。その代謝中間体N-Aco-N-Ac-ABAがグアニンの8位と結合してできた付加体は大腸菌においてSOS誘導条件下で、損傷乗り越えDNA合成がDNAポリメラーゼV(umuDC)によって行われ、突然変異が生ずることがわかった。しかし主たる付加体であることがわかった代謝中間体N-Aco-ABAはSOS誘導条件下で特定のポリメラーゼによって突然変異が生ずるのではなく、複数のポリメラーゼが関わることがわかった。またN-Aco-ABAはアデニンの6位にも付加体を形成させることがわかったが、これはDNA複製を止めることも突然変異を起こすこともないことがわかった。このように大気浮遊粒子の発がん機構の一部を明らかにすることができた。大気中に浮遊する粒径2.5μm以下の微小粒子(PM2.5)濃度は推定死亡率や肺がん罹患率との間で有意な相関が認められており、我が国で新たな環境基準の設定が行われようとしている。微小粒子の主たる起源はディーゼル車排ガスであり、その主成分は多環芳香族炭化水素である。大気浮遊粒子中に近年発見された強力な変異原物質3-ニトロベンズアントロン(NBA)をヒトHepG2細胞に処理し、DNA中のNBA付加体を高速液体クロマトグラフータンデム質量計で定量した。dG-C8-C2-ABAおよびdG-C8-N-ABAは10^7グアニン当たり1001000個、dA-N6-C2-ABAは10-100個であった。またdA-N6-C2-ABAは損傷部位でDNA合成が停止しないことから、NBAによる突然変異誘発や致死にはほとんど関与していないことがわかった。dG-C8-C2-ABAおよびdG-C8-N-ABAはSOS誘導によって誘導されるDNAポリメラーゼによってよくTLSされるが、突然変異頻度は低かった。4-アミノビフェニルはグアニンに付加体を作り、付加体が1個だけ有するプラスミドを作成してヒト細胞中で付加体が損傷乗り越えされる(TLS)頻度を求めた。その結果、36%であり、大腸菌では80%が乗り越えられるという我々のこれまでの結果とは大きく異なった。この結果は大腸菌とヒトとの生物種差を反映しているものと考えられる。またTLSのうち突然変異の頻度は4.7%であった。大気中に浮遊する微小粒子(PM2.5)の主たる起源はディーゼル車排ガスであり、その主成分は多環芳香族炭化水素である。近年、大気浮遊粒子中に発見された強力なエームス試験陽性変異原物質3、6-ジニトロベンゾeピレン(3、6-DNB[e]P)の細胞に対する遺伝毒性を1、8-ジニトロピレン(1、8-DNP)と比較した。ヒト肝臓癌由来HepG2細胞に3、6-DNB[e]Pまたは1、8-DNPを処理し、姉妹染色分体交換(SCE)、小核誘導、γH2AX誘導、突然変異誘発を調べた。3、6-DNB[e]Pはほぼ飽和濃度の1μg/mL処理で、SCE、小核、γH2AXを有意に誘導したが、そのレベルはわずかであった。突然変異誘発も起こすかどうかの境界レベルであった。一方、1、8-DNPはいずれの指標によっても高くはない有意に遺伝毒性を示した。

この結果はヒトとサルモネラの種差を示しており、ヒト細胞ではニトロ基が還元されにくく活性体になりにくいために遺伝毒性が低いと考えられた。4-アミノビフェニル(4-ABA)はグアニンに付加体を作り、4-ABA-G付加体を1個だけ有するプラスミドを作成してヒト修復欠損(XP)細胞中で付加体を損傷乗り越えてDNA合成される(TLS)頻度を求めた。その結果、TLS率は3050%であり、大腸菌では80%が乗り越えられるという我々の以前の結果とは大きく異なった。この結果は大腸菌とヒトとの生物種差を反映しているものと考えられる。またTLSのうち突然変異の頻度は530%であり、G:C→T:A変異の割合が大きかった。またTLS率に塩基配列特異性があることがわかった。このように大気浮遊粒子の発がん機構の一部を明らかにすることができた。