hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜再生過程における細胞系譜と制御因子の研究

上皮が網膜に分化転換するためにどのような分子が必要かは全く不明である。四肢再生では神経支配が再生に影響することが知られている。網膜再生の制御因子を探す目的で、あらかじめ視神経切断をおこなった後で網膜を除去して再生にどのように影響するかを調べた。まだ個体数は不十分であるが、視神経切断の結果、色素上皮の細胞分裂数が増加する傾向が見られた。今後充分な個体数で、経時的に詳細に調べる必要がある。本研究の目的は、網膜色素上皮が脱分化過程を経て綱膜神経層に分化するプロセスにおいて、細胞系譜の解析とその制御因子を明らかにすることである。平成11年度においても前年度に引き続きウズラ胚の突然変異体とイモリ成体を材料にして、両者を比較しながら研究を進めた。1.ウズラシルバー変異体では胚発生の初期において特定の部域にある色素上皮が網膜に分化転換する。この変異の原因を明らかにすることは分化転換現象の理解にたいへん重要である。(1)野生型胚とシルバーホモ型胚で神経提細胞の移動分布について調査した。その結果、HNK-1抗体陽性の神経提細胞の分布に違いがあることが明らかになった。特に、3日胚の眼杯においてホモ型胚では多数の陽性細胞が見られたが、野生型ではほとんど見られなかった。そこで、(2)初期体節期のシルバーホモ型の眼胞を切除し、これをニワトリ野生型胚の同部位と交換移植した。この結果、眼杯組織はホモ型であり、眼周囲の結合組織(神経提に由来する)は野生型のキメラ胚を作成した。この移植眼の色素上皮は正常に発生し、分化転換することはなかった。対照実験ではこのようなことはないので、シルバーホモの色素上皮の分化転換は神経提細胞と色素上皮の相互作用によることが強く示唆された。2.イモリの網膜再生は色素上皮から綱膜への分化転換による。この過程でどのような分子が関与しているのか全く不明である。このメカニズムを明らかにするために、色素上皮の組織培養系を確立する必要がある。新しく、膜フィルター上での培養系を開発し、この培養系で色素上皮からニューロンが分化することを確認した。さらに、FGFはニューロン分化を非常に加速すること、他の成長因子(IGF、EGF)ではこの効果がないことを明らかにした。次年度では、この培養系によって色素上皮の分化転換の分子メカニズムの解析が開始できると期待できる。昨年度に引き続き、イモリ網膜再生を再現しうる器官培養系、組織培養系の確立を目指した。また、これらの培養系で実験をおこない、脈絡膜に由来する網膜再生因子の存在を明らかにした。色素上皮と脈絡膜を剥がさずに共に器官培養すると、約10日頃にニューロン状の細胞が多数出現する。これらの細胞は種々の神経特異抗体で陽性である。従って、色素上皮からニューロンへの分化転換と見なすことができる。次に、色素上皮を酵素処理によって脈絡膜から分離する方法を考案して、色素上皮を単独で同じ条件で培養した。この場合は上皮形態がよく維持され、ニューロンへの分化転換は観察できなかった。いったん剥離した色素上皮を再び脈絡膜に結合させて培養すると、分化転換が観察できた。これらの結果から、脈絡膜由来の因子が分化転換に必要であることが強く示唆された。
酸化物ナノ粒子によるナノテルミット反応を利用したMMCの自発的複合化技術の開発

Niナノ粒子の分布状態が異なるアルミナボールを用いて自発溶浸実験を行ったところ, Niナノ粒子の分布が複合化プロセスに影響を及ぼすことがわかった.熱処理前後のNiナノ粒子の変化を調べた結果,熱処理後ではNiOのみが検出された.従って,NiOと溶融Al合金とのテルミット反応により,自発溶浸が生じたことがわかった.さらに,メカニカルミリングを応用して強化材表面に金属粒子を接合させた結果,SiC粒子表面に付着させる金属粒子には,塑性変形能に優れるCuが適しており,粒径が小さなCu粒子を用いて,高エネルギーとなる条件でミリングすることで,SiC粒子表面に付着するCuを増加させることができた.無電解めっきを応用してアルミナボール表面にNiナノ粒子を導入し,熱処理によるNiナノ粒子の性状の変化およびNiナノ粒子が複合化プロセスに及ぼす影響を調べた.無電解メッキの際の,めっき浴の温度およびめっき時間の増加に伴い,アルミナボール表面に導入したNi粒子は独立したナノ粒子状から,粒子が密に分布した被膜状に成長することがわかった.次に,Niナノ粒子の分布状態が異なるアルミナボールとAC3A合金の複合化実験を行ったところ,Niめっきを施していない場合には,ほとんど複合化しなかった.一方,Niを独立したナノ粒子状に導入した場合には,アルミナボールの間隙に一部複合化不良が観察されたが,密に分布した被膜状に導入した場合には,完全に溶浸した.これは,Niナノ粒子の分布が密な方が,狭い間隙おいてもAC3A合金溶湯と接触が容易になったためと考えられる.また,アルミナボールとAC3A合金の接合界面は,Niの分布に関わらず,良好であった.このことから,Niをナノ粒子状に導入することで自発溶浸が可能になるが,Niナノ粒子の分布が複合化プロセスに影響を及ぼすことがわかった.次に,表面をNiナノ粒子で被覆したアルミナボールを熱処理し,熱処理前後のNiナノ粒子の変化をXRDにより調べた結果,熱処理後では,NiOのピークのみが検出された.これは,熱処理によってNiが完全に酸化されたことを示している.従って,本研究においては,Niナノ粒子が高温で保持されることにより生じたNiOと溶融Al合金とのテルミット反応により,ぬれ性が改善されて自発溶浸が生じたことがわかった.また,この反応で発生する反応熱によって,Al合金溶湯の表面を覆う酸化膜が局所的に破壊されることにより,継続的に複合化が進行したと考えられる.昨年度までの研究成果から,アルミナボールの表面に導入されたNiナノ粒子の分布状態が,その後の自発溶浸過程に影響を及ぼすことが示唆された.また,大気雰囲気中での高温保持によって,Niナノ粒子が酸化してNiOに変化したことがわかったことから,NiOとAC3A合金溶湯とのテルミット反応によって自発溶浸が生じたと考えられた.そこで,Niナノ粒子の酸化過程と自発溶浸過程の関係について調べるために,Niナノ粒子の分布状態のことなるアルミナボールを用いて,自発溶浸完了までの高温保持途中の試料を作製することにより,AC3A溶湯のアルミナボール層中への自発溶浸過程を詳細に観察した.その結果,密な皮膜状にNiナノ粒子が分布したものを用いた場合には,約100minまではAC3A溶湯はアルミナボール層中に非常にゆっくりと溶浸していたが,その後急速に溶浸が進行し,約120min後に溶浸が完了していた.一方,疎な粒子状にNiナノ粒子が分布したものを用いた場合には,約120min後においてもほとんど溶浸していなかったが,約720min後には溶浸が完了してした.これらの結果から,Niナノ粒子を用いた自発溶浸のプロセスは,溶浸速度が非常に遅い第1段階とその後の非常に速い第2段階からなることが示唆された.第1段階では,アルミ合金溶湯表面の酸化被膜によって,NiおよびNiOナノ粒子とアルミ合金溶湯の接触が妨げられるため,溶浸がほとんど進行しないと考えられる.しかし,高温保持によりNiナノ粒子が酸化され,そのためアルミナボール層中の酸素が消費される結果,減圧が生じて酸化被膜に外力が加わり,破壊されると考えられる.その結果,アルミ合金溶湯とNiO粒子が接触し,第2段階のテルミット反応による迅速な自発溶浸が進行すると考えられる.以上のように,酸化物ナノ粒子を用いた際の自発溶浸機構を明らかにすることができた.昨年度までの研究で,アルミナボールの表面に導入されたNiナノ粒子の分布状態が,その後の自発溶浸過程に影響を及ぼすこと,Niの酸化物であるNiOとアルミ合金溶湯とのテルミット反応によって自発溶浸が可能になることがわかったが,詳細な自発溶浸過程については不明であった.本年度は,Niナノ粒子の分布状態を変化させたアルミナボールを用いて自発溶浸実験を行い,自発溶浸過程の解明を行った.その結果,高温保持中にもほとんど溶浸が進行しない第1段階と,その後の急速に溶浸が進行する第2段階の2つの段階で自発溶浸が進行することがわかった.

