hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電位依存性プロトンチャネルによる好中球機能を抑制する機構と炎症抑制機構の解明

regulated kinase (ERK) MAPKは走化性を負に制御する。これらの知見をもとに、MAPKsのリン酸化レベルをウェスタンブロット法により解析した。野生型の好中球では、走化性因子fMLF刺激後、ERKのリン酸化、p38のリン酸化レベルが増加したが、電位依存性プロトンチャネルが欠損した好中球では、ERKのリン酸化レベルが野生型よりも低いことが分かった。p38 MAPKのリン酸化レベルには差は見られなかった。すなわち、電位依存性プロトンチャネルは、ERKシグナルを正に制御することが示唆された。走化性行動と細胞内因子の変動を測定できるリアルタイム計測系を確立した点と、走化性異常と関連する特定の細胞内シグナルの異常を見出した点が評価できる。これにより、シグナル経路の異常が引き起こされる原因を、膜電位、pH、カルシウム、過酸化水素に着目して、検討することが可能となり、電位依存性プロトンチャネルによる走化性行動の制御機構が明らかになると期待される。また、この結果から、プロトンチャネルによる脱顆粒の制御機構においてもERKシグナルが関与する可能性が浮上した。これらの状況を踏まえると、順調に進展していると考えられる。電位依存性プロトンチャネルによる好中球機能の抑制機構を明らかにする目的で、前年度に引き続き、走化性行動に着目して実験を行った。電位依存性プロトンチャネル機能が欠損すると、fMLFに対する走化性が亢進するが、その理由の一つに、前年度において、MAPKシグナルの関与の可能性が浮上したため、今年度は、MAPKのうち、ERKとp38のリン酸化レベルを野生型と電位依存性プロトンチャネル機能が欠損した好中球において比較検討した。その結果、電位依存性プロトンチャネル機能が欠損した好中球では、野生型に比べて、ERKのリン酸化レベルがfMLF刺激依存的に増加していることが分かった。p38のリン酸化レベルは両社で違いはなかった。ERKのリン酸化は、細胞膜上のfMLF受容体を細胞内に取り込む機能に関与することが報告されていたので、蛍光ラベルされたfMLF類似体を用いて細胞膜上のfMLF受容体の数の程度を調べた。その結果、野生型と電位依存性プロトンチャネル機能が欠損した好中球の間で、fMLF受容体の数に差は見られなかった。すなわち、電位依存性プロトンチャネルは、fMLF受容体の数の制御ではなく、ERKシグナルを制御することで、走化性を負に制御することが示唆された。我々は電位依存性プロトンチャネル機能が欠損した好中球がPMAで刺激された場合に、野生型に比べて、活性酸素の産生量が低下することをすでに報告している。fMLF刺激において同様の結果が得らえるかどうか調べたところ、予想に反して、活性酸素が増加していた。これらの結果を踏まえると、電位依存性プロトンチャネルによる活性酸素の産生制御を通してERKシグナルが適切に制御されるという可能性が示唆された。電位依存性プロトンチャネルが受容体の数の制御ではなく、ERKシグナルの制御に関与する事実を発見できたことは、プロトンチャネルが好中球機能の制御を理解する上で重要な点であることが理由である。また活性酸素の産生量が、従来のPMA刺激で見られた結果、すなわち、低下するという結果とは異なり、fMLF刺激された場合には増加するという結果は、予想に反していた。
嚥下に伴う甲状腺からのホルモン分泌促進メカニズムの解明とフレイル予防への応用

目的:高齢者のフレイル予防のために「口から食べる」重要性が指摘されている。しかし、その理由はよくわかっていない。嚥下を誘発する上喉頭神経の電気刺激が、甲状腺からのホルモンの分泌を促進するという現象を、私たちは最近見出した。本研究では、この成果を発展させ、口や喉からのどのような情報が、どのような神経回路を介して甲状腺からのホルモン分泌を促すのか、について基礎研究をおこなう。平成30年度の成果のまとめ:甲状腺からのホルモン分泌促進作用を昨年度明らかにした咽頭への触刺激は、副交感神経甲状腺枝の神経活動を高めることを明らかにした。この事実と、副交感神経の電気刺激が甲状腺からのホルモン分泌を促進させるとの先行研究から、咽頭ー甲状腺反射の遠心路は副交感神経であることが示唆された。具体的内容:麻酔下人工呼吸下の雄ラットにおいて、昨年度開発した咽頭刺激法を用いて咽頭に自然刺激を加えた。すなわち、口腔内から挿入した軟らかいバルーンを10秒毎に約1秒間咽頭に押し込んで咽頭を機械的に刺激した。上喉頭神経から分枝して甲状腺へむかう副交感神経を甲状腺の近くで切断し、末梢端から遠心性放電を記録した。交感神経活動の混入を避けるため、あらかじめ、頸部交感神経幹を両側性に切断しておいた。また、筋電図の混入を避けるため、神経活動記録中は、筋弛緩薬で非動化した。副交感神経性SLN遠心性神経の甲状腺枝は、安静時に自発放電はほとんど見られなかったが、咽頭刺激中に群発放電が観察された。意義:本研究成果は、高齢者のフレイルを予防する新しい方法の開発につながる。食べ物を飲み込むときに起こるような咽頭の触刺激が、甲状腺からのホルモン分泌を促進することを明らかにした。その反応が上喉頭神経の切断で消失すること、また刺激中に上喉頭神経の求心性神経活動と副交感神経性の遠心性活動が増加することを明らかにした。研究は、ほぼ計画通りに進んでいる。初年度に咽頭-甲状腺反射とその求心路、翌年度には、その遠心路の解析を行い、求心路と遠心路とも上喉頭神経とする反射であることを示した。今後は、この成果を論文にまとめるとともに、国際学会で発表する。一方、中枢ニューロン活動の研究や、咽頭の触刺激以外の刺激が甲状腺機能に及ぼす影響について調べる。本研究では、この成果を発展させ、口や喉からのどのような情報が、どのような神経回路や伝達物質を介して甲状腺からのホルモン分泌を促すのか、について基礎研究をおこなう。平成29年度の成果のまとめ:咽頭の触刺激が、甲状腺からのホルモン分泌を促すこと、この反応が上喉頭神経を介する反射であることを明らかにした。具体的内容:麻酔下、人工呼吸下の雄ラットを用いた。まず、嚥下の誘発に効果的な刺激を探索した。軟らかいバルーンを口腔から挿入して食道側へ動かすと、バルーンが咽頭部に入ることで嚥下反射が誘発された。この方法で咽頭粘膜の約1秒間の触刺激を10秒毎に与えると、刺激のたびに嚥下反射が繰り返し誘発された。そこで、この刺激を用いることにした。次に、甲状腺静脈にカテーテルを挿入して甲状腺から出る静脈血を連続的に採取し、刺激前、刺激中、刺激後におけるサイロキシンとカルシトニンの分泌速度を調べた。咽頭の触刺激中、甲状腺からのサイロキシンとカルシトニンの分泌が、刺激前に比べて有意に増加した。この反応は、上喉頭神経を両側性に切断すると、完全に消失した。上喉頭神経の求心性神経活動を電気生理学的に解析したところ、バルーンが咽頭部に入ることで神経活動が増加することが確認された。意義:以上の研究成果は、より効果的な嚥下リハビリ方法の開発に役立ち、高齢者のフレイルを予防する新しい方法の開発につながる。食べ物を飲み込むときに起こるような咽頭の触刺激が、甲状腺からのホルモン分泌を促進することを明らかにすることができた。この反応は、上喉頭神経の電気刺激で誘発された反応と大きさや時間経過が同様であり、上喉頭神経の切断で消失すること、刺激中に上喉頭神経の求心性神経活動を増加することから、上喉頭神経を介する反射であることが示された。この成果は、ほぼ計画通りである。この事実と、副交感神経の電気刺激が甲状腺からのホルモン分泌を促進させるとの先行研究から、咽頭

