hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心血管特異的トランスポートソーム:分子機構から病態発現まで

心血管系細胞において、一酸化窒素(NO)は重要なガス状シグナル伝達物質であり、虚血性心疾患・心不全・高血圧などの病態に密接に関与する。私達は性ホルモンが非ゲノム作用を介して心筋イオンチャネルを制御することを初めて明らかにしたが、これには内皮型NO合成酵素(eNOS)を介したNOが関与する。一方、神経型NO合成酵素(nNOS)を対して産生されたNOは心筋電位依存性Ca2+チャネルを制御し、その制御因子の遺伝子多型(SNP)が心臓突然死のリスク因子となる。これらの致死的な不整脈発現と関わるNOによる心筋イオンチャネル制御の基盤となるトランスポートソームの分子実態を明らかにした。心筋カリウムチャネルI_<Ks>チャネルの一酸化窒素(NO)による調節機構に関して、以下の検討を行なった。(1)I_<Ks>チャネルのカルシウム感受性:I_<Ks>チャネルはカルシウム感受性があり、このメカニズムはカルシウム依存性一酸化窒素産生が関与する。これにはcaveolin-3・calmodulin・NOS3の動的なタンパク間相互作用が関与する(Circ.Res.2005)。(2)性ホルモン非ゲノム作用によるI_<Ks>調節:I_<Ks>チャネルが性ホルモンにより活性化されるが、これは遺伝子転写を介さない性ホルモンの非ゲノム作用を介している。非ゲノム作用にはc-Src・PI3キナーゼ・Akt・NOS3の動的な相互作用により産生された一酸化窒素が関与する(Circulation 2005)。(3)ニトロソ化によるI_<Ks>調節:Biotin-switch assay法を用いて、少なくともin vitroではI_<Ks>チャネルαサブユニットであるKCNQ1のカルボキシ末端のCys残基がニトロソ化されることがI_<Ks>活性化に関与すること、これにはCys残基周辺のアミノ酸を含めたレドックス環境が関与することを示した。(4)生物発光を用いたタンパク間相互作用の検討:Luciferaseを用いたタンパク間相互作用検出法を用いて、エストラジオールの非ゲノム作用のシグナル伝達経路を解析する発光プローブを開発し、検討を始めた。エストラジオール刺激により活性化されるが核内移行しないERKが関与する可能性が示唆されている。(5)NOの光学的測定:心血管系細胞でNOを実際に測定するため、東京大学梅澤研究所で開発されたnMオーダーのNOの測定が可能となる、NOA-1のシステムを導入した。前年度までに男性ホルモンであるテストステロンによりI_<Ks>、チャネルが活性化され、I_<Ca, L>チャネルが抑制されることを明らかにしているので、本年度は女性ホルモンであるプロゲステロン、エストラジオールの検討を行った。これら女性ホルモンでも同様にI_<Ks>チャネルが活性化され、I_<Ca, L>チャネルが抑制されること、これらが性ホルモン受容体→c-Src→PI3-kinase→Akt→eNOSにより活性化されるNOによる作用であることが明らかとなった。続いてこの性ホルモンの非ゲノム作用に関わるイオントランスポートソームの解明に着手した。スクロース密度勾配遠心分画法を用いた検討から、KCNQ1、CACNA1C、eNOSがカベオラ分画に局在すること、KCNE1、c-Src、p85,Aktは比較広範な分布を示すがかなりの部分がやはりカベオラ分画に局在することが明らかとなった。性ホルモン受容体は、N末端の抗体では認識されずC末端抗体でのみ認識されるN末端欠損型がカベオラ分画に局在し、これらが性ホルモン非ゲノム作用を担当する性ホルモン受容体と考えられた。また、I_<Ks>チャネル活性化はグアニル酸シクラーゼ阻害剤では抑制されず、cGMP非依存性のニトロソ化作用によることが示唆された。そこで、ビオチンスイッチアッセイを用いてKCNQ1チャネルがニトロソ化されるか否か検討したところ、KCNQ1のCys残基の一つだけがニトロソ化され、それには周辺アミノ酸がレドックス環境にあること、これに加えて他のタンパク質との相互作用が必須であることが判明した。以上から、NOによるイオントランスポートソームの実体が明らかになりつつあり、今後はこれらの分子のカベオラ局在の分子メカニズム解明、および生細胞でのこれらの動態のイメージングを目指していく。本年度は性ホルモン非ゲノム経路に関する継続研究と、新たな心血管系特異的トランスポートソームの探索を行った。(1)性ホルモン非ゲノム経路に関する継続

研究:性ホルモン非ゲノム経路の反応の作用の場が細胞膜特殊構造カベオラであること、長年探索し続けられている非ゲノム経路を担当する性ホルモン受容体として、古典的核内受容体の短縮型アイソフォームがカベオラに局在すること、I_<ks>修飾は直接タンパクニトロソ化反応によっており、分子・部位特異的ニトロソ化のメカニズムとして、小さな単位のタンパク複合体が関与すること、非ゲノム経路性ホルモン受容体が、刺激によりタンパクータンパク結合のスイッチを行う動的なトランスポートソームである可能性、などを明らかにした。これらにより性ホルモン非ゲノム経路トランスポートソームの実体に迫ることができた。(2)新たな心血管系特異的トランスポートソームの探索:心筋細胞の薬物代謝経路としてA01金井グループから供与いただいた有機カチオントランスポーターと心筋イオンチャネルがイオントランスポートソームを形成する可能性が示唆された。また、マクロファージ炎症反応に、K+チャネルとTRPチャネルの相互作用が関与する可能性が示唆され、in vivoレベルでTRPチャネルブロッカーの全投与により、炎症反応が軽減することが示唆された。次年度以降は性ホルモン非ゲノム経路の動的側面の検討と、新たなトランスポートソームの探索へのアプローチを行う。(1)性ホルモン非ゲノム経路シグナル伝達のダイナミックな動態の検討:性ホルモン非ゲノム作用が細胞膜特殊構造脂質ラフトをその作用の場とすることが示唆された。そこで、本年度はandrogen receptor (AR)の全長ARと交換スプライシング型AR45の動態を検討した。脂質ラフトを、Triton X-100不溶性/Ocutyglucoside可溶性ラフト(ラフトA)とTriton X-100不溶性/Ocutyglucoside不溶性ラフト(ラフトB)に分けると、全長ARはテストステロン刺激によりラフトAからラフトBに移動すること、AR45は恒常的にラフトBに存在することが明らかとなった。(2)性ホルモン非ゲノム作用特異的受容体の検討:全長ARとAR45のゲノム作用、非ゲノム作用への関与を検討した。ルシフェラーゼアッセイにより、全長ARはゲノム作用を有するが、AR45はゲノム作用を示さないことが明らかとなった。一方、全長ARとAR45はいずれも非ゲノム作用を示すが、その内容が異なることが明らかとなった。(3)マクロファージにおける貪食作用・炎症反応に関わるイオントランスポートソームの研究:マクロファージをLPSにより刺激すると、炎症性サイトカインTNFα, IL-1β, IL-6が産生されるが、TNFα,産生とIL-1β, IL-6産生は異なった経路で行われ、前者には細胞内からのCa^<2+>放出、後者には細胞外からのCa^<2+>流入が必要であった。(1)性ホルモン非ゲノム作用特異的受容体の検討:心血管系で非ゲノム経路を担当する性ホルモン受容体は、N末端短縮型受容体であることが示唆された。全長性ホルモン受容体ではDNA結合に関与するZinc-finger motifの複数Cys残基が交換スプライシングによりN末端に存在するようになり、これらがS-パルミトイル化の修飾を受け、これが脂質ラフト局在することが、同受容体が非ゲノム作用に特異的作用するメカニズムであることが示唆された。(2)性ホルモン非ゲノム作用トランスポートソームの空間的解析:性ホルモン非ゲノム作用による心筋Caチャネル調節は、交感神経刺激状態時にのみ作用する。
光学活性融合マテリアル創出を指向したキラルリンポリマーの合成