大気中に浮遊する微小粒子(PM2.5)の主たる起源はディーゼル車排ガスであり、その主成分は多環芳香族炭化水素である。平成20年度は、その中でも3-ニトロベンズアントロン(3-NBA)と4-アミノビフェニル(4-ABP)に着目し、これらが1分子付加したプラスミドを細胞に導入して、分子レベルでの研究を進めた。その結果以下のことがわかった。3-NBAは主にDNAのグアニン塩基と付加体を形成し、それがG→Tのトランスバージョンをひきおこす。(2)これらの付加体はNERにより修復される。(3)形成する付加体によってDNA複製効率が異なる。(4)グアニン付加体のうち、dG-N^2-ABAが突然変異に対する寄与度の高い付加体である。(5)dG-/N^2-ABAは大腸菌ではDNAポリメラーゼIV,VでTLSされる。4-ABPがプラスミドのp53遺伝子コドン248配列のグアニンにある場合、TLS率は36%であり、強いDNA合成阻害が見られた。TLSされたプラスミドのうち4%に変異を生じていた。変異のパターンはG→Tが最も多く見られた。一方、コドン249配列のグアニンにある場合、TLS率は77%であり、強いDNA合成阻害は見られなかった。また、変異誘発も1%と低くなることがわかった。このようにdG-ABPのTLSは周辺配列に大きく影響を受けることがわかった。このように大気浮遊粒子の発がん機構、すなわち癌のDNAにおけるDNA損傷の痕跡の生じる機構の原因を示すことができた。
リツキシマブ細胞傷害におけるLR11の分子機構の解明

LR11はLDLレセプターとして同定されたI型膜貫通分子であるが、DLBCLにおける発現、機能は不明な点が多い。本研究でDLBCLの約半数、特にGCB typeにおいて発現が見られることを見出し、LR11発現症例ではその古典的化学療法であるCHOP療法下でのOSが高かったが、R-CHOP療法下ではその予後に差を見いだせなかった。さらにin vitroでの研究において、LR11, CD20,補体のC3がlipid raft上でタンパク複合体をつくること、LR11発現を抑制したところ、Rによる補体依存性細胞障害(Complement dependent cytotoxity; CDC)が増強していることを見出した。このことはLR11がRによるCDCを負に制御している可能性を示唆している。本研究はこれらサブグループ分類の分子レベルでの生物学的意義の一端を明らかにし、さらにDLBCLの治療法を進展させうる研究であると考えられる。
四座ホスフィンを用いた低原子価遷移金属クラスターの精密合成と機能材料への応用

本研究では,当研究室で独自に開発した直鎖型四座ホスフィンmeso-bis[(diphenylphosphinomethyl)phenylphosphino]methane (dpmppm)を用いて遷移金属多核錯体を合成し,得られた錯体の特異な反応性と物性について評価を行った。一つ目のテーマである「直鎖状Pd8核錯体」の研究では,アセトニトリルが配位したPd8核錯体[Pd8(μ-dpmppm)4(CH3CN)2](BF4)4のコールドイオン化(CSI)質量スペクトルからPd12核錯体やPd16核錯体に由来するピークが観測され,{Pd4(μ-dpmppm)}2+ユニットがさらに連結する可能性が示された。この結果を含め学術誌(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 1016.)にて報告した。今後は,分子化学的ボトムアップの観点からより多くのPd4核フラグメントが一次元に連結するよう検討を行い,得られた超分子組織体に対し電子デバイスへの実現を志向した物性評価へと展開する。さらに,「銅ヒドリド錯体」の研究では,理論計算から四座ホスフィンdpmppmによって架橋されたCu2(μ-H)へのCO2挿入反応のメカニズムについて詳細に考察を行い,これまでの実験結果とあわせて学術誌(Chem. Asian J. 2014, 9, 3106.)