ー甲状腺反射の遠心路は副交感神経であることが示唆された。具体的内容:麻酔下人工呼吸下の雄ラットにおいて、昨年度開発した咽頭刺激法を用いて咽頭に自然刺激を加えた。すなわち、口腔内から挿入した軟らかいバルーンを10秒毎に約1秒間咽頭に押し込んで咽頭を機械的に刺激した。上喉頭神経から分枝して甲状腺へむかう副交感神経を甲状腺の近くで切断し、末梢端から遠心性放電を記録した。交感神経活動の混入を避けるため、あらかじめ、頸部交感神経幹を両側性に切断しておいた。また、筋電図の混入を避けるため、神経活動記録中は、筋弛緩薬で非動化した。副交感神経性SLN遠心性神経の甲状腺枝は、安静時に自発放電はほとんど見られなかったが、咽頭刺激中に群発放電が観察された。意義:本研究成果は、高齢者のフレイルを予防する新しい方法の開発につながる。食べ物を飲み込むときに起こるような咽頭の触刺激が、甲状腺からのホルモン分泌を促進することを明らかにした。その反応が上喉頭神経の切断で消失すること、また刺激中に上喉頭神経の求心性神経活動と副交感神経性の遠心性活動が増加することを明らかにした。研究は、ほぼ計画通りに進んでいる。初年度の研究により、咽頭-甲状腺反射の求心路を明らかにした上で、翌年度には、遠心路の解析を行って、求心路と遠心路の両方を明らかにし、反射であることを確定する。また、咽頭の触刺激以外の刺激が甲状腺機能に及ぼす影響についても調べる。基本的なモデルは初年度と同様で、麻酔したラットの甲状腺静脈から血液を少量採取し、ホルモンの分泌量を直接測定する一方、電気生理学的な実験を行う。初年度に咽頭-甲状腺反射とその求心路、翌年度には、その遠心路の解析を行い、求心路と遠心路とも上喉頭神経とする反射であることを示した。今後は、この成果を論文にまとめるとともに、国際学会で発表する。一方、中枢ニューロン活動の研究や、咽頭の触刺激以外の刺激が甲状腺機能に及ぼす影響について調べる。効率的に実験が進み、予定したよりも少ない動物数で当該年度の成果が得られた。翌年度の予算と合わせ、新たな研究手法を使った実験を試みるために使用する。翌年度の予算と合わせ、新たな研究手法を使った実験のための備品の購入と、研究代表者と研究協力者が研究成果を国際学会で発表するための旅費に使用する。
血栓および血管肥厚形成における細胞接着分子の役割解明と薬物療法の確立

細胞接着は細胞接着分子と細胞膜受容体との結合による。この結合を阻害することにより、接着を抑制し、その後の生体反応を抑制することが可能である。血栓症は、血小板の内皮下組織への粘着に始まる種々血球成分の粘着と凝集という細胞接着現象を基盤として成り立っている。本研究では、血栓形成および血管肥厚形成における細胞接着分子の関与と、接着分子をtargetにした薬物治療法の可能性を明らかにする目的で、血小板粘着に関与する接着分子von Willebrand因子(vWF)の阻害による抗血栓・抗血管肥厚効果について、大腿動脈血栓症モデルを用いてラット及びモルモットで検討した。本モデルの特徴は、血管障害が内皮に限定されているタイプIIに分類される血管障害モデルで、閉塞性血栓を作成し、血栓溶解後、障害部位の血管肥厚を検討することができる。接着分子vWFと血小板膜受容体glycoprotein Ib(GPIb)との結合を阻害するaurintricarboxylic acid(ATA)は、ラットにおける血栓形成を著明に抑制したが、モルモットでは抑制はみられなかった。Ex vitro血小板粘着と凝集に対するATAの抑制作用は両種で同程度みられたことから、in vivoにおけるvWF-GPIbの血栓形成への関与が両者で異なることが示唆され、その一因として障害部位における局所血管収縮によるshere stressの違いやATAの持つ抗thrombin作用の両種における効果の違いが考えられた。血管障害3週後にみられる血管肥厚についても、ラットでATAによる抑制がみられた。ATAは細胞培養系においてFCS刺激によるラット血管平滑筋細胞増殖を抑制した。したがって、ATAの血管肥厚抑制作用は血小板粘着作用に加えて、thrombinを介する細胞増殖抑制、あるいは平滑筋細胞に対する直接的抑制作用による可能性が示唆された。vWF阻害薬のATAが抗血栓・抗血管肥厚作用を有することがラットで認められたことから、ATAを母化合物とするvWF阻害薬に血栓症治療薬としての有効性が期待される。
中国・五代十国時代（十世紀）の金属工芸に関する基礎調査研究