ホスフィンのリン原子は炭素原子と同様に不斉中心として利用でき、光学活性なホスフィンが立体化学的に安定に存在する。これまでに数多くの不斉リン原子を有する光学活性ホスフィンが合成され、特に遷移金属錯体を触媒とする不斉反応の配位子として広く利用されてきた。本研究では、このような不斉リン原子に焦点を合わせ、光学活性な融合マテリアル創出を目指し、不斉リン原子を主鎖骨格に有する光学活性ポリマー・オリゴマーを合成することを目的とし、以下の成果を得た。1.市販の試薬から4ステップで合成した光学活性二級ビスホスフィンを前駆体に用い、アルキルリチウム試薬と反応させることでジリチオ化体を系中で発生させた。これにビピリジル誘導体を反応させることにより、新規光学活性P-キラルオリゴマー(配位子)を良好な収率で得た。片巻らせん二次構造の構築と機能発現を期待して、ユーロピウムとの錯形成を試み薄黄色の固体を得た。その結果、ユーロピウムに特有の強い赤色発光が観測されると同時に、高異方性を有する円偏光を発することを明らかにした。2.ポリエチレングリコール鎖を有するP-キラルポリマーの合成と金属添加による高次構造変化に関して検討を行ったところ、目的とするポリマーはほとんど得られず、環状ホスフィンが選択的に得られた。さらに、円二色性を評価するため芳香環を導入したモノマーを合成し、P-キラルホスフィンとの共重合を試みたが、この場合も環状ホスフィンが主生成物として得られた。本化合物には様々な芳香環を導入でき、新たな光学活性ホスト分子としての可能性を秘めている。26年度が最終年度であるため、記入しない。このような背景を基に、これまでに数多くの不斉リン原子を有する光学活性ホスフィンが合成され、特に遷移金属錯体の不斉配位子として広く利用されてきた。しかし、高分子化学分野において、不斉リン原子を主鎖骨格に有する光学活性ポリマーの合成例は、我々が報告した数例に限られている。この様な背景の下、本研究では種々の新奇キラルリンポリマー・オリゴマー・環状化合物の創出に成功し、それらの配位挙動について詳細に検討を行った。具体的には、キラルリンオリゴマーの合成と配位能評価を試みた。例えば、合成したホスフィンは、キラルリン原子を二つ有し、ビピリジルユニットを二つ有している。これに、希土類元素としてユーロピウムを添加したところ、キラルリン原子と窒素原子が六座で配位した錯体が生成した。両端のビピリジルの立体障害を避けるように配位するため、オリゴマーがらせん状に配位していると考えられる。得られた錯体の発光挙動を検討したところ、キラルな発光である円偏光発光を発現していることが明らかになった。さらに、その非対称性因子は10のマイナス1乗オーダーと見積もられ、非常に大きな値を有している事が分かった。目的とするキラルリンオリゴマーが合成できただけでなく、金属配位(ユーロピウム)により光学活性な二次構造(らせん構造)を構築することができたため。また、得られた光学活性錯体が、大きな非対称性因子を有する円偏光発光を発現したため。得られたユーロピウム錯体の円偏光発光非対称性因子は10のマイナス1乗オーダーであったので、今後はこの値を5倍から10倍上昇させることを目標にする。具体的には、オリゴマー鎖をさらにのばし、光学活性Sの字構造を構築させる。
核共鳴散乱を用いた放射性同位元素の非破壊検出

エネルギー可変(24MeV)の準単色な逆コンプトンγ線を用いた光核共鳴散乱による放射性同位体の新しい非破壊測定法を提案した。この非破壊検査システム設計・性能評価に必要なシミュレーションコードを開発し、コードの信頼性を検証するために既存の逆コンプトンγ線を用いて模擬実験を行った。この模擬実験との比較により、シミュレーションコードの有用性を確認した。原子炉からの放射性廃棄物処理処分、核燃料サイクルでは、長寿命核分裂生成物の非破壊検査法の開発が望まれている。我々は、エネルギー可変(24MeV)の準単色なレーザーコンプトンγ線を用いた光核共鳴散乱による新しい測定法を提案した。この新しい測定法は次のような特徴を有する。・厚さ2030cmのコンクリート、数cmの鉄等を透過して元素検出が可能・放射性同位体だけでなく安定同位体の検出も可能・原子核変換を伴わない光核共鳴散乱反応を利用するため、検査対象が放射化しない本年度は、この非破壊検査システム設計・性能評価に必要なモンテカルロシミュレーションコードを開発し、並列化を行った。この結果、64CPUで40倍の高速化を実現した。コードの信頼性を検証するために、ウランの代わりに天然鉛を用いて実験を行った。最大エネルギーが5.7MeVの逆コンプトンY線を照射し、Ge半導体検出器で測定した。鉛が存在する部分にY線が照射されれば、鉛の周囲を囲った鉄を貫通して鉛208で光核共鳴散乱反応が発生し、鉛208に特有のエネルギーを持ったY線がGe半導体検出器で測定できるため、非破壊で鉛208の存在を知ることができる。この実験結果とシミュレーション結果を比較検討し、計算結果の妥当性の評価を行った。この結果、約4割の誤差で計算結果と一致した。我々は、エネルギー可変(24MeV)の準単色なレーザーコンプトンγ線を用いた原子核蛍光散乱による新しい測定法を提案した。・厚さ2030cmのコンクリート、数cmの金属を透過して元素検出が可能・放射性同位体だけでなく安定同位体の検出も可能・原子核変換を伴わない光核共鳴散乱反応を利用するため、検査対象が放射化しない本年度は、この非破壊検査システム設計・性能評価に必要なモンテカルロシミュレーションコードを開発し、軽水炉の使用済燃料中のPu239検出シミュレーションを行った。水中に保管された使用済燃料に対し、外部からガンマ線を照射し、Ge検出器でPu239の原子核によって原子核蛍光散乱されたガンマ線を検出するシミュレーションを行った。この結果、水中に保管された使用済燃料中のPu239の検出は十分可能であることが分かった。われわれは、エネルギー可変(24MeV)で準単色な逆コンプトンγ線を用いた光核蛍光散乱による新しい測定法を提案した。本研究ではこの光核蛍光散乱法の有用性を示すために、シミュレーションコードの開発および模擬実験によって実証することを目的としている。本年度は、昨年度までに開発したモンテカルロシミュレーションコードを用いて、軽水炉の使用済燃料中のPu239検出シミュレーションを行った。水中に保管された使用済核燃料に対して外部からγ線を照射し、Pu239によって光核蛍光散乱されたγ線をGe検出器によって計測することで、非破壊でPu239を検出できることがわかった。また、ERLによる高輝度X/γ線源についても検討を進め、シミュレーションコードの検証を行うための実証試験についての検討も進めた。これらの結果、エネルギー可変の準単色γ線を用いた光核蛍光散乱法が同位体検出に有効な事がわかった。
炭化ケイ素半導体の酸化膜界面欠陥構造への計算科学的解析に関する研究