第1段階は,Niナノ粒子の酸化によるプリフォーム中の減圧に必要な時間と考えられ,この減圧によってアルミ合金溶湯表面の酸化被膜に外力が加わり,破壊されることで,第2段階に移行することがわかった.従来の自発溶浸に関する研究に,酸化や窒化などの反応によるプリフォーム中の減圧が自発溶浸の開始に必要であるとの報告があるが,本研究の結果も基本的にそれに一致するものであり,本研究では,耐酸化性の高いNiを反応性の高いナノ粒子状にして導入することで酸化が迅速かつ容易になったと考えられる.また,第2段階は発熱反応であるテルミット反応による迅速に進行する反応であることから,従来の金属ー金属接触に起因する濡れ性の改善による自発溶浸とは異なり,自発溶浸速度が非常に速いことがわかった.以上のように,金属酸化物を利用したテルミット反応による自発溶浸が可能であることを明らかにするとともに,金属ナノ粒子を利用した自発溶浸の進行機構および進行過程を明らかにすることができた.昨年度までの研究では,金属ナノ粒子の粒径および分布の制御が容易な無電解めっきを応用してセラミックス強化材の表面に金属ナノ粒子を導入し,自発溶浸実験を行ってきた.しかし,強化材に対して無電解めっきを行う際には,種々の前処理工程が必要であり,強化材表面の化学的性質が得られる金属ナノ粒子の粒径や分布に影響するため,大量のセラミックス強化材の表面改質には,迅速性および安定性に欠けることが問題となってきた.そこで本年度は,より低コストかつ迅速な表面改質技術の開発を目指して,メカニカルミリングを応用して,セラミックス強化材表面への金属粒子の導入を試みた.具体的には, CuやNiなどの活性な金属の粒子を,強化材と同時にメカニカルミリングすることにより,強化材表面への金属粒子の導入のための最適なミリング条件について調べた.メカニカルミリングを応用することにより,安価なミクロンサイズの金属粒子のサブミクロンサイズへの粉砕と,ミリング時の高エネルギーにより強化材表面に金属粒子を機械的および化学的な接合が期待できる.その結果,SiC粒子表面に付着させる金属粒子には,塑性変形脳に優れるCuが適しており,粒径が小さなCu粒子を用いることで,ミリングのエネルギーがSiC粒子にCu粒子を付着させるのに効率よく使用されることがわかった.さらに,高エネルギーとなる条件でミリングすることで,SiC粒子表面に付着するCuを増加させることができた.以上の結果から,Cu粒子を用いてSiC粒子表面にCuをメカニカルミリングによる導入するためのミリング条件についての知見を得ることができた.本年度は,Cuを表面に導入したSiC粒子を用いて自発溶浸実験を行うには至らなかったが,今後も,より高密度に金属粒子の導入が可能な条件について研究し,自発溶浸法によるMMC作製のためのセラミックス強化材の安価な製造技術の確立を目指す.Niナノ粒子の分布状態が異なるアルミナボールを用いて自発溶浸実験を行ったところ, Niナノ粒子の分布が複合化プロセスに影響を及ぼすことがわかった.熱処理前後のNiナノ粒子の変化を調べた結果,熱処理後ではNiOのみが検出された.従って,NiOと溶融Al合金とのテルミット反応により,自発溶浸が生じたことがわかった.さらに,メカニカルミリングを応用して強化材表面に金属粒子を接合させた結果,SiC粒子表面に付着させる金属粒子には,塑性変形能に優れるCuが適しており,粒径が小さなCu粒子を用いて,高エネルギーとなる条件でミリングすることで,SiC粒子表面に付着するCuを増加させることができた.当初の予定通り,Niを無電解めっきの技術を応用してナノ粒子状にセラミックス強化材の表面に導入する技術を確立し,Niナノ粒子の分布の制御因子を明らかにすることができた.また,熱処理前後でのNiナノ粒子の性状の変化を明らかにすることで,Niナノ粒子を導入することにより可能になった自発複合化プロセスについて,従来のセラミックス強化材の表面を金属化することによるものではなく,熱処理中に金属ナノ粒子が酸化することにより生成した酸化物ナノ粒子と金属溶湯との酸化還元反応によるものであることを明らかにすることができた.
脂肪細胞形質転換に起因した非アルコール性脂肪性肝炎発症と予防の分子メカニズム解明

我々は高脂肪ー高コレステロール食による非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の炎症と線維化の機序を解明し、高血圧を予防(降圧剤投与)することによりその進展が軽減することを明らかにした。しかし「高脂肪」が原因となる脂肪細胞の形質転換(分化から肥大化による大脂肪滴蓄積)により導かれるNASH発症早期の機序は解明されていない。この研究では、転写因子であるPPARsを中心に1小型の脂肪細胞から毒性の高い大型脂肪への形質転換、2インスリン抵抗性、3NASH初期の予防薬(降圧剤)の影響を明らかにし、非肥満NASHの「早期」から「炎症・線維化」に至る過程の主因である脂肪細胞形質転換の病態変化を明らかにする。
歯痛を伝達する感覚神経に関わる内因性疼痛抑制物質を含有するニュ-ロンの神経機構ー実験的歯髄炎を用いた研究ー