これまで研究の薄い分野であった十世紀の金属工芸作品について、工芸技術の高い地域であった江南の浙江省を中心に、王族などの墳墓出土品を主とした調査を行うことで当時の一級品の技術・様式の水準を把握することができた。なお、集積したデータを基に研究は進行中であるが、調査研究の成果については、自身が所属する公益財団法人大和文華館での展覧会(特別企画展「煌めきの美-東洋の金属工芸-」平成26年1月5日2月16日)などに反映させているほか、中国・浙江省博物館主催の国際シンポジウムにて研究発表を二度行い(平成23年9月、平成26年11月)、その研究成果の一部を公開している。本研究の目的である中国五代十国時代(10世紀)の金属工芸に関する基礎調査研究の為に、平成24年度は国内及び中国を中心に五代十国時代の工芸と関連する唐北宋時代の工芸品までを含めて対象とし、前年度より継続して文献資料収集及び作品調査を行った。美術館・博物館所蔵の作品に関しては、展覧会における作品の熟覧も含めて、韓国・国立中央博物館や東国大学校博物館、梨花女子大学博物館など、中国では浙江省博物館、蘇州博物館、上海博物館などにおいて調査を行い、この機会に現地の研究者との研究上の交流及び情報交換を行った。これは継続して中国で作品調査を行う準備でもあり、2013年4月に浙江省・江蘇省にて既に実施した。本年度の研究成果の発表では、2012年9月に神戸大学文学部主催『敦煌・絲綢之路国際研討会』にて「敦煌及び周辺石窟における水月観音図の展開についてー人物群表現に注目してー」と題する口頭発表を行い、報告書として活字化した(2013年3月)。これは、東アジアの複数の地域における鏡像(線刻鏡)の図像研究を踏まえ、10世紀以降に流行する水月観音図像の特徴を敦煌図像から探ろうとする内容である。その他、呉越国の仏教文物が古物として仏塔に納められる様相をまとめ、「仏塔への古物の納入に関する一考察」『美術史歴参百橋明穂先生退職記念献呈論文集』百橋明穂先生退職記念献呈論文集刊行委員会編、中央公論美術出版(2013年3月)にて活字化した。本内容は前年度の浙江省博物館における作品調査を基にしている。金工品は仏教文物の中でも現存する割合が比較的高く、これらがどのような意図で用いられたか現存作例から考察する内容で、制作背景まで視野に入れた総合的な意義を持つ作品研究の方法と考える。前年度に引き続き主に国内と中国に於いて作品の調査を行い、本年度は更に個々の作品研究を深めながら口頭発表、活字化と成果の公表も行った。本年度は、中国への調査と並行して韓国及び欧州への対象作品の調査を積極的に行い、作品の実見観察を行った。また、現地の研究者との交流を深めて情報を収集し、研究交流を続けることにより、今後も調査研究を協力して行っていく体勢作りに努めた。実地調査では、中国の浙江省を中心に周辺地域を含めて行い(杭州、臨安、宜興、無錫、江蘇省南京、安徽省)、研究対象としている五代十国時代の金属工芸品の調査を行った。この中では、現地の研究者の協力を得て個人所蔵の作品を調査する機会を得ることもあった。また、中国浙江省博物館の研究員との研究協力を続けているため、当館で開催された本研究内容に関連した唐から宋時代にかけての木版による経典と関連文物を集めた展覧会において資料を作成し、提供するなどの協力を行った(浙江省博物館『遠塵離垢ー唐宋時期的≪宝篋印経≫』展、2014年)。この際に、貴重な作品を調査する機会を得ることができたた。中国以外の調査・研究では、韓国・慶州博物館や韓国国立中央博物館及びイギリス・大英博物館、ヴィクトリア&アルバート美術館などで作品の観察調査、資料収集により、中国以外の地域に残されている資料を調査した。以上に概略した中国、韓国、欧州への調査旅行により、本年度は代表的な作品の実見調査や文献資料の検討など充実した成果を得ることができた。調査した作品の中で、実見しただけでは判りにくいものは図版に起こし、調査内容を基にして論文として(「遼の線刻鏡ー釈迦如来仏舎利塔(慶州白塔)ー」『図像学IIーイメージの成立と伝承(浄土教・説話画)』仏教美術全集3、2014年5月、竹林舎)本年度の成果とした。本研究の中国五代十国時代(十世紀)の金属工芸に関する基礎調査研究を目的とし、平成23年度は文献調査と浙江省を中心とした作品調査及び実地調査を行った。