にて発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では当研究室で合成法を確立した四座ホスフィン(dpmppm=Ph_2PCH_2P(Ph)CH_2P(Ph)CH_2PPh_2)で構造規制した遷移金属クラスターを合成し,その錯体の特異な反応性と物性について評価を行っている.まず,一つ目のテーマである「直鎖状パラジウム八核錯体」の研究では,電気化学測定からPd_8核錯体が酸化還元活性であることが示され,コバルトセンによる試薬還元を検討したところ2電子還元体が生成していると推定される結果が得られた.この還元体はCH_2Cl_2と反応して塩化物イオンが軸配位したPd_8核錯体へと変換することもわかり,新たな電子状態に基づきCH_2Cl_2の炭素ー塩素結合を還元的に切断した結果であると考えている.金属鎖の還元によって主に中央部のPd原子上の電子密度が高くなることがDFT計算か推定され,その電子の移動によって鎖末端が反応場となっているものと考えられる.今後この詳細なメカニズムを解明し,より特異性の高い反応に応用したい.また,Pd_8核錯体に対してプロトンとの反応を検討したところヒドリド錯体へと変換することがわかった.この結果から,電気化学的還元操作を組み込むことで水素発生サイクルを構築できるものと考えられ,新たな目的に設定して研究を進めている.以上に関して研究を発展させるとともに当初の目的に定めた骨格拡張の検討を続ける予定である.二つ目のテーマである「銅(I)ヒドリド錯体」では,新たに銅2核および4核ヒドリド錯体を合成し,これら錯体は二酸化炭素を還元してギ酸イオンが配位した銅錯体に変換することがわかった.これは既に合成した銅9核および16核ヒドリドクラスターには見られない反応性であり,今後は銅ヒドリド錯体を用いた二酸化炭素からギ酸への触媒的還元反応へと展開したいと考えている.さらに,銅9核,銅16核ヒドリドクラスターに関しては,それらクラスターの形成中間体と考えられる銅6核ヒドリドクラスターの構造解析に成功し,dpmppmを用いた銅多核ヒドリドクラスターの構築プロセスを詳細に解明するとともに,クラスターへの小分子の取り込み等の検討を続ける予定である.本研究では当研究室で合成法を確立した四座ホスフィン(dpmppm=Ph_2PCH_2P(Ph)CH_2P(Ph)CH_2PPh_2)で構造規制した遷移金属クラスターを合成し,その錯体の特異な反応性と物性について評価を行っている.まず,一つ目のテーマである「直鎖状パラジウム八核錯体」の研究では,酸化還元活性なPd_8核錯体にプロトン酸を反応させるとPd_4核ヒドリド錯体に変化することが種々分光分析から推定された.さらに,ヒドリド錯体をコバルトセンで還元したところPd_8核錯体が再生することがわかった.そこで,プロトン存在下でPd_8核錯体に対し自然電位の-0.5Vから還元側に電位を掃引したところ,プロトン量に応じてピーク電流の増大がみられる触媒電流が観測された.このことから,過剰量のプロトン存在下で直鎖状パラジウム人核錯体が電気化学触媒となり,ヒドリド錯体を活性種とする触媒的な水素発生が可能であることがわかった.これは,低原子価クラスターであるために容易にH^+と反応した結果であり,さらにバルクの電極触媒表面上で起こる反応を分子で再現しようという課題にアプローチするものと評価できる.以上は低原子価の金属鎖合成を目指した目的に適っている.二つ目のテーマである「銅(I)ヒドリド錯体」では, dpmppm, Cu(I)イオンおよびNaBH4の反応から銅2核ヒドリド錯体と銅4核ヒドリド錯体を新たに合成した.これら錯体は温和な条件下で1気圧の二酸化炭素と反応し, Cu-H間にCO_2が挿入することで生成するギ酸イオンが配位した銅錯体に変換することが明らかとなった.