カルシトニン遺伝子関連ペプタイド(CGRP)とP物質はともに感覚神経の中でも特に侵害刺激(痛覚刺激)の伝達物質として働くことが考えられている。脳幹部の三叉神経脊髄路核内における両物質の分布と共存関係について検索した。この結果、CGRP陽性線維は三叉神経感覚核群の全亜核に分布しており、三叉神経主感覚核ではその背側亜核に背外側部と腹側亜核の内側縁に、三叉神経脊髄路核の吻側亜核ではその背内側部と内側部に、同中間亜核では腹内側縁と外側縁に、そして同尾側亜核では第I層、第IIo層そして第V層に分布した。これらCGRP陽性線維は大部分がP物質を共有していた。一方、三叉神経節ではCGRP陽性細胞の大部分は小型ないし中型の円形ニュ-ロンであり、P物質を含有するニュ-ロンは他の細胞に比較して小型であった。三叉神経根を切断した実験例では、同側の三叉神経感覚核群においてCGPR陽性線維のほとんどが消失した。以上の結果より、三叉神経系のCGPR陽性線維の大部分は三叉神経節由来の一次求心線維であり、P物質をも含有することが明らかとなった。すなわち、小型神経節細胞に由来する痛覚伝達線維である。一方、実験動物の一側の歯髄に炎症を起こさせた場合、同側の三叉神経脊髄路核の尾側亜核にオピオイド(ダイノルフィン)含有ニュ-ロンが増加した。これらの細胞はCGRP陽性の神経終末と接触している事実が観察された。したがって、口腔領域に発した痛覚情報は、三叉神経節の小型細胞を経由して三叉神経脊髄路核尾側亜核に投射され、上位脳あるいは局所に投射するニュ-ロンに直接に伝達されることが明らかとなった。カルシトニン遺伝子関連ペプタイド(CGRP)は、感覚神経の中でも特に侵害刺激(痛覚刺激)の伝達に関与している。一方、歯髄炎などの炎症の発生に関与するP物質は感覚神経の痛覚伝導に際して、神経伝達物質として働くと考えられている。この度我々は、歯痛を伝達する三叉神経の中でこのCGRPを含有する細経の感覚神経線維の、脳幹部の三叉神経脊髄路核内における分布と、上記P物質と共存関係について検索した。実験にはネコを用いた。CGRP様免疫活性を示す感覚神経線維は、三叉神経感覚核群の全亜核に分布しているのが観察された。すなわち、三叉神経主感覚核ではその背側亜核の背外側部と、腹側亜核の内側縁に観察された。三叉神経脊髄路核の吻側亜核ではその背内側部と内側部、中間亜核では腹内側縁部と外縁部に(三又神経脊髄路との境界領域)、そして尾側亜核ではGobelの分類による第I層、第II_0層、そして第V層に分布していた。また、これら三叉神経感覚核群に分布するCGRP陽性線維の大部分はP物質をも含有していた。一方,三叉神経節においてはCGRP陽性細胞の大部分は、小型ないし中型の円型ニュ-ロンであった。これらの中でP物質をも含有する細胞は、他の細胞に比較して小型であった。三叉神経節と橋の間で三叉神経根を切断すると、同側の三叉感覚核群において、CGRP陽性線維のほとんどが消失した。以上の結果により、三叉神経系のCGRP陽性線維の大部分は三叉神経節由来の第一次求心性線維であると考えられる。また、三叉神経感覚核群におけるP物質をも含有するCGRP陽性線維は、主として三叉神経節の小型神経節細胞に由来するために、おそらく痛覚伝達線維であると考えられる。

三又神経脊髄路核において痛覚を伝導する神経線維と考えられているCGRP陽性線維がP物質をも共存させる事実は、ネコにおいて前年度に明らかにした。本年度は口腔領域の痛覚モデルとして実験的歯髄炎を発症せしめてラットの三又神経脊髄路核において、疼痛抑制物質であるオピオイド(ダイノルフィン・エンケファリン)含有ニュ-ロンとCGRP陽性線維、即ち痛覚の伝導に関わる二次ニュ-ロンと一次ニュ-ロンの関係について免疫組織化学法を用いて光顕的に解析した。実験動物の一側の歯髄にアジュバント物質を直接に投与して歯髄炎を発症させると、34日後に同側の三又神経脊髄路核の尾側亜核において第I層と第V層にダイノルフィン陽性ニュ-ロンの増加が観察された。エンケファリン陽性ニュ-ロンは実験側と対照側の間に差異は観察されなかった。これらは多角形ないし多極性の中型ニュ-ロンであった。一方、CGRP陽性線維は同尾側亜核において第I層と第V層に密に分布するが、実験側よりも対照側において免疫組織化学的に強い標識が認められた。これらダイノルフィンとCGRPを二重標識法により同時に観察した場合、炎症誘発モデルの実験側において、第I層と第V層のダイノルフィン陽性ニュ-ロンの細胞体およびその樹状突起上にCGRP陽性終末が光顕的に接触している像が観察された。以上の結果より、口腔領域の歯痛を伝導する神経線維の一部はCGRPを含有しており、三又神経脊髄路核の尾側亜核においてオピオイド(ダイノルフィン)含有ニュ-ロンに直接シナプス結合して、上位脳(中脳および間脳)に投射するニュ-ロンあるいは局所回路ニュ-ロンに痛覚情報を伝達して、疼痛の抑制に関与する事実が示唆された。
腫瘍局所に対する至適な化学療法の確立に関する研究

制癌剤シスプラチン(cisーDDP)と中和剤チオ硫酸ソ-ダ(STS)を併用する化学療法に、更にアンギオテンシンII(ATーII)を用いる治療法について種々基礎的研究が行なわれたが、特に、ATーII投与期間中、中和剤STSの投与を遅延せしめ得ること(時間差投与)が明らかにされ、この現象を応用した次のような新しい型の化学療法が開発された。1)cisーDDP腹腔内投与にATーIIを併用し、その期間中STS投与を遅延させる方法。2)cisーDDPとATーIIをともに腹膜支配動脈より注入し、その後にSTSを投与する方法。3)cisーDDPとATーIIをともに末梢静脈より投与し、その後にSTS投与を行う方法。これらのいづれにおいても、腎毒性は防止され、しかも良好な抗腫瘍効果が得られることが、実験腫瘍動物を用いて証明された。そこでこれらの療法を臨床例に応用するため、新しく確立したbioassayを用いてその薬理動態を解析した。その結果に基づいて、消化器癌、女性性器癌に対してこの療法を試みたが、重篤な副作用もなく、良好な治療効果が得られた。一方、肝癌、肝転移癌に対する動注、塞栓化学療法について、臨床的に工夫、改良が加えられ、それらによる治療成績の向上が認められた。また、温熱化学療法についても、腹膜播種に対する新しい試みがなされ良好な成績が得られた。基礎的研究として、局所投与に適した薬剤分子や剤型の改良が試みられた。その結果、油性制癌剤の体腔内投与における有効性が明らかにされ、また、高分子制癌剤でもその薬理学的特性が明確にされ、有用性が示唆された。
SNAr/Claisen転位を基盤とするアリールC-グリコシド合成の新アプローチ