極限環境下で使用される素子として期待されている炭化ケイ素半導体デバイスは、素子特性向上のため界面欠陥構造を解析する事が急務となっている。酸化膜界面の原子・電子構造を解析するため、第一原理分子動力学計算コードを用いた加熱・急冷シミュレーションにて界面構造モデルを生成した所、実素子と同様な良好なアモルファス酸化膜界面構造を生成出来る温度プロファイルを決定する事に成功し、界面における微小原子接続構造を導出した。大規模SiO_2/SiC界面モデルを用いた第一原理分子動力学法による加熱・急冷シミュレーションで実デバイス模擬界面構造を生成した。計算条件は、初期構造を結晶SiO_2/結晶SiCとし、固定終端条件で4000K・3psの加熱、次に3500Kまで冷却後に固定端を解放、さらに3500K・2psの継続加熱、最後に界面での可動層拡大の後、室温まで急速冷却としている。冷却過程における降下速度が界面欠陥の生成にどう影響するか調べるため、降下速度を-2000K/ps、-1000K/ps、-500/psと変えて界面構造、欠界面構造生成時に発生した欠陥構造について、界面付近とSiO_2内部とに分けて欠陥構造を分類すると、冷却速度が-2000K/psの場合、界面にはSiダングリングボンド、Si-Si結合、5配位Siが見られ、SiO_2内部にはSiダングリングボンド、Oダングリングボンド、3配位O、5配位Si、Si-Si結合、4員環が見られた。SiCからアモルファスSiO_2への接合では大きな構造変化があり、界面付近でストレスが入りやすい構造となるため、歪を緩和するために各種欠陥構造が入ると考えられる。冷却速度を-2000K/psから-500K/psに下げた所、界面でのSi-Si結合+5配位Si欠陥構造が緩和され、通常のSi-O構造になっている事が観察された。SiO_2層について動径分布関数を評価した所、Si-O-Si結合角を-2000K/ps、-1000K/ps、-500K/psと遅くすると、135°、137°、140°と広くなっており、よりシリカガラスでの結合角に近くなった。界面構造の室温冷却後の全エネルギーは-2000K/psの時を基準にして、それぞれ-7.2eV、-13.9eV低くなっており、冷本研究は、超大型計算機を用いる事で炭化ケイ素半導体素子の酸化膜界面に含まれる欠陥構造を大規模第一原理計算によってシミュレーションし、得られた界面欠陥構造が素子の電気的特性に与える影響を調べることで、より良好な素子特性を発揮するデバイス開発に資する事を目的としている。今年度の研究成果としては主に以下の2項目が挙げられる。1.界面モデル生成時の冷却速度条件検証加熱・急冷計算機シミュレーションにて生成した大規模モデルの構造安定性を検証するために、室温に冷却後の界面構造について温度を室温に保持したまま構造変化を観察した。-2000K/psで冷却した界面構造は全エネルギー、Si-Si間原子距離、平均密度のすべてで室温放置後も大きな変化があり、冷却速度が速すぎるために構造が安定状態に達していない事が確認された。-1000K/ps、-500K/psで冷却した界面構造は、エネルギー的にはすでに安定状態になっており、Si-Si間原子距離、平均密度においてもほぼ収束しており、シリカでの測定値におおよそ適合していた。よって、第一原理シミュレーションでの界面構造生成において、冷却速度を-1000K/ps以下にする必要がある事が確かめられた。2.生成された界面構造モデルでの界面接続構造解析室温にまで冷却された界面構造モデルについて、界面における欠陥に注目して詳細検討した。界面には数種類の接続構造が確認された。無欠陥構造としては、3つの界面Siをまとめるtype-α、2つの界面Siをまとめるtype-β、1つのSiのみに付くtype-γが出来ていた。欠陥を含む構造としては、Si-Si結合を持つ2種の界面構造体の他、Siダングリングボンドが観察された。
IV族半導体の極薄酸化膜の界面評価に関する研究