また,これらにプロトンを反応させることでギ酸が定量的に生成することをNMRから確認した.さらに,配位子の非配位のリンを酸化させた銅2核ヒドリド錯体を合成することでCO_2反応速度対する錯体の立体的な影響を評価することもできた.このように,ヒドリド錯体のM-H結合へのCO_2挿入に関して錯体化学的に研究した例は少ない.現在はCu-H結合へのCO_2が挿入するプロセスに関してDFT計算を行い,そのメカニズムの解明を進めている,さらに,銅2核および銅4核ヒドリド錯体がギ酸合成の触媒として機能するかの検討を行っている.本研究では,当研究室で独自に開発した直鎖型四座ホスフィンmeso-bis[(diphenylphosphinomethyl)phenylphosphino]methane (dpmppm)を用いて遷移金属多核錯体を合成し,得られた錯体の特異な反応性と物性について評価を行った。一つ目のテーマである「直鎖状Pd8核錯体」の研究では,アセトニトリルが配位したPd8核錯体[Pd8(μ-dpmppm)4(CH3CN)2](BF4)4のコールドイオン化(CSI)質量スペクトルからPd12核錯体やPd16核錯体に由来するピークが観測され,{Pd4(μ-dpmppm)}2+ユニットがさらに連結する可能性が示された。この結果を含め学術誌(Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54, 1016.)にて報告した。今後は,分子化学的ボトムアップの観点からより多くのPd4核フラグメントが一次元に連結するよう検討を行い,得られた超分子組織体に対し電子デバイスへの実現を志向した物性評価へと展開する。さらに,「銅ヒドリド錯体」の研究では,理論計算から四座ホスフィンdpmppmによって架橋されたCu2(μ-H)へのCO2挿入反応のメカニズムについて詳細に考察を行い,これまでの実験結果とあわせて学術誌(Chem. Asian J. 2014, 9, 3106.)にて発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。「直鎖状Pd_8核錯体」の研究では,さらなる骨格拡張に対する端緒を見いだせていないものの,Pd_8核錯体が酸化還元活性であることを利用した特異な反応性の探索と水素発生サイクルの構築を新たな目的として設定した.さらに,「銅(I)ヒドリド錯体」に関してもCu_2核およびCu_4核ヒドリド錯体を利用した二酸化炭素を用いたギ酸への触媒的還元反応の達成を目指し,広く研究を展開することができた.「直鎖状Pd_8核錯体」の研究では,過剰なプロトン存在下でPd_8核錯体が電気化学触媒となり,触媒的な水素発生が可能であることが分かった.今後は触媒的な水素発生に関する機能の評価を新たな目標に設定して研究を進める予定である.また, Pd_8核鎖内の電子状態を還元剤,酸化剤によって自在に調整でぎる知見も得られており,この検討が骨格拡張へつながるものと期待している.さらに,「銅ヒドリド錯体」の研究では,新たに合成したCu_2およびCu_4ヒドリド核錯体のCu-H結合に温和な条件下でCO_2が挿入することがわかり, CO_2を有用な材料に変換できる安価な卑金属を用いた触媒の開発を目指している.以上から2つのテーマにおいて広く研究を展開できた.
糖変換に基づく天然物及び関連物質の合成

これまで種々の糖類から合成された5,6-不飽和糖に我々が開発した触媒量の塩化パラジウムを用いた触媒的Ferrier-II反応を適応し、効率良い光学活性多置換シクロヘキサン環の合成法が確認できが、本反応を更に展開して、6位に酸素官能基を有する5,6-不飽和糖についても検討を加え、本反応が更に応用範囲の広い光学活性シクロヘキサン環の合成法となることを見出した。10年度は主に次の2プロジェクトについて検討を加え当初の成果を得た。1)糖関連酵素阻害剤の一つであるシクロフェリトール及びそのエピマーの効率よい合成法を確立した。HIV阻害活性も示すシクロフェリトールはβ-グルコースの炭素類縁体であり、これまでにも多くのグループによって合成法が検討されているが、水酸基の立体化学が異なる種々のエピマー合成を可能とする合成法は未だに確立されていない。