具体的には、文献調査では基礎史料の収集及び『中国歴代石刻史料匯編』など史料研究に必要な資料を充実させて金工品制作やその需要・受容に関する記述を調べる作業を開始、継続して行っている。また、作品調査では浙江省博物館において、五代十国時代の金工品のうち、線刻鏡(鏡像)と阿育王塔(銭弘俶塔)の調査を行った。線刻鏡は現在知られている作例の中で浙江省内の公的機関に所蔵されているもののほとんどを観察調査し、図像の描き起こしを行い、図像研究のための資料を作成した。これらの描き起こし図は浙江省博物館に提供し、2011年912月に浙江省博物館で開催された呉越国の文物を集めた展覧会『呉越勝覧』の展示及び展覧会図録にも使用されるなど、浙江省博物館の研究員と研究上の交流を深めることができた。さらに、途中経過ではあるがこれまでの研究成果を踏まえ、京都清凉寺蔵木造釈迦如来立像を胎内納入品の線刻鏡から意義付けを行い、本展覧会に伴う国際学術討論会(シンポジウム)にて発表を行った。阿育王塔に関しては、文献史料を中心に進めてきた研究を進めてきたが、浙江省博物館において作品調査を行うことができたため、その成果を整理し、これを踏まえて今後考察を深めていく予定である。その他の金工品調査では浙江省普陀山の普陀山仏教博物館にて展示を観覧した。また、同じく浙江省を中心として十世紀に呉越国の代表的な生産品であった越窯青磁は金工品と器形及び文様、装飾技法において深い関わりがあるため、浙江省北部の慈渓市、上虞市、寧波市の博物館及び窯跡を回り、越窯青磁の精品を調査するとともに、窯道具や焼成技法など制作に関わる実地調査を行った。本年度は史料収集に努めるとともに、作品調査を進めた。〔目的と手段〕中国・五代十国時代(十世紀)に制作された金属工芸について、美術史における検証を行う為の基礎的な資料データを作成することを主目的とした。その手段として、制作年代や背景が明らかな現存作例や推定可能な作例を中心に実地調査を行い、また、文献など史料の収集及び分析を進めた。これらのデータを基にして、中国及び日本・韓国を含めた東アジアの工芸作品との比較検証を行い、工芸分野における文物の交流や技術の伝播・受容を明らかにするための基礎的な調査とするためである。〔具体的な研究内容〕実地よる作品の調査を重視し、中国浙江省周辺を中心に実地調査を各年度に分けて精力的に行った(平成23年度:中国・浙江省博物館、安吉県博物館、良渚博物館、平成24年度:中国・杭州博物館、南宋官窯博物館、寧波博物館、首都博物館、上海博物館、蘇州博物館、平成25年度:臨安市文物館、無錫博物院、韓国・慶州、日本・九州国立博物館、高麗美術館、和泉市久保惣記念美術館、平成26年度:イギリス・大英博物館、V&A Museum、中国・南京博物院、山西博物院、山西省芸術博物館など)。その際には現地の博物館研究員と共同で調査を行い、研究交流を深める他、史料・資料の蒐集に努めた。〔意義・成果〕研究の少ない分野であった十世紀の金属工芸作品について、工芸技術の高い地域であった江南の浙江省を中心に、王族などの墳墓出土品を主とした調査を行うことで当時の一級品の技術・様式の水準を把握することができた。集積したデータを基に研究は進行中であるが、調査研究の成果については、所属する公益財団法人大和文華館での展覧会(特別企画展「煌めきの美-東洋の金属工芸-」平成26年1月5日2月16日)等に反映させている他、中国・浙江省博物館主催の国際シンポジウムにて研究発表を二度行い(平成23年9月、平成26年11月)、その研究成果の一部を公開している。中国仏教工芸史本年度は当初の計画を遂行するために浙江省周辺における仏教工芸品の情報を集め、積極的に実地に赴いて調査を行った。それにより研究目的の一部ではあるが、口頭発表と論文によって研究をまとめ、成果を発表した(『敦煌・絲綢之路国際学術研討会議論文集』・『美術史歴参百橋明穂先生
酸素刺激により発現が変動する遺伝子の検索とその発現調節機構の解明

ヒト肝臓癌由来の細胞株HepG2にたいして高濃度酸素暴露を行うと抗酸素酵素であるヘムオキシゲナーゼ(HO-1)mRNAの発現量が上昇し、この上昇は抗酸化剤であるN-acetylcysteineで抑制されないことがわかった。また、短時間(6時間)の高濃度酸素暴露によるHO-1mRNAの発現量の上昇はcycloheximideにより抑制されたが、長時間(24時間)暴露による上昇は抑制されなかった。これらのことから、高濃度酸素刺激によるHO-1mRNAの発現量の上昇は酸化ストレスとは異なる経路で引き起こされている可能性と短時間暴露と長時間暴露の間にも異なる経路が存在する可能性が示唆された。高濃度酸素にたいして応答する遺伝子配列を見いだすために、HO-1遺伝子の転写開始点より上流4kbの配列を用いたluciferase assayを行ったところ、応答する配列を見いだすことはできなかった。現在、高濃度酸素応答配列のさらに上流における存在、そして上流4kb配列における転写抑制性配列の存在の可能性を検討中である。
根尖に沈着したコレステロール結晶の骨吸収促進作用とシクロデキストリンによる抑制

歯根嚢胞の根尖病変部には、しばしばコレステロール結晶が観察されその周囲には多くの炎症性細胞が浸潤しIL-1βなどの炎症性サイトカインが発現している。本研究ではコレステロール結晶による破骨細胞形成促進機構についてラットを用いた動物モデル実験で解析し、さらにコレステロール結晶による炎症反応を抑制することが報告されているβーシクロデキストリンの根管貼薬剤としての有用性について検討していく。10週令のWistar系雄性ラットに3種混合麻酔薬(メデトミジン0.375mg/kg、ミダゾラム2mg/kg、ブトルファノール2.5mg/kg)の腹腔内麻酔を施した後、先端の直径が0.5mmの滅菌済み歯科用切削器具を用い上顎第一臼歯を露髄させ、マイクロCTによって根尖の骨吸収像を1週間ごとに撮影を行うことで根尖病変モデル成立の過程を確認する。露髄後4週間経過して根尖病変が確認できたらにペントバルビタールナトリウム(ソムノペンチ80.0mg/kg)の腹腔内への過剰投与により屠殺して上顎を摘出し固定。脱灰後にパラフィン包埋を行い連続切片を作製する。HA染色標本からコレステロール結晶析出の有無を検討する。4週間後にコレステロール結晶の析出が観察されない場合はさらに露髄後の期間を延長してコレステロール結晶析出に必要な期間を模索する。さらにラット実験的根尖性歯周炎モデルにおいてコレステロール結晶析出に必要な期間歯髄腔を開放のまま放置した後にβーシクロデキストリンを根管貼薬剤として使用しマイクロCTにより2週間後の根尖の骨吸収像の変化を観察する。露髄後4週間経過して根尖病変が確認できたらにペントバルビタールナトリウム(ソムノペンチル80.0mg/kg)の腹腔内への過剰投与により屠殺して上顎を摘出し固定。HA染色標本からコレステロール結晶析出の有無を検討するが、4週間後にコレステロール結晶の析出が観察されないため現在結晶析出に必要な期間を模索しているため進捗状況は遅れている状況である。今後もまずはコレステロール結晶析出に必要な期間を模索していくが、もし確認できない場合は露髄後に直接コレステロール結晶(1000μg/ml)を根尖歯周組織に注入し4週間後に屠殺して上顎を摘出し固定。HA染色標本からコレステロール結晶が周囲組織に残存しているかの確認を行う。またその場合マイクロCTにて根尖の骨吸収像の撮影を行い注入していないものと比較を行う。さらにラット実験的根尖性歯周炎モデルにおいてコレステロール結晶析出に必要な期間が確認できたら歯髄腔を開放のまま放置した後にβーシクロデキストリンを根管貼薬剤として使用しマイクロCTにより2週間後の根尖の骨吸収像の変化を観察する。