分光偏光解析を用いて酸化膜/SiC界面の解析を行うと同時に、酸化膜形成後の種々の熱処理による変化についても調べ、電気的特性との対応について検討した。特に、SiC上の極薄酸化膜の形成過程および界面のミクロ構造を明らかにし、良好なSiC MOS椿造を形成するための知見を得ることを目的として分光偏光解析でその場観察できる装置を開発し、SiCの酸化初期過程や、熱処理による酸化膜/SiC界面の構造変化について研究を行った。その結果、SiCの酸化初期過程においては、SiO2と化学量論組成が異なる酸化膜が形成していることや、SiCやSiO_2よりも大きな屈折率を有する界面層の屈折率が、熱処理によって変化することを見出した。また、γ線照射によって界面準位密度だけを増加させる方法を用いて作製したSiC MOS構造について分光偏光解析とC-V測定とを行うことにより、分光偏光解析でとらえた界面層の屈折率とMOSFETのチャンネル移動度に影響を与える界面準位密度との関係を明らかにした。さらに、角度分解X線光電子分光・紫外光電子分光測定により、熱処理に伴うSiC-SiO_2界面の組成・結合状態の変化を明らかにした。このように、本研究によってSiC-SiO_2界面構造に対する理解が深まるとともに、分光偏光解析法が、界面構造を評価するための優れた方法であることと、その場観察できる方法であることからデバイスプロセスのモニタリングへの応用も可能であることを実証することができた。また、従来SiO_2の光学定数を仮定して行っている酸化膜厚測定法では誤った値を与える問題点があることを初めて明らかにすることができた。偏光解析による評価技術の開発と共に、顕微赤外反射分光を用いてSiCバルク結晶における電気的特性の分布を測定する手法を開発し、ウエハのキャリア濃度および移動度の分布を非破壊・非接触で測定できることを示した。分光エリプソメトリを用いてSiC結晶上の熱酸化による酸化膜および堆積酸化膜の酸化膜/SiC界面の解析を進めるとともに、酸化膜形成後の種々の熱処理による変化を調べ、電気的特性との対応を議論した。また、これらの酸化膜界面の組成および原子結合状態をX線光電子分光法で調べた。分光エリプソメトリを用いる解析法では、我々が開発した傾斜状酸化膜を作製して行った。この手法により、我々はすでに、酸化膜/SiC界面にはSiCやSiO_2より屈折率の大きな界面層が存在することを明らかにしていた。今年度は、この界面層の屈折率が酸化膜形成法に依存することを見出した。具体的には、乾燥酸化やパイロジェニック酸化に比べて低温CVD酸化膜では界面層の屈折率が小さいことや、酸化後急冷した試料における界面層の屈折率に比べて、アルゴン雰囲気中でアニールした試料における界面層の屈折率の方が小さいことを見出した。これらの結果は、電気的測定によって求められた界面準位密度の大小によく対応しており、界面層の屈折率が界面準位を形成する原因と密接に関係していることを示唆している。ただし、ウエット再酸化など、水素が関与するプロセスによって得られた酸化膜については、界面層の屈折率の大小関係と電気的特性とは必ずしも対応していなかった。これは、酸化とともに、水素によるダングリングボンドの終端が起きて界面準位密度が下がるなど、その機構が複雑であるためと考えられる。また、酸化膜形成における界面の変化を明らかにすることを目的として酸化過程観測用高温炉を設計・作製し、予備的な実験を行った。

さらに、顕微FT-IRを用いて、SiCバルク結晶における電気的特性の分布を測定する手法を開発し、4H-,6H-SiCウエハのキャリア濃度および移動度の分布が測定できることを示した。SiC上の極薄酸化膜の形成過程および界面のミクロ構造を明らかにし、良好なSiC MOS構造を形成するための知見を得ることを目的として開発した、分光偏光解析でその場観察できる装置を用いて、SiCの酸化初期過程や、熱処理によるSiC-SiO_2界面構造の変化について研究を行い、その様子を明確にとらえることができた。とくに、SiCの酸化初期過程においては、SiO_2と化学量論組成が異なる酸化膜が形成していることや、SiCやSiO_2よりも大きな屈折率を有する界面層の屈折率が、熱処理によって変化することを見出した。また、γ線照射によって界面準位密度だけを増加させる方法を用いて作製したSiC MOS構造について分光偏光解析とC-V測定とを行うことにより、分光偏光解析でとらえた界面層の屈折率とMOSFETのチャンネル移動度に影響を与える界面準位密度との関係を明らかにした。さらに、角度分解X線光電子分光・紫外光電子分光測定により、熱処理に伴うSiC-SiO_2界面の組成・結合状態の変化を明らかにした。このように、本研究によってSiC-SiO_2界面構造に対する理解が深まるとともに、分光偏光解析法が、界面構造を評価するための優れた方法であることと、その場観察できる方法であることからデバイスプロセスのモニタリングへの応用も可能であることを実証することができた。また、従来SiO_2の光学定数を仮定して行っている酸化膜厚測定法では誤った値を与える問題点があることを初めて明らかにすることができた。
象牙質接着性材料の生体内溶出成分が好中球の増殖・分化機能に及ぼす影響

象牙質接着性レジン材料は齲蝕除去後の歯冠修復に用いられているばかりでなく、近年では直接覆髄などにもその応用の範囲を拡大し、象牙質を介することなく直接その溶出成分が歯髄組織、歯周組織あるいは根尖歯周組織に作用することが考えられる。細胞致死毒性試験ではほとんど問題ないといわれている象牙質接着性材料の溶出成分であるが、作用した各種細胞の分子レベルでは様々な変化を引き起こしている可能性がある。そこで本研究では4-META/MMA-TBB resinの生体内溶出成分が培養細胞の増殖・分化機能に及ぼす影響について分子生物学的アプローチを中心として解析を行った結果、以下のことが解明できた。3.4-META/MMA-TBBモノマー+キャタリスト成分は10^<-1>%以上の濃度でα-MEM培地に混合した場合、ラット歯髄系株化細胞に対して、細胞増殖能を抑制する細胞毒性を有すると考えられた。4.4-META/MMA-TBBモノマー+キャタリスト成分は10^<-1>%以上の濃度でα-MEM培地に混合した場合、ヒト好中球系株化細胞に対して、細胞増殖能を抑制する細胞毒性を有すると考えられた。本研究の目的は近年、直接覆髄材料として日常臨床で用いられている4-META/MMA-TBBresin(スーパーボンドC&B,サンメデイカル社)の溶出成分が培養細胞への増殖・分化機能に及ぼす影響を調べ、また、溶出成分の分析から原因機構を解析することであるが、本年度の研究目標として細胞接着性試験方法の確立を目指した。研究方法として以下のように行った。(1)レジンプレートの作製:4-META/MMA-TBBresinをテフロンシート上で常温重合させた後、耐水ペーパーで研磨し、面積2cm^2のレジンプレートを作製した。(2)細胞接着性試験(細胞増殖の測定):(1)で作製したレジンプレート上でラット歯髄細胞(RPC細胞)を7日間培養、またラット骨髄細胞(RBMC細胞)を10日間培養した後、生細胞染色用色素Calcein-AMを用いて細胞接着性試験を行い、細胞増殖の測定を行った。コントロールとして通常の細胞培養に用いられるプラスチック製のプレート上での培養後に細胞増殖の測定を行った。その結果、RPC細胞、RBMC細胞ともにレジンプレート上ではCalcein-AMに染色される生細胞の数値はコントロールよりも低い値が得られた。このことから4-META/MMA-TBBresinプレート上では培養細胞に何らかの影響が与えられ増殖機能が低下した可能性が示唆された。なお、本研究で用いる培養細胞は最終的に好中球(HL-60細胞)であるが本年度は細胞接着性試験方法の確立のためより安定した結果が得られる上記株化培養細胞を用いた。引き続き4-META/MMA-TBBresinが培養細胞に与える影響についてRNA解析、DNA解析、ALP活性測定を行っている。さらに、三次元培養システムを採用し、培養液中への溶出成分が培養細胞に与える増殖・分化機能に及ぼす影響についても併せて解析中である。本研究の目的は直接覆髄材料として日常臨床で用いられている4-META/MMA-TBBresin(スーパーボンドC&B,サンメディカル社)の溶出成分が培養細胞への増殖・分化機能に及ぼす影響を調べことにあるが、本年度までに以下のことが分かった。1.4-META/MMA-TBBresinをテフロンシート上で常温重合させてレジンプレートを作成した。作成したレジンプレート上でラット歯髄細胞(RPC細胞)を培養し、生細胞染色用色素Calcein-AMを用いて細胞接着性試験を行った。コントロール群は通常の細胞培養に用いられるプラスチック製のプレート上で培養後に各測定を行った。その結果、実験群ではコントロール群と比較しての約70%の接着が得られた。2.レジンプレート上でRPC細胞を培養しHoechst33342を用いてDNA量を測定した。また、アルカリフォスファテストワコーBを用いてアルカリフォスファターゼ活性を測定した。その結果、実験群とコントロール群で有意差は認めなかった。3.濃度の異なるモノマー、キャタリスト反応液を細胞培地に混合し、RPC細胞に作用させた後、生細胞の割合を測定した。その結果、モノマー、キャタリスト反応液濃度が高いほど生細胞の割合が有意に小さかった。