芳香環炭素とグリコシル基のアノマー炭素の間で炭素ー炭素結合をもつアリールC-グリコシド類は,その興味深い生物活性や複雑な構造により注目を集めてきた。本研究は,SNAr反応とClaisen転位反応を基盤として,従来のグリコシル化法と相補的に利用可能な新手法の開発を目指すものである。本年度は,昨年度の検討で得られた知見をもとに,グリコシル化法としての確立を目指して反応の適用範囲について検討を行なった。まず,改めてClaisen転位反応の反応条件について精査した結果,昨年度の検討でプレニル基の転位の際に有効であったシリカゲルやフロリジルを触媒として用いた条件よりも,Eu(fod)3を用いる条件を適用した際に,収率および立体選択性が劇的に改善されることを見出した。この反応条件を基本として,種々のグリカールとフルオロキサントンの組み合わせで適用範囲の検討を行なった。その結果,さまざまな組み合わせにおいてSNAr反応/Claisen転位反応のいずれの段階も高収率かつ高い立体選択性で進行した。生成した二つのジアステレオマーはいずれも,Claisen転位反応と同条件に付してもお互いに異性化を起こすことはなく,この立体選択性は速度論的に決まっていることがわかった。また,出発物質と生成物の主ジアステレオマーとの立体化学の関係から,転位反応はグリカール二重結合の同面で選択的に進行していることも明らかになった。さらに,昨年度に検討を進めていたプレニルキサントンの合成についても天然物合成への展開を進めており,γ-mangostinの脱保護最終段階の検討,キサントン二量体天然物bigarcinenone Bの合成研究への着手に至った。本研究は,従来グリコシル化の段階でしばしば利用されたLewis酸を用いない,新たなグリコシル化法の開発を目指すものである。本年度ははじめに,C-グリコシル化への応用に先立ち,SNAr反応とClaisen転位反応を利用するプレニル化について検討を行った。すなわち,種々の1-フルオロキサントン誘導体に対し,1,1-ジメチルアリルアルコールを塩基性条件下で作用させSNAr反応を行ったのち,Claisen転位反応を行い,2-プレニルキサントンを得ようというものである。検討の結果,従来合成が困難であったC1位にジメチルアリルエーテル構造をもつキサントンが,SNAr反応を利用することで容易に合成できることや,1位からC2位へのClaisen転位反応が通常の芳香族Claisen転位反応に比べて格段に進行しやすいこと,さらに適切な固体酸触媒を使用することによってClaisen転位反応が室温ですらも進行することを見いだした。また,本手法は3-フルオロキサントンにも適用可能で,この場合にはC4位へのClaisen転位反応が選択的に進行することも判明した。そこで本手法を2位および4位にプレニル基をもつ天然キサントンgarcinone Aの合成へと応用し,その効率的な全合成に成功した。さらに,当初目的としていたグリコシル化についても,4位および6位が保護されたグルカールによるSNAr反応とClaisen転位反応について検討を行い,高収率で対応する生成物を得ることに成功している。この際,問題となる立体選択性は93:7程度と十分に高く,グリコシル化法として十分に利用可能であることが示唆された。本研究は,従来のグリコシル化法と相補的に利用可能な新たなグリコシル化法の開発を目指し,SNAr反応とClaisen転位反応を利用するアプローチを提案するものである。本年度はまず,プレニル化をモデル反応としてフルオロキサントンのSNAr反応とClaisen転位反応について検討を行い,良好な結果を得た。すなわち,(1)SNAr反応,Claisen転位反応の両段階について,フルオロキサントンが予想以上の高い反応性を示すことを見いだすことに成功した。また,(2)本プレニル化法を利用した天然物garcinone Aの全合成も達成した。さらに,その検討の途上で将来的に研究発展性の見込まれる興味深い知見を得ることができた。また,新たなグリコシル化法の開発についても,既にSNAr反応とClaisen転位反応の検討が行えており,実際に所望の反応が効率的,かつ立体選択的に進行することが明らかになった。デモンストレーションと位置づけたプレニル化について予想以上の知見が得られたうえ,グリコシル化も合成化学的に十分活用可能であることが現段階で示せており,本研究は順調に進展していると言える。

まず,改めてClaisen転位反応の反応条件について精査した結果,昨年度の検討でプレニル基の転位の際に有効であったシリカゲルやフロリジルを触媒として用いた条件よりも,Eu(fod)3を用いる条件を適用した際に,収率および立体選択性が劇的に改善されることを見出した。この反応条件を基本として,種々のグリカールとフルオロキサントンの組み合わせで適用範囲の検討を行なった。その結果,さまざまな組み合わせにおいてSNAr反応/Claisen転位反応のいずれの段階も高収率かつ高い立体選択性で進行した。生成した二つのジアステレオマーはいずれも,Claisen転位反応と同条件に付してもお互いに異性化を起こすことはなく,この立体選択性は速度論的に決まっていることがわかった。また,出発物質と生成物の主ジアステレオマーとの立体化学の関係から,転位反応はグリカール二重結合の同面で選択的に進行していることも明らかになった。さらに,昨年度に検討を進めていたプレニルキサントンの合成についても天然物合成への展開を進めており,γ-mangostinの脱保護最終段階の検討,キサントン二量体天然物bigarcinenone Bの合成研究への着手に至った。次年度は,本年度の結果を踏まえて,グリコシル化法としての確立に向けて検討を行う。具体的には,Claisen転位後の二重結合の立体選択的変換,および種々のグリコシルドナーとの反応を重要な検討課題として位置づけ,研究を推進していく。当該年度中の業者への支払いが間に合わなかったため、翌年度に繰り越して支払う予定である。
鉄キレート剤による新たな進行肝細胞癌治療の開発