その鍵を握るのがシクロヘキサン環へのヒドロキシメチル基の立体選択的な導入法の開発である。Ferrier-II反応によって構築されたシクロヘキサン環上に、いったん、立体選択的にエポキシ環を形成した後、ヒドロキシメチル基等価体による位置選択的なエポキシ開環反応を鍵段階として成功した。マンノシドから得られた6員環中間体より類似した合成法で3-エピマーの合成にも成功した。現在、生物活性を評価している。2)イノシトール全異性体の効率良い合成法を確立した。6位に酸素官能基を有する5,6-不飽和糖の触媒的Ferrier-II反応により多種の5置換シクロヘキサノンが得られる事が予想される。本方法は、容易に分離可能な4種の異性体を効率良く与えるので、3種の代表的な糖から全ての5置換シクロヘキサノンが得られた。ケトンの立体選択的還元により、絶対配置が明らかなイノシトールの9種の光学活性全異性体の合成に成功した。更に、IP3やIP4など各種のイノシトールポリリン酸の合成法が確立できた。
臨床ヒト膀胱腫瘍に対するBCG膀胱内注入療法の抗癌作用機序の免疫学的解析

BCGの膀胱癌に対する抗腫瘍効果を解析するために以下の実験を施行した。2ツベルクリン反応陽性の正常人の末梢単核球をIL-2と生菌BCGと共に1週間培養し、その後生菌BCGにて4時間刺激後の各種のサイトカイン(IFN-γ,IL-2,TNF-α)の分泌能をflow-cytometry(FACS analysis)にて解析した。その結果、陽性対象であるPMAの刺激にてはサイトカインの分泌は見られたものの、BCGの刺激にてはサイトカインの分泌は見られなかった。この原因はB-cell lineでの十分なAPCがなかったためとと考えられた。一方、臨床例において、BCGを尿路上皮腫瘍に対して使用し以下の結果を得た。1 7例の上部尿路上皮内癌症例においてBCG(Tokyo 172 strain,80mg)の尿路内環流を行い平均観察期間22ヶ月で6例において癌細胞の消失を確認した。242例の膀胱尿路上皮内癌症例においてBCG(Tokyo 172 strain,80mg)の膀胱内注入を行い平均観察期間37.3ヶ月で35例において癌細胞の消失を確認した。1 CD14+細胞からGM-CSF+IL-4にて樹状細胞(FDC)を誘導し、生菌BCG添加後のFDCの表面抗原の発現の変化を観察した。その結果CD40,CD80,CD83,CD86の発現が上昇した。この結果生菌BCGはTNF-αと同様にFDCを成熟させることが明らかになった。TargetとしてはBCG感染膀胱腫瘍細胞の代わりにBACを用いた。BACのみではBACに対して細胞傷害活性を認めなかった。Monocyteよりgenerateしたdendritic cellをAPCとして用いたBACはCD4/CD8=41.3/59.7であった。BACに対する細胞傷害活性はE/Tが10,20,80でそれぞれ40%,80%,90%であった。2 BCG刺激によるT cellのcytokine分泌健常人の末梢血より得られた単核球分画をBCG1mg/mlを加えて4時間培養しIL-2,TNF,INF-γの分泌を観察した。陽性対照としてはTPAによって刺激した。TPAで刺激した場合にはそれぞれのcytokineが細胞内に増加したが,BCGの刺激によっては増加しなかった。3 BCG刺激によるdendritic cellの活性化monocyteよりIL-4とGM-CSFを用いてgenerateしたdendritic cellをBCGで刺激し表面抗原の変化とIL-8の分泌を測定した。文献の記載と異なりBCGで刺激する前よりdendritic cellはCD83が表面抗原として発現していた。2ツベルクリン反応陽性の正常人の末梢単核球をIL-2と生菌BCGと共に1週間培養し、その後生菌BCGにて4時間刺激後の各種のサイトカイン(IFN-γ,IL-2,TNF-α)の分泌能をflow cytometry(FACS analysis)にて解析した。
溶液錯体化学法による希土類物質のパノスコピック形態制御