以上の結果より、4-META/MMA-TBBresinの溶出成分は、ラット歯髄細胞に対してわずかな細胞毒性を呈するものの生体親和性に問題はないと思われた。引き続きRT-PCRによるBSP、ALP、BMP2、OsteocalcinのmRNA発現を調べるとともに、ヒト好中球細胞(HL60細胞)についても同様の培養細胞試験を行い、ラット歯髄細胞との反応の相違について比較検討を行っている。本研究の目的は直接覆髄材料として日常臨床で用いられている4-META/MMA-TBBresin(スーパーボンドC&B,サンメディカル社)の溶出成分が培養細胞への増殖・分化機能にどのような影響を及ぼすかを調べることにあるが、本年度の研究結果として以下のことが判明した。4-META/MMA-TBBresinをテフロンシート上で常温重合させてレジンプレートを作成した。作成したレジンプレート上でラット歯髄細胞(RPC細胞)を培養し以下の実験(1)から(4)を行った。実験のコントロールとして通常の細胞培養に用いられるプラスチック製のプレート上で培養後に各測定を行った。(1)DNA量の測定:レジンプレート上でRPC細胞を培養しHoechst33342を用いてDNA量を測定した。(2)アルカリフォスファターゼ活性測定:レジンプレート上でRPC細胞を培養しアルカリフォスファテストワコーBを用いてアルカリフォスファターゼ活性を測定した。(3)細胞毒性試験:濃度の異なるモノマー・キャタリスト反応液を細胞培地に混合し、RPC細胞および、ヒト前骨髄性白血病細胞(HL-60細胞)に作用させた後、生細胞の割合を測定した。(4)mRNA発現分析:レジンプレート上でRPC細胞を培養後、RNAを抽出し、RT-PCR分析を行った。実験(1)、(2)では実験群とコントロール群で有意差は認めなかった。実験(3)では生細胞割合が、モノマー・キャタリスト反応液の濃度依存性に推移し、RPC細胞では反応液濃度0.1%以上、HL-60細胞では1%以上の群で有意に小さかった。実験(4)では実験群とコントロール群のBMP2、ALP、Coll(1)、OCのmRNA発現で同様の結果が得られた。
アグリソームによる神経病原性蛋白質の不活化機構

αシヌクレインはパーキンソン病(PD)の原因蛋白質である。αシヌクレインは、PD患者の神経細胞にレビー小体という蛋白質凝集体を形成し、この凝集体形成がPDの発症に関与している。研究代表者は、USP10が、αシヌクレインの凝集体形成を制御することを見いだした。培養細胞において、USP10はαシヌクレインを含む大きな凝集体(アグリソーム)の形成を誘導した。USP10はPD患者のレビー小体に局在し、USP10がレビー小体の形成に関与することが示唆された。本研究では、αシヌクレインの細胞毒性、病原性および凝集体形成におけるUSP10の役割を明らかにする。
神経細胞死予防のためのグルタミン酸・ドーパミン輸送蛋白の研究

ドーパミン輸送蛋白(DAT)遺伝子の多型とパーキンソン病(PD)の発症が相関しているかを検討する目的で,この遺伝子の全coding領域の多型を検索し,PDと正常対照での頻度を比較した。孤発性PD患者172名と正常対照132名を対象にした。全ての検体は日本人で十分な説明を行い,同意を得た。多型の同定には1)直接塩基配列決定法によるPD患者24名の解析,2)一本鎖DNA高次構造多型で正常対照24検体を用いた。多型の頻度はdot blot hybridizationにより解析した。DAT遺伝子の内,exon1を除いた14のexonを解析し,直接塩基配列決定法と一本鎖DNA高次構造多型でそれぞれ2つの多型を同定した。配列の解析結果より,これらはともに同じものであった。多型はexon9と15に存在し,exon9の1215番目の塩基がA→G(1215A/G)になり,exon15では1898番目の塩基がT→C(1898T/C)に変わっていた。前者は403番目のセリン残基の3番目のコドンにあたり,後者は非翻訳領域に存在するためアミノ酸配列への影響はなかった。両者のdot blot hybridizationを行い,PD群と正常群での頻度を比較した結果,1215GはPD群で有意に少なかった。一方,1898CもPDで少なかったが,有意差はみられなかった。また,この2つの多型は両群で連鎖不平衡の状態にあった。この結果は1215GがPDになりにくいことに相関していることが示された。1215GがPDの発症に関係する機序として1215Gが近傍に存在する他の多型ー特にプロモーター領域の多型とリンクして,DATのmRNA発現レベルに影響する可能性がある。このことからこの遺伝子多型がPDの発症に関与していることが示唆された。
過冷却による移植臓器の保存効果に関する実験的研究