肝癌に対するDFOの効果をin vitroでの検討と肝線維化・発癌モデルラットを使用してDFOの抗腫瘍効果および線維化抑制効果を検討した。肝hepatomacell lineのin vitroではDFO投与により細胞増殖の抑制効果が明らかになった。また肝線維化・発癌モデルラットを使用したin vivoでの検討では,DFO投与群では非投与群と比べ,体重,肝重量が有意に軽く,非投与群と比較し腫瘍の増大は有意に抑制された。DFO等の鉄キレート剤は従来の抗腫瘍剤とは異なり,DNA障害などは少なく,肝癌特異的に作用する可能性があり,従来の抗腫瘍薬抵抗性進行肝癌に対し新たな抗腫瘍効果が得られる薬剤である可能性を今回の研究で認めることができた。これまで、DEN (Diethylnitrosamine)やCDAA (Choline-deficient L-amino acid-defined diet:コリン欠乏食)などが用いられて、ラット肝発癌モデルが作られていたが、それらを併用することにより、より短期間で肝発癌をきたすモデルを作成した。また、発癌後通常食投与期間を取ることにより、背景肝障害が少ないモデルの作成に成功した。このモデルを、試験開腹し、肉眼で判明する腫瘍径を計測し閉腹した。ジエチルエーテル麻酔下にDFO (Deferoxamine)を尾静脈より100mg/kgを週3回投与し、8週間投与後、非投与対照群と比較した。8週投与で死亡したラットはいなかったが、DFO投与群では非投与群と比べ、体重、肝重量が有意に軽かった。また、腫瘍径に関してはDFO投与群で有意な縮小は認めなかったが、非投与群と比較し腫瘍の増大は有意に抑制された。その他、血液データ上はT. Prot/ Alb/ T. Bil/ AST/ ALT/ LDH/ BUN/ Cre/ UAの変化は認めず、CBCもRBC/ WBC/ Pltの変化は見られなかった。進行肝細胞癌では肝予備能が予後を左右することも多く、多臓器不全をきたすことも少なくない。今回の検討では血液データ上は腎機能障害やTransaminaseの有意な変化は見られなかったが、肝重量が著明に減少しており、肝萎縮をきたしていると考えられ、組織学的な検討を行っている。DFOは従来の抗腫瘍剤ではなく、DNA障害などは少なく、より特異的に作用する可能性がある。よって、IFN-γ(Interferon-gamma)を併用し、抗腫瘍効果の相加・相乗効果が得られないか検討している。従来の抗腫瘍薬に抵抗性の進行肝癌に対し、新たなアプローチでの抗腫瘍効果が得られる薬剤である可能性が示唆される。今までの基礎研究で我々は、DEN(Diethylnitrosamine)やCDAA(Choline-deficient L-amino acid-defined diet:コリン欠乏食)などを用いて、ラット肝発癌モデルを作成し研究していたが、昨年度にそれらを併用することにより、より短期間で肝発癌をきたすモデルを開発した。さらに発癌後通常食投与期間を取ることにより、背景肝障害が少ないモデルの作成にも成功した。ジエチルエーテル麻酔下にDFO(Deferoxamine)を尾静脈より100mg/kgを週3回投与し、8週間投与後、非投与対照群と比較した。また試験開腹し、肉眼で判明する腫瘍径を計測したところ腫瘍径に関してはDFO投与群で有意な縮小は認めなかったが、非投与群と比較し腫瘍の増大は有意に抑制された。血液データ上はT. Prot/Alb/T. Bil/AST/ALT/LDH/BUN/Cre/UAの変化は認めず、CBCもRBC/WBC/Pltの変化は見られなかった。またDENによるマウス発癌モデルでもDFOによる発癌抑制効果を検討した。同様の手法で検討したが、腫瘍の増大は有意に抑制された。今回の検討では血液データ上は腎機能障害やTransaminaseの有意な変化は見られなかったが、肝重量が著明に減少しており、肝萎縮をきたしていると考えらた。よって、従来の抗腫瘍薬に抵抗性の進行肝癌に対し、新たなアプローチでの抗腫瘍効果が得られる薬剤である可能性が示唆される。鉄キレート剤であるDesferoxamine(DFO)は、慢性鉄過剰症に対して用いられる薬剤であるが、以前より抗腫瘍効果についての有用性が報告されている。肝癌に関する基礎的検討の報告は少なく、分担者の坂井田は、以前基礎的検討により、CDAA (Choline-deficient L-amino acid-defined diet:コリン欠乏食)

ラットに鉄キレート剤であるDesferoxamine (DFO)の投与することで、肝機能の改善および前癌病変が減少することを報告している。今までの基礎研究で我々は、DEN (Diethylnitrosamine)やCDAA (Choline-deficient L-amino acid-defined diet:コリン欠乏食)などを用いて、ラット肝発癌モデルを作成し研究していたが、今回それらの併用により短期間で肝発癌をきたすモデルを開発し詳細な検討を行い、さらに発癌後通常食投与期間を取ることにより、背景肝障害が少ないモデルの作成にも成功した。ネンブタール麻酔下でDFO (Deferoxamine)を尾静脈より100mg/kgを週3回投与し、8週間投与後、非投与対照群と比較した。8週投与で死亡したラットはいなかったが、DFO投与群では非投与群と比べ、体重、肝重量が有意に軽かった。また試験開腹し、肉眼で判明する腫瘍径を計測したところ腫瘍径に関してはDFO投与群で有意な縮小は認めなかったが、非投与群と比較し腫瘍の増大は有意に抑制された。またこのモデルで餌にDeferasirox(Exjade)を混在し投与し同様な手法で検討したところ、腫瘍の増大は有意に抑制していた。またDENによるマウス発癌モデルでもDFOによる発癌抑制効果を検討し、腫瘍の増大は有意に抑制されていた。今回、様々なラット肝発癌モデルでの検討では血液データ上は腎機能障害やTransaminaseの有意な変化は見られなかったが、肝重量が著明に減少しており、肝萎縮をきたしていると考えらた。DFO等の鉄キレート剤は従来の抗腫瘍剤ではなく、DNA障害などは少なく、より特異的に作用する可能性があり、従来の抗腫瘍薬抵抗性進行肝癌に対し、新たな抗腫瘍効果が得られる薬剤である可能性を今回の研究で認めることができた。
小・中学生の電気回路構成能力の形成過程に関する研究

回路構成実験および回路図構成課題を通して被験者のつまずく箇所とその意味を明らかにし、小学生や中学生が回路を組んだり、回路図を構成したりする際の一般化・方略化・ルーチン化をめざす。さらに、その成果をもとに、各学校種における授業における指導方略を提案することを目的とする。平成9年度10年度は被験者(教員養成系大学生)に簡易回路図構成用CADを使用させ、回路図構成課題を解決する過程をビラオ録画し、被験者特性の差異を分析した。その結果、・理系いう枠組みではなく、パソコン使用の有無や電気学習に対する興味・関心の程度により正答率が異なる。・CAD利用回路図構成は、スイッチ部を中心に行う傾向が強く、ディスプレイ画面上で試行錯誤する方法が正当を見出しやすい。・理系と文系では実験前の構えの違いが実験前操作練習の大きな隔たりとして現れる。という結論を得た。また、中学生に回路構成実験を実施した。その結果、・最初に電源を選択し、電源中心の回路構成を行う傾向が強い。・試行錯誤的に回路構成するのではなく、演繹的に回路構成を行う傾向が強い。・スイッチと負荷の接続方法を誤るケースが多い。という結論を得た。平成11年度は中学生の電気回路図構成課題の誤答分析を行った。その結果、・電位差概念を理解していないことに起因すると考えられる幾つかの誤り(例えば、電源の短絡、負荷の配線ミス、スイッチの配置ミス等)のパターンが見受けられた。平成12年度は平成9年度11年度の成果をもとに、授業で利用できる回路構成実験例と回路図構成課題例について、検討した。中学校技術・家庭科電気領域での授業実践の結果、モデル的な回路(回路図)からより実用的現実的回路(回路図)へ、単純な回路(回路図)からより複雑な回路(回路図)へと回路構成実験と回路図構成課題を組織することによって、学習者は主体的に学習に取り組みながら確実に電気回路に関する諸能力が向上することが明らかになった。ただし、認知的学力面での性差は見出せなかったが、精神運動領域面や情意面では男子生徒が女子生徒よりも良い結果を示した。回路図構成能力の形成過程は、実体配線図から回路図への転換過程と考えられ、回路構成能力も回路図を実物に置き換える操作であるが故に、回路図での電気の流れと制御を理解することが必要不可欠である。今後の研究課題は、授業実践を通してこれらの転換過程や電気の流れの理解の分析である。尚、平成11年度から12年度の結果については、平成13年度の福井大学教育実践研究に発表する。という結論を得た。という結論を得た。回路図構成実験を通して,被験者のつまずく箇所と意味を明らかにし,児童・生徒が回路図を構成する際の一般化を図り,授業での指導法略の具体化をめざすことを目的としている。そのため,今年度は予備実験として,研究組織で検討した回路図構成課題を大学生被験者に提示し,被験者は簡易電気製図CADを用いて回路図構成に取り組んだ。被験者の回路図構成過程