脱灰後にパラフィン包埋を行い連続切片を作製する。HA染色標本からコレステロール結晶析出の有無を検討するが、4週間後にコレステロール結晶の析出が観察されないため現在結晶析出に必要な期間を模索しているため進捗状況は遅れている状況である。今後もまずはコレステロール結晶析出に必要な期間を模索していくが、もし確認できない場合は露髄後に直接コレステロール結晶(1000μg/ml)を根尖歯周組織に注入し4週間後に屠殺して上顎を摘出し固定。HA染色標本からコレステロール結晶が周囲組織に残存しているかの確認を行う。またその場合マイクロCTにて根尖の骨吸収像の撮影を行い注入していないものと比較を行う。さらにラット実験的根尖性歯周炎モデルにおいてコレステロール結晶析出に必要な期間が確認できたら歯髄腔を開放のまま放置した後にβーシクロデキストリンを根管貼薬剤として使用しマイクロCTにより2週間後の根尖の骨吸収像の変化を観察する。なかなか実験が進まなかったため注文する薬品が当初の予定より少なくなりこのような状況が生じることになった。今後実験が進めば翌年度分として請求した助成金にこれらの薬品類を追加して実験を進める予定にしている。
慢性炎症からの肝発癌過程における塩基除去修復異常の解析

肝細胞癌は慢性肝炎および肝硬変を背景として発生することが知られているが、炎症からの肝発癌の分子機構については未だ十分明らかではない。本研究では、ヒト肝細胞癌で高頻度に認められる遺伝子変異パターンから、DNA修復のうち塩基除去修復の異常が肝発癌に関与している可能性に着目し、炎症により肝細胞に惹起されるUracil-DNA glycosylase(UNG)の発現制御異常が肝細胞癌発生に果たす役割を明らかにすることを目的とした。まず肝培養細胞に対して炎症性サイトカイン刺激を行い、経時的に細胞を採取してRNAを抽出し、各時相における、各種error-prone DNA polymerase関連遺伝子の発現変化の有無をqPCRを用いて解析した。その結果、主要なDNA修復機構のひとつである塩基除去修復システムにおいて重要な役割をもつUNGの発現が、炎症性サイトカイン刺激により低下することがわかった。次に、肝炎ウイルス感染に起因する、肝細胞癌症例の外科的切除標本の非腫瘍部(慢性肝炎もしくは肝硬変組織)、および肝移植ドナーの正常肝組織を用いて実験を行った。各肝組織サンプルからRNAを抽出し、同様に、各種error-prone DNA polymerase関連遺伝子の発現変化の有無をqPCRを用いて解析したところ、やはりUNGの遺伝子発現レベルが、慢性肝炎および肝硬変組織において、正常肝組織と比較して有意に低下していることが明らかとなった。次に、microRNAデータベースを用いたin silico解析により、UNG mRNAの発現制御に関与している可能性のあるmicroRNAを検索したところ、miR-18a、miR-18b、miR-4735-3pの3種が候補に挙がり、そのうちmiR-18a発現が慢性肝炎および肝硬変組織において上昇しており、肝発癌過程に寄与している可能性が確認された。その結果、主要なDNA修復機構のひとつである塩基除去修復システムにおいて重要な役割をもつUracil-DNA glycosylase(UNG)の発現が、各種炎症性サイトカイン刺激により低下することがわかった。各肝組織サンプルからRNAを抽出し、同様に、各種error-prone DNA polymerase関連遺伝子の発現変化の有無を、realtime RT-PCR法を用いて解析したところ、やはりUNGの遺伝子発現レベルが、慢性肝炎および肝硬変組織において、正常肝組織と比較して有意に低下していることが明らかとなった。UNGノックアウトマウスの交配による維持が困難であり、マウスモデルの作製の見込みが現在のところ立っていない。マウスモデルの作製が困難であった場合、in vitroによる解析に注力し、慢性炎症・慢性肝炎によるUNG発現低下のメカニズム(microRNAの関与の有無も含めて)の解明を目指す方向で、研究を継続推進する予定である。
新規細胞死誘導タンパク質(Monad)系制御機構の解明による口腔癌治療への応用