1.過冷却保存の基礎実験として、4.0°C保存時の肝類洞内皮細胞障害の検討ラット肝において肝組織血流が動脈結紮により如何に影響するか、類洞血流が部位別に生理的に如何に異なるか、またラット肝冷保存時、類洞の如何なる部位が障害されるかをLewis系雄性ラット(体重200300g)を用い組織学的にZone1、Zone2、Zcme3に分けて検討した。肝類洞血流速度はzone1、zone2、zone3の順に血流が増加しており、肝動脈結紮後も同様な所見が得られた。又各zone間に有意な差があり、肝動脈結紮後においても同様な所見が観られた。類洞内皮細胞の経時変化zone1では6時問後より類洞内皮細胞の核の濃染化を認め、24時間後にはzone3でも認められる。類洞の狭小化も6時間後より現れ、最初に障害される部位はzone1であった。2.過冷却保存時の虚血再灌流障害の検討-0.5°Cと4.0°Cでラット肝を保存し、0,12,24時間でのATP量と、ルシフェリン-ルシフェラーゼ活性を用いた活性酸素発生量を測定し、比較検討した。類洞内皮細胞の経時的変化4.0°C保存では6時間後より類洞内皮細胞の核の濃染化と類洞狭小化を認めたが、-O.5°C保存では12時間後から変化が認められた。ATP量の変化-0.5°C保存においてと4.0°Cに比較して有意に高値を維持した。活性酸素の変化-0.5°C保存においてと4.0°Cに比較して有意に低値を示した。過冷却保存の基礎実験として、ラット肝において肝組織血流が動脈結紮により如何に影響するか、類洞血流が部位別に生理的に如何に異なるか、またラット肝冷保存時、類洞の如何なる部位が障害されるかをLewis系雄性ラット(体重200300g)を用い組織学的にZone1、Zone2、Zone3に分けて検討した。方法:1肝動脈結紮前後の肝組織血流速度(n=6)レーザー組織血流計(TBF-LN1/ユニークメディカル社)を用いて測定した。2肝類洞zone別の血流速度(n=10)蛍光ラベルされた赤血球の単位時間当たりの移動距離から測定した。3ラット肝を門脈より4°C乳酸リンゲル液で灌流後に4°C乳酸リンゲル液保存(0.6.12.24.36.48hr)各々の時間後にホルマリン固定し、冷保存時の部位別組織障害をH.E染色と銀染色で検討した。(n=42)肝臓組織血流レーザー測定肝動脈結紮前肝組織血流速度は平均456.2±85.2(μm/sec)であり、肝動脈結紮後の肝組織血流速度は平均248.3±49.1(μm/sec)と有意な差があった。蛍光色素による赤血球速度の測定においてzone1、zone2、zone3の順に血流が増加しており、肝動脈結紮後も同様な所見が得られた。類洞内皮細胞の経時的変化zone1では6時間後より類洞内皮細胞の核の濃染化を認め、24時間後にはzone3でも認められる。4°C乳酸リンゲル液保存において6時間後で既にzone1では核の濃染化が観られる。類洞の狭小化も6時間後より現れ、肝冷保存で最初に障害される部位はzone1であった。
吸入インスリンのARDS治療への応用の可能性の検討

高血糖下の急性肺傷害において,インスリンの気道吸入は炎症反応を抑制する.その効果が血糖降下によるのかインスリンの直接的抗炎症作用なのかを明らかにするために、今回は正常血糖でのインスリンの効果を検討した.肺洗浄によるウサギ急性肺傷害モデルでインスリン吸入を行った.6時間後に肺を摘出してBALF細胞および肺組織のIL-8,TLR-4,ENaCαなどを測定し,生食吸入群と比較した.今回のモデルでは,インスリンによる有意な炎症反応の抑制は認めなかった.しかし肺胞水クリアランスに関与するENaCαの発現はインスリンにより維持され,肺傷害からの回復に好ましい影響をもたらすことが示唆された.我々は高血糖を合併した急性肺傷害においてインスリンの経気道吸入が静注よりも効率よく炎症反応を抑制することを示した(Crit Care 2013).しかしながら、インスリンの抗炎症作用が高血糖に対する血糖降下作用による作用なのかインスリンの直接的な抗炎症作用なのかが今一つ明らかにされていなかった。そこで血糖レベルの影響を受けずに純粋にインスリンの作用を明らかにするために、今年度はまず正常血糖下でのインスリンの効果を検討するためのモデルを確立した.次にウサギをコントロール群(C群)とインスリンエアロゾール吸入群(I群)に無作為割付し,肺洗浄による急性肺傷害モデルを作成した.今年度はI群では1 IU/kgのインスリンを,C群は同量の生食を3時間毎に吸入させることで、血糖値を80-180mg/dlの正常血糖に収めた。治療中は循環動態や血液ガス、血糖値をモニターし、6時間後に肺を摘出し,肺傷害作成前と実験終了時の肺胞洗浄液(BALF)中のIL-8,Toll様受容体4(TLR-4),組織中のENaCα,SGK-1,TGF-β1,KGFなどを測定した(いずれもPCR法によるmRNA発現).今回の正常血糖モデルでは,インスリンが炎症反応を有意に有意に抑制する傾向は示されなかったが,インスリン吸入によりENaCαの発現が増加する傾向を認めた。次年度はインスリン静注群(IV群)を加えてさらに例数を重ね、また組織学的な差異を検討したい.本研究ではまず、高血糖を合併した急性肺障害(肺洗浄呼吸不全モデル)でインスリンの経気道的吸入が静脈内投与と同程度に血糖値を下げ、しかも吸入させた方が効率的に肺内炎症反応を抑えることを示している。高血糖は炎症反応を増幅するため、インスリンそのものが呼吸不全による炎症反応へ与える効果を見る必要がある。そのため今回の研究プロトコールでは正常血糖範囲内で経気道的にインスリンを投与し、炎症反応に与える効果を調べている。これまでに行った実験で判明したこと(問題となっていること)は、高血糖を合併していない肺洗浄モデルではIL-8やTLR-4といった炎症反応のマーカーの増加が際立っていないということである。とりわけ十分なPEEP(10cmH2O)と低1回換気量を適用すると肺保護作用が発揮され、炎症反応が最小限に抑えられてしまうような印象がある。したがってインスリンを投与しても炎症反応そのものが弱いために抗炎症作用は発揮できていない模様である。その中でも新たな発見は肺組織中の肺組織中の上皮性ナトリウムチャネルαサブユニットの発現に与える影響である。上皮性ナトリウムチャネルは肺胞液の再吸収(肺水腫からの回復)において重要な役割を果たしている。本研究ではインスリン吸入群において上皮性ナトリウムチャネルの発現が有意に増加していることが示された。さらに肺の乾湿重量比でもコントロール(生食吸入)群と比べ、インスリン吸入群のほうが有意に値が低く、よりドライであった。このことより、正常血糖下の急性肺傷害における低用量のインスリン吸入は、抗炎症効果は明らかでないものの、肺水分クリアランスに有利に働くことが示唆される。炎症反応のより強い肺障害モデル(例えば、敗血症あるいはエンドトキシン併用、塩酸気管内投与など)で同様の実験を行えば、インスリンによる抗炎症効果がより明確になる可能性はあり、このプロトコールはあらたなプロジェクトで調べたい。我々は高血糖を合併した急性肺傷害においてインスリンの経気道吸入が静注よりも効率よく炎症反応を抑制することを示した(CritCare2013).しかし高血糖に対する血糖降下作用による作用なのかインスリンの直接的な抗炎症作用なのかを明らかにする必要があった.そこで、正常血糖でのインスリンの効果を検討するためのモデルを確立した.ウサギをコントロール群(C群)とインスリンエアロゾール吸入群(I群)に無作為割付し,肺洗浄による急性肺傷害モデルを作成した.I群では1IU/kgのインスリンを,C群は同量の生食を3時間毎に吸入させることで血糖値を80-180mg/dlの正常血糖に収めた。6時間後に肺を摘出し,肺傷害作成前と実験終了時の肺胞洗浄液(BALF)中のIL-8,Toll様受容体4(TLR-4),組織中のENaCα,SGK-1,TGF-β1,KGFを測定した.正常血糖モデルでは,インスリンが炎症反応を有意に優位に抑制する傾向は得られなかったが,インスリン吸入によりENaCαの発現が増加する傾向を認めた(平成25年度)。今年度は肺組織における肺傷害スコアの検討を行ったが、インスリン吸入群では肺障害の軽減を示唆する所見を認めた。