RGBスキャンコンバータを介し,リアルタイムで8mmビデオテープに逐次録画した。録画テープの分析を通して,個々の被験者の電気回路図構成過程における思考,各被験者共通に認められる作業パターン及び被験者グループ間の差異等を求めた。その結果,今年度の予備実験において,以下のことが明らかになった。・文科系VS理科系,あるいは男女間で,回路図構成に対する差異は見いだせなかった。・電気学習を好きな被験者は正答率に優れ,正答までに要した時間も短い。電気学習を嫌いな被験者は正答率,正答に要する時間の両面で劣っている。また,電気学習を好きでも嫌いでもない被験者は,正当に要する時間で劣っていることが明らかになった。・回路図は,スイッチ部を中心にして構成する傾向が強い。・一般に,コンピュータディスプレイ画面上で試行錯誤することによって正答を見出しやすい。・コンピュータ使用歴のある被験者は,CAD操作効率が優れている。以上のような結果をもとに,次年度は中学生を対象にした研究を行う予定である。回路構成実験を通して、被験者のつまずく箇所と意味を明らかにし、児童・生徒が回路及び回路図を構成する際の一般化・方略化・ルーチン化を明らかにし、その成果をもとに各学校種における授業の中での指導方略化をめざす。今年度は中学生を対象に実験を行った。昨年度の実験成果を踏まえて、電池、負荷、開閉器等の実物素子を用いた簡単な回路構成問題を被験者の中学生に課し、被験者の作業をビデオカメラに収めた。実験終了後、被験者に当人の作業過程の再生ビデオを見せながら、実験者は被験者が作業中にどのようなことを考えていたかを質問し、その解答を記録した。被験者の作業パターンを分類すると、1.最初に電源を選択し、電源を中心に回路構成を行う傾向が強い。2.試行錯誤的に回路構成するのではなく、演繹的に回路構成を行う傾向が強い。3.開閉器と負荷の接続方法を誤るケースが多い。以上、実物素子を用いた場合の中学生の傾向が明らかになり、授業においては上記の3点を考慮した指導方略を工夫することが重要であるといえる。回路構成実験を通して,被験者のつまずく箇所と意味を明らかにし,児童・生徒が回路及び回路図を構成する際に,どのように回路及び回路図を一般化し,ルーチン化するかを明らかにする。その成果を元に,特に小学校理科と中学校技術・家庭科における電気学習時の指導方略を明確にすることをめざす。本年度は,平成9,10年度の研究をまとめ,福井大学教育実践研究にその成果を報告した。すなわち,教員養成系大学生が回路構成CAD使用し課題を解決する過程において,理系対文系,パソコン使用経験の有無等の枠組みにおいて,興味ある結果を報告した。すなわち,被験者特性の違いによって正答率及び解答時間に差が生じること,被験者はスイッチ部を中心に回路構成を行い,ディスプレイ上で試行錯誤することによって正答に到達しやすいことがいえた。さらに,個々の被験者によって実験に対する構えが相当異なることが明らかになった。また,中学生が回路図構成課題に取り組んだ際の,解答の誤り分析を行った。
公共事業を巡る報道と世論についての実践的社会科学研究

本研究は,公共事業の実施に影響を及ぼすと考えられるマス・メディア報道に焦点を当てた研究である.本研究では報道の実態や,その報道を生み出す要因を明らかにし,適切な世論状況の形成を通して社会の漸次的な改善を期するものである.近年の日本における公共事業の削減傾向は,他の先進国でも類を見ないものであるが,その要因の一つとしてメディア報道の影響可能性が考えられ,日本,米国,英国との間で国際比較分析を行った.その結果,各国において公共事業による財政政策を批判する新聞社もあれば,肯定する新聞社も存在している,という点においては日米英に大きな差は見出しがたい可能性が明らかとなった.ただし「公共事業の中身が無駄である」という論調は欧米においてはほとんど見られないが,日本においては,景気対策としての公共事業への賛否を問わず,繰り返し批判されている様子が示された.この点は日本の新聞においてのみ見られる特殊な現象であると思われる.つまり,日本における公共事業削減は,そうした批判的な報道が影響している可能性が考えられるのである.一方で,報道の制作過程に着目し,ヒアリング調査や既存の出版物から得られたマス・メディアの内実についての知見から,報道にバイアスを生じる要因の分析を行った.その結果,記者の個人的な能力や資質の問題,メディア組織の構造上の要因,さらには情報源となる官公庁からの影響や,報道受け手の人々からの影響等が抽出された.つまり,公権力や広告主,読者,あるいは上司に対する「忖度」によって報道が影響を受ける可能性が明らかとなった.以上のように得られた本研究成果は,土木計画をはじめ公共事業を巡る報道および世論の実態を実証的に明らかにするものであり,今後公共事業の適切な実施に向けた報道および世論についての課題改善の実践・展開を考えるにあたっての,重要な知見を与えるものとなることが期待される.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,公共事業の実施に影響を及ぼすと考えられるマス・メディア報道に焦点を当てた研究である.公共事業を巡る世論問題について,人々の賛否意識についてはいくつかの先行研究が見られるものの,その世論に影響を及ぼし得るマス・メディア報道に焦点を当てた実証的な知見は十分な蓄積がなされていなかった.そのため本研究では報道の実態や,その報道を生み出す要因を明らかにし,適切な世論状況の形成を通して社会の漸次的な改善を期するものである.そのためにまず,戦後日本における公共事業を巡る新聞社説論調を定量的に分析し,1950年代からその論調が否定的なものへと徐々に変化し,特に2000年代における報道の極端に批判的な傾向を実証的に明らかにした.また,新聞報道にける歪み,つまり何が報道され,何が報道されていないかを検証するため,米国一般教書演説を事例として,その新聞報道内容を定量的に分析した.その結果,現代日本の新聞において,ケインズ経済学的政策が,新自由主義的政策に比べて極めて報道されにくいに現状を実証的に示し,イデオロギーを背景とする報道の歪みの存在可能性が示唆された.一方で,報道の制作過程に着目し,ヒアリング調査や既存の出版物に基づいてとりまとめたマス・メディアの内実についての知見から,報道内容に影響を及ぼす要因の探索的な研究を行った.その結果,記者の個人的な能力や資質の問題,メディアの組織構造上の要因,さらには情報源となる官公庁からの影響や,報道受け手の人々からの影響等,様々な問題を浮き彫りにした.以上より得られる本研究成果は,土木計画をはじめ公共事業を巡る報道および世論について,これまでになかった,その実態を実証的に明らかにするものであり,今後公共事業の適切な実施に向けた報道および世論についての課題改善の実践・展開を考えるにあたっての,重要な知見を与えるものとなることが期待される.研究計画においては,1)公共事業を巡る時系列分析,2)公共事業を巡る世論状況の海外比較分析,3)マスメディア構造・報道意図の分析,を2年間で実施する予定であった.1年目には1)および2)を行うことを予定していたが,結果の社会的な影響の大きさ等を考慮して,2)の海外比較分析よりも,3)マスメディア構造・報道意図の分析を優先して行った.具体的には1)公共事業を巡る時系列分として,主要な地位を占める読売新聞と朝日新聞を対象に,戦後日本における公共事業を巡る新聞社説論調を定量的に分析し,特に2000年代における報道が極端に批判的な傾向であったことをはじめ,その報道傾向の実態を明らかにした.加えて,米国一般教書演説を事例として,その新聞報道内容を定量的に分析することによって,現代日本における新聞報道内容に,特にイデオロギーを背景とするような歪みが存在している可能性が示唆された.そして,3)マスメディア構造・報道意図の分析として,報道の制作過程に着目し,ヒアリング調査や既存の出版物に基づいてとりまとめたマス・メディアの内実についての知見から,報道内容を規定している要因や背景に関する探索的研究を行い,情報源組織,記者やメディア組織,さらには受け手の人々など,様々な問題を浮き彫りにした.以上のように,研究計画から順序は変わったが,全体の研究計画から見た進捗としては当初の計画とそれほど相違のないものと考える.本研究は,公共事業の実施に影響を及ぼすと考えられるマス・メディア報道に焦点を当てた研究である.