我々が発見した新規タンパク質、Monadは抗腫瘍薬などの細胞死刺激を促進する。Monadは酵母で見られるものと同様に、RPAP3やPIH1D1、レプチン、ポンチンなどと複合体を形成して存在すること、さらに、その複合体の各成分のバランスが細胞生存および細胞死のスイッチとして働いていることを解明した。これらの結果は、口腔領域の腫瘍を治療する際に、その抗腫瘍薬感受性の予測や、治療効果を促進する方法の確立につながるものである。新規細胞死誘導タンパク質Monadの抗体を作成し組織学的検索により、正常組織と比較して腫瘍組織に高度に発現していること、さらに悪性度が強い未分化型では、逆にその発現が低下していることを明らかとした。乳癌瘍細胞培養系において、MonadをsiRNAによりノックダウンすると、上皮間葉転換をきたし、浸潤能が増加することから、発癌の初期段階でMonadの発現が関与していること、さらに、その発現低下が癌の悪性度に関係していることを明らかにした。また、我々が検索していたMonadに結合するタンパク質のひとつ(MoBP1)は、そのシーケンスからTPRドメインを持つこと、また、TPRドメインを持つAPCと同様に、タンパク質のユビキチン化に関与する可能性が示唆された。さらに、我々はこの遺伝子発現やアポトーシスへの影響の検討から、Monad以上に細胞死に直接関与していることを明らかにした。つまり、このMoBP1はHonadと同様に精巣や卵巣、脾臓、膵臓に多く発現していること、培養細胞への導入やsiRNAによるノックダウンで、細胞死刺激に対する応答が大きく変化すること、細胞死誘導時にはカスパーゼが活性化されることを明らかにした。一方、RNAポリメラーゼIIに結合するタンパク質の検索から、我々のMoBP1が全く別方向から同定された。また、ユビキチンE3リガーゼの標的タンパク質がWD40リピートを持つこと、しかも、MonadもこのWD40構造を持っていることを考え合わせると、MonadおよびMoBP1は、DNA修復に関与するRNAポリメラーゼIIのユビキチン化、つまり、その分解にかかわっている可能性が示唆される。以上のように、Monadおよびその関連タンパク質は本研究課題の目的のように、腫瘍細胞における機能の変化やその細胞死と深くかかわっている事実が次々に判明してきている。MonadおよびMonad結合タンパク質MoBP1(RNAポリメラーゼ結合タンパク質:RPAP3)の細胞へ導入自体では細胞死を誘導しないが、細胞死刺激に対して促進的に作用することを解明してきた。本年度はこの細胞死刺激に関して、腫瘍壊死因子(TNF)、抗腫瘍薬(ドキソルビシン)、紫外線照射(UV)など、DNA二重鎖に障害を与えるものであればどのようなものでも細胞死誘導を促進すること、MonadよりもMoBP1がより直接的に作用することを明らかにした。また、蛍光タンパク質を融合させることにより、これらのタンパク質の細胞内局在を検討し、行動を共にしていることも解明した。さらに、我々はMonadに結合タンパク質にはMoBP1以外にReptinや低分子のMoBP2を見出しているが、これらの細胞死における機能の解明にも着手した。まず、Reptinはクロマチン・リモデリングに関与していることが知られているタンパク質であるが詳細は不明であった。今回、MobP1と共在すること、その機能を制御していることを明らかにしつつある。一方、MoBP2は我々が新規に発見したタンパク質でロイシン・ジッパー様構造や核移行シグナルを有している。RT-PCRによる組織分布検索では、精巣よりも白血球や肺、胎盤に多く存在し、MonadやMoBP1の分布様式とは異なっていた。また、ReptinやMoBP2を導入したり、ノックダウンした細胞を用いた検討により、これらはMonadやMoBP1とは逆に、細胞死を抑制する方向に制御している可能性が示唆されている。以上のように、Monadに関連した制御系が解明されつつあるが、これらの結果は遺伝子導入が容易な口腔領域の腫瘍に対して、抗腫瘍薬の作用を腫瘍細胞に限定して増強させ、治療効果を高める可能性がさらに強くなってきたと考えられる。細胞死刺激を促進するタンパク質Monadは、我々が同定したMonad結合タンパク質(RPAP3、PIH1D1、Pontin、Reptinなど)とともに、酵母のR2TP/prefoldinに対応する複合体を形成していることを明らかとした。さらに、ドキソルビシン(Dox)によるDNA二本鎖切断に対する、これら各構成タンパク質の機能を中心に解析し、細胞死を制御する機序についても解明した。分子量34キロダルトンのMoBP2(PIH1ドメイン複合タンパク質1:PIH1D1)の遺伝子導入やRNA干渉による検討では、MonadやMoBP1(RPAP3)とは異なり、Doxによる細胞死刺激に対し、抑制的に働くこと、また、これらの複合体形成が各構成成分の安定性に関与していることを明らかにした。さらに、RPAP3には3種類のアイソフォームが存在し、この複合体形成に関与するものとしないものがあり、それぞれの細胞死に対する作用が異なる可能性が示唆された。

また、培養腫瘍細胞株にも、RPAP3アイソフォームを発現するものとしないものが存在すること、さらに、アイソフォーム2を発現する細胞はDox処置に対して、易感受性を示し、抗腫瘍効果が増強される可能性を確認した。これは、口腔腫瘍についても、薬物治療の前に、その発現を確認すれば、その効果を事前に予測できる可能性を示すものである。一方、NF-κB系は細胞を生存させる方向に作用する情報伝達系であるが、RPAP3はNEMO(IKKγ)に結合してそのユビキチン化を抑制すること、さらに、IKKを介してNF-κBの転写制御因子として機能が低下し、細胞死が促進されること、を明らかにした。つまり、計画時に予測していたMonad複合体のユビキチン化制御機序と細胞死の関係がNEMOを介して解明された。これらの細胞死誘導機序の解明は口腔領域の腫瘍に対して、これらキー・タンパク質の遺伝子導入・干渉により、抗腫瘍薬の作用を限定的に増強し、治療効果を高めるものと考えられる。
生後脳機能発達期における栄養学の確立