肺洗浄モデルでは、酸素化の悪化は示すものの、主たる病態は肺水腫とサーファクタント欠乏とそれによる無気肺であり、各種メディエーターに象徴される炎症所見があまり顕著でなかったこと、低一回換気量を用いた肺保護戦略を適用したことなどにより、インスリンの抗炎症作用があまり発揮できていなかった可能性がある。高血糖下の急性肺傷害において,インスリンの気道吸入は炎症反応を抑制する.その効果が血糖降下によるのかインスリンの直接的抗炎症作用なのかを明らかにするために、今回は正常血糖でのインスリンの効果を検討した.肺洗浄によるウサギ急性肺傷害モデルでインスリン吸入を行った.6時間後に肺を摘出してBALF細胞および肺組織のIL-8,TLR-4,ENaCαなどを測定し,生食吸入群と比較した.今回のモデルでは,インスリンによる有意な炎症反応の抑制は認めなかった.しかし肺胞水クリアランスに関与するENaCαの発現はインスリンにより維持され,肺傷害からの回復に好ましい影響をもたらすことが示唆された.正常血糖を維持しながらインスリンの経気道投与を行う目途はついた。インスリンの投与量は以前の高血糖モデルを用いた研究と比較するとかなり少なくせざるを得ないが、例数を重ねて分析していくところである。組織標本の分析も進め、肺水分クリアランスとの関連も調べて論文化する。また新たな別の肺障害モデルでの同様の研究ができるか模索検討したい。麻酔・集中治療医学例数を増やしてデータを分析する。インスリンを吸入させる群と静注投与する群とで肺内の炎症反応が異なるか検討してみたい。このモデルでは炎症反応が弱いので、より炎症反応の強いエンドトキシン投与モデルなどを用いて将来的に検討する必要もあるかもしれない。肺組織を調べる顕微鏡購入、論文校正、予備実験(調査)のために資金を残しておきたかった。検体の分析に使用する薬剤を次年度に回して使用したい。顕微鏡購入で次年度使用額は費やされてしまう予定である。翌年度請求助成金と合わせて、薬品の購入に充てさせていただきたい。
遺伝子の境界・インスレーターの構造と機能の解析

我々はウニのアリールスルファターゼ(Ars)遺伝子上流に、エンハンサー機能を遮断する配列が存在することを発見し、その機能解析を行ってきた。その結果、Ars遺伝子上流の約600塩基対の配列は、インスレーターの条件を満たすことが示された。本研究により、Ars遺伝子インスレーターは、1:方向依存的にエンハンサー機能を遮断すること、2:Arsインスレーターはショウジョウバエにおいても、エンハンサー遮断機能を示し、同様に方向性があることが明らかになった。Ars遺伝子には強力なエンハンサーが存在し、単一コピーであるにも関わらず、Ars-mRNAは全mRNAの約0.5%にも達する。Ars遺伝子上流のインスレーターは、Ars遺伝子の影響を隣接する他の遺伝子に及ぼさなくする働きがあると予想される。外来遺伝子を染色体DNAに挿入すると、挿入位置依存的に発現が抑制されるが、3:ヒト培養HeLa細胞を用い、インスレーターで挟んだネオマイシン耐性遺伝子と挟まなかったネオマイシン耐性遺伝子を染色体DNAに導入し、安定的ネオマイシン耐性獲得効率(コロニー形成率)を指標に、Arsインスレーターの挿入位置依存的発現抑制を遮断する効果を測定しところ、Arsインスレーターを結合した場合にはコロニー形成率が顕著に増加することが示された。この結果は、Arsインスレーターの挿入位置依存的発現抑制に対する抑制効果を示唆している。また、Arsインスレーターには、4:核マトリクス結合活性があり、5:2種類の核タンパク質が結合することが示された。核タンパク質結合サイトの1つはGの連続配列(Gストリング)であり、Gストリングに結合する因子をサウスウェスタン法によりクローニングしたところ、6:GSBPは約270kDタンパク質をコードし、塩基性・酸性アミノ酸を約50%も含む新規のタンパク質であることが示された。
自己組織化単分子を用いた有機フラッシュメモリの研究と応用