本研究では報道の実態や,その報道を生み出す要因を明らかにし,適切な世論状況の形成を通して社会の漸次的な改善を期するものである.近年の日本における公共事業の削減傾向は,他の先進国でも類を見ないものであるが,その要因の一つとしてメディア報道の影響可能性が考えられ,日本,米国,英国との間で国際比較分析を行った.その結果,各国において公共事業による財政政策を批判する新聞社もあれば,肯定する新聞社も存在している,という点においては日米英に大きな差は見出しがたい可能性が明らかとなった.ただし「公共事業の中身が無駄である」という論調は欧米においてはほとんど見られないが,日本においては,景気対策としての公共事業への賛否を問わず,繰り返し批判されている様子が示された.この点は日本の新聞においてのみ見られる特殊な現象であると思われる.つまり,日本における公共事業削減は,そうした批判的な報道が影響している可能性が考えられるのである.一方で,報道の制作過程に着目し,ヒアリング調査や既存の出版物から得られたマス・メディアの内実についての知見から,報道にバイアスを生じる要因の分析を行った.その結果,記者の個人的な能力や資質の問題,メディア組織の構造上の要因,さらには情報源となる官公庁からの影響や,報道受け手の人々からの影響等が抽出された.つまり,公権力や広告主,読者,あるいは上司に対する「忖度」によって報道が影響を受ける可能性が明らかとなった.以上のように得られた本研究成果は,土木計画をはじめ公共事業を巡る報道および世論の実態を実証的に明らかにするものであり,今後公共事業の適切な実施に向けた報道および世論についての課題改善の実践・展開を考えるにあたっての,重要な知見を与えるものとなることが期待される.今後の研究方針としては,より広い視点から,日本における公共事業を巡る報道や世論の状況の分析を行う.そのために,公共事業を巡る世論状況の海外比較分析を行う.日本の報道機関の報道傾向を明らかにするにあたって,諸外国の状況と比較することによって,相対的に日本の特異性を明らかにすることが可能であると考える.特に多くの国において主要なメディアであり,さらにデータ化によって検証が容易であると考えられる,新聞報道を対象として分析を行う.そのために,それぞれの国の各種メディアのデータベースを利用する.また,公共事業を巡っては社会や経済,地形・気象の状況など様々な要因によってその事業実施の意義が異なってくると考えられる.そのため,似たような状況における国々との比較に意義があると考え,先進諸国を対象に比較を行う.まず各国の,特にニュースの解説や社説といったメディアの報道,あるいは専門領域における議論等を定性的に検証することで,公共事業の肯定的・批判的論点(特に日本における報道で見られる不正,財政,環境破壊といった論点)についての世論,報道の傾向を探る.そして,その中で見られたキーワードを抽出した上で,そのキーワードと公共事業(=public works)を検索語として,各国の報道傾向の定量化を行う.そうすることでメディア報道の国際間比較を可能とし,さらには,日本の報道の特色についての知見が得られると期待できる.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
二酸化炭素還元光触媒能を有する人工光合成システム