動物において、ストレスに対する過剰な生理反応を緩和できれば、各種疾患の予防に貢献できる可能性がある。本研究では、過剰なストレス反応の軽減を目的とした発達期における栄養学の確立を目指している。その初期段階として、ニワトリとラットの各発達段階における血漿および組織の低分子代謝物質濃度を網羅的に調べた結果、発達に伴い顕著な変動を示す低分子代謝物質を幾つか見出した。更に、両動物種において、ストレス負荷により血漿中の幾つかの低分子代謝物質濃度が変動することを見出した。加えて、得られた結果から着目したα-アミノ酪酸の投与が、成長および血漿・組織中低分子代謝物質濃度に及ぼす影響も調べた。本研究では、成体期の過剰なストレス反応の軽減を目的とした生後脳機能発達期における栄養学の確立を目指している。そのためには、最初に各発達段階における中枢および抹消組織の栄養素代謝を確認することが必要であると考えた。したがって、本年度は生後の各脳機能発達時期における脳内および血中の各栄養素含量を正確に分析するために必要な各種条件の検討を行った。Wistar系ラットにおいて、仔獣を得るために必要な親獣の交配最適週齢および餌条件等を決定した。更に、本条件下において授乳期から離乳直後までの各脳部位および血漿を採取した。ガスクロマトグラフ質量分析計(電子イオン化法)におけるアミノ酸および有機酸の分析を検討した。アミノ酸分析においては、市販のキットを用いた誘導体化法により適した分析条件を見出すことができたo有機酸分析においては、ガスクロマトグラフ質量分析計を用いたメタボローム解析で実績があるトリメチルシリル化による分析を試みたが、安定した結果を得るためには前処理および誘導体化等の諸条件においてより詳細な検討が必要であることが判明した。先行研究にあるガスクロマトグラフ質量分析計(化学イオン化法)による短鎖脂肪酸の高感度分析法を用いることにより、栄養素代謝の評価に有用な動物体液中の微量短鎖脂肪酸の分析が可能であることを確認した。ストレスに対する過剰な生理反応を緩和できれば、各種疾患の予防に貢献できる可能性がある。本年度は、そのために以下の研究を行った。生後発達期の脳内で重要な働きを有する興奮性神経伝達を制御しうるアミノ酸代謝産物群のうち、トリプトファン代謝産物のキノリン酸と、D-セリンの高精度分析系を検討した。両分析系にはガスクロマトグラフ質量分析計を用いた。キノリン酸の分析系は、げっ歯類の血漿分析に適用可能であったが、脳組織においては、夾雑物が多く微量であったことから、前処理の改善などが必要であることを確認した。D-セリンは、標準物質による誘導体化の検討を行った。これら分析系を、生後の脳機能発達に伴う脳内含量および血中濃度の確認に用いるためには更なる検討が必要であることが示唆された。ニワトリならびにラットにおける血漿メタボローム解析系の確立を試みた。最新ライブラリーの導入により、旧バージョンに比して同定成分数の増加につながった。ラットならびにニワトリにおいて、アミノ酸や有機酸など少なくとも数十成分が同定可能であることを確認した。ラットの各成長段階における血漿および各組織の遊離アミノ酸濃度をガスクロマトグラフ質量分析計によるアミノ酸分析キットを用いて網羅的に調べ、幾つかのアミノ酸代謝における成長に伴う変動を確認した。血漿メタボローム解析も行うことで、より正確な代謝の解釈につながった。以上から、特定のアミノ酸代謝に注目する手掛かりを得ることができた。ニワトリヒナでは、成長およびストレス感受性が異なる二系統における血漿メタボローム解析を行い、系統間の生理機能の差異を考察する上で有用な手掛かりをえることができた。動物において、過度なストレスへの対策は重要である。ストレス源の根絶だけでなく、ストレスに対する過剰な生理反応を緩和できれば、各種疾患の予防に貢献できる可能性がある。そのためには、まず各発達・成長段階における中枢および抹消組織の代謝を網羅的に把握することが必要であると考えた。したがって、本年度は前年度に引き続き、ラットならびにニワトリにおいて、各発達・成長段階における血漿ならびに各組織中の低分子代謝産物含量を、ガスクロマトグラフ質量分析計によるアミノ酸の定量分析と低分子代謝物質の網羅的半定量分析(メタボローム解析)を用いて調べた。メタボローム解析では、前年度に用いたデータベースソフトを更新することで、より多くの低分子代謝物質を同定できた。両動物種において、生後の発達に伴い顕著な減少を示す低分子代謝物質を幾つか見出した。その中には、両動物種で共通の低分子代謝物質も認められた。

更に、複数の動物種において、ストレス負荷時における血漿中低分子代謝物質濃度が興味深い変動を示すことも確認した。以上より、成体期のストレス反応の軽減を目指す栄養学の確立に向けた基盤情報を取得することができた。今後は、本研究によって得られた情報を参考にして、着目した低分子代謝を改変するような栄養素の生後脳機能発達期における投与が成体期のストレス反応に及ぼす影響を調べる予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。発達期栄養学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の目的である各実験条件(サンプル採取および分析条件)の確立がおおむね予想通りに進んでいるため。本課題研究において多用するガスクロマトグラフ質量分析計によるメタボローム解析のライブラリーがバージョンアップされたことにより、当初の予定よりも多くの成分を同定することが可能になった。したがって、より多くの結果を得ることができたことから、詳細な解析に有用であった。ラットの成長に伴うアミノ酸代謝を調べると、予想していなかったアミノ酸代謝に強い影響が認められた。しかしながら、本代謝経路は、これまで詳細に調べられていないことから、本経路と発達期における生理機能の関連解明の意義を追求する意義を見出すことが出来た。本研究課題の遂行に必要な他分析系の確立を進め、本格的に生後発達期のサンプル採取および分析に着手するための諸条件を整える。キノリン酸とD-セリンの分析系確立に引き続き取り組み、成長が脳内含量や血漿中濃度におよぼす影響を把握する。同時に、血漿や各組織におけるメタボローム解析も行うことで、生体の代謝の包括的理解を試みる。更には、キノリン酸やD-セリンと関連がある代謝を探索し、その制御が成長やストレス感受性に影響を及ぼすのか明らかにする。ニワトリにおいては、ストレス感受性や成長が異なる系統間の代謝の差異を更に詳細に解析し、その中で見出した代謝を制御する栄養素の機能解明を試みる。脳内において注目している興奮性神経伝達物質群のうち、D-アミノ酸などの分析系確立に着手する。更に、中鎖および長鎖脂肪酸分析系も確立する。ラットおよびニワトリの生後発達期における各サンプルを採取し、確立した手法を用いた分析を行う。以上より、次の段階に必要な基礎データを揃える。25年度に本課題研究を遂行していく中で、当初の実験計画よりも、ラットの生後発達期におけるアミノ酸代謝を詳細に解析する意義を見出した。その中でも特定の代謝産物分析において、内部標準物質として安定同位体試薬を購入する必要を認めた。しかしながら、これは非常に高価であることから、前倒しが必要であると判断し、基金の前倒し請求を行った。しかしながら、研究を行ううちに、予定よりも消耗品の節約につながったため、若干の次年度使用額が生じることになった。
磁性合金ナノドットハイブリッド集積によるスピン物性制御と新機能メモリ応用