本年度は、有機増幅回路へのフローティングゲート構造の応用について研究を行った。有機トランジスタの問題点として、デバイスのばらつきがあげられる。デバイスのばらつきが大きいと、集積回路を作製した際に不安定性や特性のばらつきが生じてしまう。そこで、フローティングゲート構造を回路に取り組むことにより、デバイスのばらつきの低減を試みた。今回作製した有機増幅回路は、p型有機半導体のみで構成される有機Pseudo-CMOS構造である。有機Pseudo-CMOSインバータは、4つのガタ有機トランジスタを用いて構成されており、CMOSインバータと同等の特性を得られることが知られている。この構造にフローティングゲート構造を用いた。作製したインバータは、フローティングゲートに電荷を蓄える前は400mVのスイッチング電圧のばらつきがあったものの、電荷を蓄えた後は、20mVまで低減することに成功した。さらに、作製した増幅回路の特性を評価したところ、最大で増幅率が100と非常に特性の高いものを作製することができた。これらの結果は、IEEE Transactions on Electron Devicesに本年度論文を発表するなど非常に高い評価を得た。さらに、有機トランジスタ単体の特性改善にも着手した。p型有機半導体には耐熱性の高いDPh-DNTTを、n型有機半導体としては5FPE-NTCDIを用いることで、低電圧駆動する非常に特性の高い有機トランジスタの作製に成功した。これらの結果は、Advanced Materialsに論文を投稿を行い、採択された。また、n型のトランジスタに関しては応用物理学会で発表を行い、Poster awardに選ばれるなど、国内外より高い評価を得た。平成22年度は、フローティングゲート構造によるCMOSインバータの閾値電圧制御とサブフェムトリッターインクジェット装置を用いた有機トランジスタの電極部分の微細化に関する研究を進めた。これまでの研究で、フローティングゲート構造を用いることでメモリ効果を示すことが分かっていた。これは、フローティングゲートに電荷を蓄えることで閾値電圧を変化させ、1/0状態を区別する。このフローティングゲート構造を有機CMOSインバータに用いることで、デバイス作製後に自由に閾値電圧を制御することに成功した。閾値電圧の値は、1.5V駆動の際、01.5Vの範囲全てを網羅することができた。有機トランジスタは、大気不安定性やデバイスごとのばらつきといった問題点がある。そのため、デバイスを作製した後に閾値電圧を制御することは非常に重要だと考えられる。また、有機CMOSリングオシレータに応用することで、リングオシレータの発振を制御することにも成功した。従来のインクジェット装置は、吐出される液滴の量が10pL程度であった。そのため、描画することができるライン幅は10μm以上となってしまった。今回用いたサブフェムトリッターインクジェット装置では、液滴の量を最小で0.5fLまで低減することができる。まず、はじめに印刷条件の最適化を行うことで、SAM絶縁膜上に線幅1μmの線を描画する条件を確立した。この最適条件を用いて、電極幅1μm、電極間隔1μmという微細な有機トランジスタを作製し、電界効果移動度0.2cm2/Vs、オンオフ比107(高いほど性能が良い)という良好な特性を得ることができた。また、5段の有機CMOSリングオシレータへの応用についても行い、4V駆動で97Hzでの発振に成功した。これらの研究成果は2010年秋の応用物理学会および2010年春・秋の米国材料学会で発表を行い、国内外の多くの研究者の関心を集め、現在Applied Physics Letter、Advanced Materialsにそれぞれ投稿中である。平成23年度は、フローティングゲート構造によるPseudoCMOSインバータの閾値電圧制御のばらつき低減と、増幅回路への応用を行った。さらに、新規N型有機半導体を用いた低電圧駆動する高性能の有機トランジスタの作製に成功した。これまでの研究で、フローティングゲート構造を用いることでCMOSインバータの閾値電圧を制御することが分かっていた。これは、フローティングゲートに電荷を蓄えることで閾値電圧を変化させ、P型とN型のバランスを変えることによって実現している。有機半導体においては、N型半導体に大気安定性や電気的特性に関して、P型半導体に比べて問題がある。そこで、このフローティングゲート構造を、近年新しく提案された有機PseudoCMOSインバータに用いることで、P型のみでCMOSインバータと同等の特性を示し、さらにデバイス作製後に自由に閾値電圧を制御することに成功した。閾値電圧の値は、2V駆動の際、01.2Vの範囲を網羅することができた。有機トランジスタを回路応用する際の問題点として、大気不安定性やデバイスごとのばらつきがあげられる。実際に、このフローティングゲート構造を用いることにより、作製後の閾値電圧のばらつきを400mVから20mVまで低減することに成功した。これまでに述べたとおり、N型有機半導体は電気的特性や大気安定性に問題があった。今回我々は新たに開発された有機半導体を用いることで、移動度0.3cm^2/Vsと高移動度で2Vで駆動する有機トランジスタの作製に成功した。また、封止膜を作製することによりトランジスタの大気安定性を向上させ、100日以上でほとんど特性の変化が起こらないことを確認した。

有機トランジスタの問題点として、デバイスのばらつきがあげられる。デバイスのばらつきが大きいと、集積回路を作製した際に不安定性や特性のばらつきが生じてしまう。そこで、フローティングゲート構造を回路に取り組むことにより、デバイスのばらつきの低減を試みた。今回作製した有機増幅回路は、p型有機半導体のみで構成される有機Pseudo-CMOS構造である。有機Pseudo-CMOSインバータは、4つのガタ有機トランジスタを用いて構成されており、CMOSインバータと同等の特性を得られることが知られている。この構造にフローティングゲート構造を用いた。作製したインバータは、フローティングゲートに電荷を蓄える前は400mVのスイッチング電圧のばらつきがあったものの、電荷を蓄えた後は、20mVまで低減することに成功した。さらに、作製した増幅回路の特性を評価したところ、最大で増幅率が100と非常に特性の高いものを作製することができた。これらの結果は、IEEE Transactions on Electron Devicesに本年度論文を発表するなど非常に高い評価を得た。さらに、有機トランジスタ単体の特性改善にも着手した。p型有機半導体には耐熱性の高いDPh-DNTTを、n型有機半導体としては5FPE-NTCDIを用いることで、低電圧駆動する非常に特性の高い有機トランジスタの作製に成功した。これらの結果は、Advanced Materialsに論文を投稿を行い、採択された。また、n型のトランジスタに関しては応用物理学会で発表を行い、Poster awardに選ばれるなど、国内外より高い評価を得た。本年度は、フローティングゲート構造を回路に応用することで、デバイスのばらつきを低減させることに成功した。その結果、ばらつき制御機構のある増幅回路マトリックスシートの作製に成功した。この結果は、2011年の12月にアメリカのワシントンDCで行われた国際学会のIEDMにおいて国内外の多くの研究者の関心を得ることができた。また、有機トランジスタの問題点であるN型材料に関しても研究を進め、低電圧駆動するSAM絶縁膜でも従来より1桁程度の移動度を有する有機トランジスタの作製に成功した。この結果は、将来のCMOS回路、アプリケーション応用において非常に重要な結果だと考えられる。最終年度では、これまでに得た技術を用いてさらなるアプリケーション応用を目指す。特に、有機トランジスタが有するフレキシブルな特徴を生かすために医療用応用を目指す。医療用のデバイスを作製するうえで、高感度・高精度なデバイスは非常に重要である。これまでは、回路側のデバイスばらつきを制御する技術を開発してきたが、最終年度はセンサ部分の研究を進める共に、フローティングゲート構造のばらつきを自己制御するような回路設計を目指す。