平成19年度は、(1)水・アルコール混合溶媒を用いたソルボサーマル法による形態の制御された蛍光体微粒子の合成に成功し、(2)錯体重合法を用いたパラレル合成による新規蛍光体の探索手法を確立し、(3)硫化物系蛍光体合成ルートの開発に基づき、新たな白色LED用新規蛍光体を発見することができた。具体的な研究成果は以下の通りである。(1)臨界温度の異なる水とアルコールを混合溶媒とするソルボサーマル法により、特に水の分率の低い領域において、アルコール単体で超臨界を示し、水単独では超臨界でない温度でのソルボサーマル処理をすることにより、粒径の小さい分散性に優れた蛍光体微粒子の合成に成功し、また処理温度を可変することによりウィスカー状粒子や板状粒子など形態制御が可能なことが明らかになった。通常の溶液法では、分散性に優れる微粒子を得ることは容易ではないので、本研究成果は意義がある。(2)候補蛍光体の組成のライブラリーを作成し、対応する組成に応じた溶液系を試験管アレイに準備し、同時に錯体重合プロセスを施すことにより、多数の蛍光体を同時に並列的に合成し、蛍光体として利用可能な組成のスクリーニングをする、という錯体重合パラレル合成法を開発した。この手法により、ツリウム賦活カルシウムガレート新規蛍光体を発見した。信頼性の高い新物質探索手法として画期的であり、関連分野へのインパクトが大きい成果である。(3)ユーロピウム賦活バリウムアルミニウム硫化物系蛍光体を錯体重合法と石英ガラスアンプル封入法とを組み合わせることにより、極めて高品質な蛍光体を合成できることを明らかにした。この方法は汎用性が高く、硫化物を扱う研究分野において極めて意義の高い成果である。白色LED用蛍光体としては、希土類賦活バリウム亜鉛硫化物およびストロンチウム亜鉛硫化物が、青色励起によりそれぞれ深赤色および黄色の発光を呈することが初めて明らかにされた。多様な用途にある希土類蛍光体の多くは固相フラックス法で合成されるため、その一次粒子は数ミクロンオーダと画一的な粗粒子であり、加えて1ミクロン以下の微粒子では輝度の低下が著しく実用に供することができない。そこで本研究ではパノスコピック形態制御(ナノレベルからメソ及びマクロレベルまでの階層的形態制御)を可能にする溶液錯体化学法(錯体均一沈殿法および錯体重合法)をY_2O_2S:Eu及びYVO_4:Eu系蛍光体の微粒子合成に適用し、粒径数ミクロンの市販標準品と同等以上の高機能を有する試料を得ることを目的とした。平成16年度に得られた研究成果は以下の通りである。1.錯体均一沈殿法によるY_2O_2S:Eu蛍光体の合成と評価尿素の加水分解に基づく均一沈殿法で使用する溶媒である水にグリコール類を錯形成剤として添加することにより、形状および粒径が高度に制御されたY_2O_2S:Eu系高輝度微小粒径蛍光体が作製できることが明らかになった。錯体均一沈殿法で合成したY_2O_2S:Eu蛍光体の平均粒径は100-300nmと小さく、特筆すべきことに粒径200-300nmの領域で市販高輝度蛍光体の相対輝度を上回る蛍光体が得られた。2.錯体重合法によるYVO_4:Eu蛍光体の合成と評価クエン酸とエチレングリコールとの間のポリエステル反応を基礎とする錯体重合法を用い、1000°C1200°CでYVO_4:Eu蛍光体の単相での合成に成功した。固相法で合成した試料と比べて相対輝度は2倍以上となり、また錯体重合法で合成した試料の粒径は約1ミクロンと市販高輝度蛍光体の1/6と小さいにもかかわらず、市販品の相対輝度を上回る蛍光体が得られた。多彩なアプリケーションのある希土類系蛍光体の多くは、高温固相法やフラックスを用いた部分融解法で合成されるので、その一次粒子は数ミクロン以上にまで及ぶ。一方で1ミクロン以下の微粒子では輝度の著しい低下を招き、微細でかつ高輝度の蛍光体を得ることは困難な課題とされている。そこで本研究では溶液錯体化学法を展開し、従来の粗大粒子と同等以上の高輝度を有する希土類系サブミクロン微粒子蛍光体を合成することを目的とした。平成17年度に得られた研究成果は以下の通りである。1.PVA法による水溶液からの高輝度赤色蛍光体YNbO_4:Eu^<3+>の合成Nb-グリコール酸水溶液を基本溶液とし、YとEuの原料をポリビニルアルコール(PVA)と共に溶解させ、その溶液を加熱濃縮して得られる高分子ゲル状物質を熱分解して生じる前駆体を1300°Cで熱処理することにより高輝度赤色蛍光体YNbO_4:Eu^<3+>を得た。またLiとTbを共ドープすることにより、実用化されているYVO_4:Eu^<3+>よりも高輝度な蛍光体を得ることに成功した。2.マイクロゲル噴霧凍結乾燥法によるY_2O_3:Eu^<3+>蛍光体の合成:ユニークな形態誘導PVA、ゼラチン、寒天を含むY及びEu酢酸水溶液を液体窒素中に噴霧して得られるマイクロゲル状の微小球形粒子を凍結乾燥し、これを1300°Cで熱処理して蛍光体化した。