Re-リング光増感剤を用い最も高い量子収率でCO2を還元することに成功した。CO2のCOへの光還元選択性が50%を超えるAg修飾金属酸化物光触媒を開発した。超分子錯体光触媒とメソポーラス有機シリカを複合化することで捕集機能を有するCO2還元光触媒系を構築した。超分子錯体光触媒を固定化したNiO光カソードと、水酸化光アノードを組み合わせることにより、水によるCO2の還元に成功した。Agのコートにより導電性カーボン多孔体による電気化学的CO2還元速度を向上させた。2つのアミノ基を持つ4,4'-ビピリジニウム塩分子を用いて、NADHを用いた場合と比較して560倍FDHの酵素活性を向上させた。リング状Re(I)3核錯体を光増感剤として用いることにより、これまで報告された中で最も効率のよいCO2還元光触媒の開発に成功した。生成物としては、ほぼ選択的にCOが得られ、CO生成量子収率は82%に達した。Ta2O5やGa2O3などの光触媒にアルカリ土類金属酸化物を担持すると,H2Oを電子源として用いたCO2の光還元において,H2Oからの水素生成を抑制し,選択的にCO2が還元されることを見出した.さらにGa2O3にZnOを担持し高温で焼成しても同様な効果が得られ,COが選択的に得られることを見出した.RFマグネトロンスパッタリングにより作製したp型半導体N-doped Fe2O3半導体薄膜の光還元触媒性能を明らかにするため、まずは表面に助触媒Ptを担持して光電気化学的な水分解水素生成反応を検討した。水溶液中で可視光照射下における水素生成反応を確認できたが、その反応速度は低く、また光照射にともない劣化する傾向が見られた。最適な助触媒を選定する必要性が明らかとなった。光捕集分子-酵素複合系を用いたCO2の高効率光還元反応を達成するためにギ酸脱水素酵素と人工補酵素であるジアルキルビピリジニウム塩との相互作用について検討した。ギ酸生成量はアミノ基を付加した正電荷が多いジアルキルビピリジニウム塩を用いると増加し、カルボキシル基を付加したものを用いるとギ酸生成量は減少した。以上のことから陽イオン性の人工補酵素を用いることによりギ酸脱水素酵素の活性が向上できた。ジイミン配位子に様々な置換基を導入したMn(I)錯体を新たに合成し、そのCO2還元光触媒反応を検討した。その結果、導入した置換基の電子的性質により生成物(ギ酸とCO)の分布が大きく異なることが分かった。稲垣博士(A01班)との共同研究により光捕集分子(アクリドン基を含有したメソポーラス有機シリカ)-金属錯体(Ru(II)-Re(I)超分子光触媒)複合型人工光合成システムの開発に成功した。野口教授(計画班A02班名古屋大学・大学院理学研究科)との共同研究により、PSIIと、CO2還元光触媒機能を有するRe(I)錯体との複合化に成功した。Agを助触媒としたTa酸化物あるいはGa酸化物全固体光触媒上での水を電子源とするCO2光還元反応について検討を行った。Ta酸化物においては,アルカリ土類の添加でCO2の吸着促進による一酸化炭素生成量の増大,また,Ga酸化物においては,Zn添加により,一酸化炭素への選択性の飛躍的な増大が見出された。p型の光応答性を示す半導体NドープTa2O5電極の表面にAg、Au、Rhなどの金属を担持し、水溶液中、可視光照射下でのCO2還元反応を行ったが水素生成が支配的になることが明らかとなった。大比表面積を有するTiO2ナノチューブへNと各種金属を共ドープすることによりバンド制御し、可視光照射下における光アノード応答を単独ドープの場合よりも向上させた。二酸化炭素をギ酸に変換する反応を触媒する酵素であるギ酸脱水素酵素(FDH)に対するメチルビオローゲンを基盤とした人工補酵素を合成し,特に陽イオン性置換基を導入することでFDHの酵素活性を向上させることに成功した。これら人工補酵素,水溶性ポルフィリン錯体及びFDHを組み合わせた人工光合成系を構築し,可視光駆動型CO2-ギ酸変換反応の最適化条件を見出した。アクリドンPMOとRu-Re錯体を融合した光捕集型光触媒の大幅な機能改善に成功した。超分子金属錯体光触媒による高効率CO2還元反応を時間分解IR分光法により追跡し、1電子還元されたRu光増感部からRe触媒部への電子移動速度の決定に成功した。リング状Re多核錯体-ポリ酸複合体を多電子蓄積型光触媒として用いたCO2還元に成功した。ポリ酸の還元電位を変化させることにより、Re錯体への2電子目の注入プロセスに関する情報を得ることに初めて成功した。活性が最も高いAg/Zn/Ga2O3につき, Znの添加効果を調べた。ZnはGa2O3表面上でZnGa2O4層を形成し,CO生成量(100 μmol/g)を損なうことなく,H2生成量を制御することがわかり, Zn添加量を変えることにより,H2/Cの生成比を02の範囲で調節できる。同位体実験などにより,反応の活性種は水に溶解したCO2分子であると結論された。

N,Fe共ドープTiO2ナノチューブ表面にCoOx触媒を担持し、可視光照射下における水の酸化反応による酸素生成反応を、ファラデー効率(電流効率)95%前後の高効率で実現した。またCO2分子の4-8電子還元を実現する金属系助触媒の探索をスパッタ法並びに溶液中合成法により開始した。表面修飾によりCO2還元反応選択性が向上する系を発見した。化合半導体ヘテロ接合光電極を調製し,ギ酸脱水素酵素存在下での二酸化炭素還元を試みた。また半導体光触媒とギ酸脱水素酵素を基盤とした二酸化炭素の還元系を連動させた「無機・酵素ハイブリッド型二酸化炭素光還元系」を確立するために,酸化タングステン電極とギ酸脱水素酵素固定電極を調製した。さらに「光合成色素・電子伝達体・ギ酸脱水素酵素三元複合体」における光合成色素・電子伝達体二元複合体の調製に成功した。リング状Re多核錯体が、光増感剤として大変すぐれていることを明らかにし、Mn錯体触媒と合わせて用いることで、これまでの報告の中で最も高いCO2還元反応の量子収率を達成した(Φ= 0.58)。Ru(II)-Re(I)超分子光触媒を用いたCO2還元反応における重要な素過程の一つである、還元された光増感部から触媒部への分子内電子移動の速度を、時間分解赤外分光法を用いて初めて測定することに成功し、スルーボンドで電子移動が進行することを明らかにした。Ag/ZnGa2O4/Ga2O3に希土類元素を添加することにより,COの生成速度を2倍程度向上させることに成功した。反応中に希土類酸化物とCO2からなる希土類酸炭酸化物が形成されるため,活性点近傍に速やかにCO2が供給され,高いCOの生成速度を得たと結論した。p型の可視光応答性を示す半導体N-Ta2O5電極へ金属触媒を担持した系では、優先的に水分解・水素合成が進行することが明らかとなった。またカーボン多孔体への金属触媒担持により、carbonate水溶液ではなくphosphate溶液中でも電気化学的に選択的CO2還元反応が進行することを明らかにした。金属表面への分子固定による電気化学CO2還元反応も開始した。二酸化炭素をギ酸に変換する反応を触媒するギ酸脱水素酵素とビオローゲン誘導体との間の直接的な相互作用機序を酵素反応速度解析により明らかにした。さらにギ酸脱水素酵素の活性点付近の構造とビオローゲン誘導体構造との相関解明に向けた研究に着手した。さらに分子設計・合成した人工補酵素をアルコール脱水素酵素に適用し、ホルムアルデヒドからメタノール生成に有効であることも明らかにした。光捕集分子ー酵素複合型分子の分子設計・合成(A01班の民秋均教授との共同研究)も進め、白金コロイド触媒存在下で光照射による水素発生系も構築することができた。時間分解赤外分光法を用いて、CO2還元光触媒機構の素過程を明らかにしたのは、本研究が初めてであり、この分析手法の、この分野での有用性を明らかにすることができたことは重要と考える。今後さらにこの研究を継続し、長年明らかになってこなかったCO2還元光触媒機構へ切り込みたい。Mn(I)錯体触媒を用いたCO2還元光触媒系における高い可能性を示せたことも大きな成果と考える。H2Oを電子源としたCO2の光還元については,希土類の添加効果に関する成果があり,順調に進展している。希土類酸化物がCO2と反応して新たに希土類酸炭酸化物なるなど新しい所見が得られたため,CO2の捕集剤に関してH28年度も引き続いて検討する予定である。N-Ta2O5電極-金属触媒系は、可視光CO2還元反応が困難であったので、水素生成系として論文投稿を行いこの系の研究は終結させる。