PVAでは直径約20μmの球状粒子が得られ、微細組織は約200nm程度の粒子から構成され、ゼラチンの場合は球状の粒子は逆オパール状の組織を有し、また寒天の場合の球状粒子は微細な網目構造の組織を有することが明らかになった。3.錯体重合法による新規希土類蛍光体の探索錯体重合法により希土類チタンタンタル酸塩の多くが緑白色蛍光体であることが明らかにされ、またEuをドープすることにより高輝度赤色蛍光体になることが明らかにされた。チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ、タンタルは水に溶かす事が困難であるので、これらの元素を含む機能性材料を合成する際には、有機溶媒もしくは強酸性溶液を用いる必要があった。産業界では、水を溶媒とするプロセスの構築を可能にする、これら金属を含む水溶性金属錯体の開発が強く望まれていた。そこで本研究では、これら金属の水溶化を可能にする新しい親水錯体化技術の開発、新規水溶性金属錯体単結晶育成と構造決定、水を溶媒とするグリーンプロセスによるナノ光結晶の合成と評価を目的とし、以下のような研究を実施した。(1)チタン、ニオブおよびタンタル金属の親水錯体化技術の開発チタン金属粉末をアンモニア存在下、過酸化水素水で処理すると水溶性チタンペルオキシ酸が得られるが、これは不安定であるので、クエン酸や乳酸あるいはグリコール酸を添加して安定化させる。また、五塩化ニオブまたは五塩化タンタルをメタノールに溶解させた後、アンモニア水を添加して析出するニオブ酸あるいはタンタル酸を過酸化水素水及びクエン酸などのヒドロキシカルボン酸で処理することにより水に安定に溶けるニオブまたはタンタルの錯体を得ることに成功した。(2)水溶性チタン及び水溶性タンタル錯体の単結晶育成と結晶構造解析チタンにグリコール酸とペルオキシ基が配位したチタン4核錯体及びタンタルに乳酸とペルオキシ基が配位したタンタル2核錯体の単結晶の育成に成功し、その構造の詳細を明らかにした。(3)水熱法による酸化チタン多形の選択的合成水溶性チタン錯体を含む水溶液を様々な条件で水熱処理することにより酸化チタン結晶の多形を選択的に合成することに成功した。チタンのクエン酸錯体からはアナターゼ型酸化チタンを、またチタンのグリコール酸錯体からは、溶液のpHを1、5、10と変えることにより、それぞれTiO_2(B)型、ルチル型、ブルカイト型酸化チタンを合成できた。平成19年度は、(1)水・アルコール混合溶媒を用いたソルボサーマル法による形態の制御された蛍光体微粒子の合成に成功し、(2)錯体重合法を用いたパラレル合成による新規蛍光体の探索手法を確立し、(3)硫化物系蛍光体合成ルートの開発に基づき、新たな白色LED用新規蛍光体を発見することができた。具体的な研究成果は以下の通りである。(1)臨界温度の異なる水とアルコールを混合溶媒とするソルボサーマル法により、特に水の分率の低い領域において、アルコール単体で超臨界を示し、水単独では超臨界でない温度でのソルボサーマル処理をすることにより、粒径の小さい分散性に優れた蛍光体微粒子の合成に成功し、また処理温度を可変することによりウィスカー状粒子や板状粒子など形態制御が可能なことが明らかになった。通常の溶液法では、分散性に優れる微粒子を得ることは容易ではないので、本研究成果は意義がある。(2)候補蛍光体の組成のライブラリーを作成し、対応する組成に応じた溶液系を試験管アレイに準備し、同時に錯体重合プロセスを施すことにより、多数の蛍光体を同時に並列的に合成し、蛍光体として利用可能な組成のスクリーニングをする、という錯体重合パラレル合成法を開発した。この手法により、ツリウム賦活カルシウムガレート新規蛍光体を発見した。信頼性の高い新物質探索手法として画期的であり、関連分野へのインパクトが大きい成果である。(3)ユーロピウム賦活