本研究では、異なるサイズのFePtナノドット二層構造において、外部磁場印加方向が局所電気伝導特性に及ぼす影響を評価した。具体的には、p-Si(100)基板上に膜厚2.0nmの熱酸化膜を形成後、EB蒸着によりFe薄膜(膜厚0.9nm)とPt薄膜(膜厚1.1nm)の積層膜を形成し、60MHz高周波電力の誘導結合により励起・生成した高密度水素プラズマを用いて平均高さ5.1nmのFePtナノドットを形成した。その後、EB蒸着によりSiOX薄膜(2.0nm)堆積を行い、引き続き、Pt(2.8nm)/Fe(2.3nm)積層膜のH2-RP処理により平均高さ7.9nmのFePtナノドットを形成し、Si基板裏面に、Alコンタクト層を蒸着形成した。形成した2層構造の局所電気伝導特性を、非磁性RhコートSiカンチレバーを用いて評価した結果、初期状態では、Tipバイアス-7.0V近傍で電流レベルの増大が認められ、4.5kOeの磁場を面直方向に印加した場合においては、大幅な電流レベルの増大・しきい値電圧の低下が認められた。その後、逆方向磁場を0.5kOe印加した場合、非印加時に比べ僅かに電流値が減少することが分かった。また、初期外部磁場と逆向きの外部磁場1.5kOeを印加した場合では、顕著な変化は認められないものの、2.5kOe以上印加した際、再び大幅な電流レベルの増大・しきい値電圧の低下が認められた。これらの結果は、I-V特性が上下のドットの磁化の平行、反平行により大きく変化し、保磁力の小さなドットの磁化状態を制御することで電子輸送の制御が可能であることを示している。27年度が最終年度であるため、記入しない。
超解像イメージングによる神経細胞のシナプスマッピング

一般的に、興奮性シナプスがつくられる樹状突起スパインは子どもの時期に劇的に増えた後、思春期にかけて徐々に減少していくと考えられている。しかしながら、これまでニューロンの樹状突起全体に亘って、スパイン数がどのように変化していくのかを正確にとらえた研究はなかった。そこで、我々は超解像顕微鏡を使って、SeeDB2で透明化した脳標本の解析を行った。その結果、大脳皮質5層ニューロンのapical dendriteでは、樹状突起スパインに極端な偏りがあることが判明した。スパイン密度が極めて高い「ホットスポット」は、思春期にNMDA受容体依存的にスパインが集積することで形成されることが判明した。本研究では、独自に開発した組織透明化法SeeDB2と超解像顕微鏡を組み合わせたアプローチにより、神経細胞の全体に亘ってシナプス分布を解析するためのパイプラインを確立した。実際にこの手法を用いて大脳皮質体性感覚野5層錐体細胞におけるスパイン分布(=興奮性シナプス)の解析を行った。その結果、スパインは樹状突起全体に亘って一様に分布しているわけではなく、大きな偏りを持って分布していることが判明した。5層錐体細胞においては、basal dendriteでは大きな偏りが見られないものの、apical dendriteでは分布が大きく偏っており、第一分岐点付近で最も分布密度が高くなることが判明した。また、oblique dendriteについては、突起内での分布の偏りはないものの、oblique dendriteがapical dendriteのどの部位から伸びているかによって平均スパイン密度が異なっており、その傾向はapical dendriteと一致することが判明した。このような傾向は2/3層錐体細胞では見られないことが判明した。次にこのような分布が病態モデルでどのように変化するかを解析した。具体的には、NMDAR必須サブユニットNR1のノックアウトニューロンにおいてスパイン分布を解析した。その結果、5層錐体細胞に特徴的なスパイン密度分布が消失することが判明した。さらに発達段階におけるスパイン密度分布の予備的解析を行ったところ、幼若期には明瞭な密度バイアスは見られず、発達過程で特徴的なスパイン密度分布が形成される可能性が示唆された。今後この点についてより詳細で定量的な解析を行う予定である。計画していた実験については予定通り完了できたが、海外研究者からの指摘により、発達過程におけるシナプス分布変動についても新たに定量解析を行う必要が生じた。次にこのような分布が発達過程でどのように確立されるのかについて解析を行った。その結果、basal dendriteではP14をピークにスパイン密度の減少が見られたのに対し、apical dendriteではP14以降もスパイン密度が上昇し続けることが判明した。6ヶ月齢、24ヶ月齢マウスにおいても、スパイン密度の減少は全く認められなかった。さらに、NMDAR必須サブユニットNR1のノックアウトニューロンにおいてスパイン分布を解析したところ、basal dendriteの密度分布には異常が見られなかったが、apical dendriteにおけるスパイン密度上昇が阻害されていることが判明した。この結果は、basal dendriteとapical dendriteでスパイン密度制御機構が異なることを示唆している。従来、スパイン密度は幼若期に上昇した後、思春期に減少するというのが定説あったが、これは必ずしも正しくなく、樹状突起コンパートメントによって異なる制御が存在することが明らかなった。今後、発達過程におけるシナプス密度分布の解析をすすめ、統計解析を行う予定である。これらのデータを合わせて論文投稿予定である。神経科学本研究はMeng-Tsen Ke研究員と連携しながら進めていたが、Ke研究員がH28年10月までH29年1月までライフイベントによる休暇をとることになったため、研究が中断することとなった。また、海外研究者からの指摘により、発達過程のシナプス除去の可能性についても新たに定量解析を行う必要が生じた。発達期におけるシナプス分布変化について解析を続けるとともに、研究成果の論文発表を行う。
高効率光電変換素子実現を目指した多元系硫化物ナノ粒子合成とその接合技術の開発

新奇な光電変換材料の実現には、サスティナビリティーを有する半導体ナノ粒子の合成とその結晶構造制御、並びに電荷移動に影響を与える異種接合界面の作製・構造制御技術を確立する必要がある。本研究では、チオール化合物の熱分解やカチオン交換法を駆使し金属と半導体が接合されたAg/カルコパイライトナノ粒子の合成を試みた。今回合成したAg/カルコパイライトナノ粒子は酸化物によく吸着し、またAgナノ粒子に起因する電場増強効果も期待できる。さらに、Ag/AgCuS/CuInS2など複雑な構造を持つナノ構造体も合成することが出来た。これらのナノ材料は無機色素として光電変換材料への応用が期待される。当研究では、サスティナビリティーを有した光電変換デバイスの実現を目指し、(1)結晶構造・カチオンオーダリングの制御を含む多元系ナノ粒子合成法、(2)金属/半導体ナノ粒子の合成法、(3)それらナノ粒子の基板への接合技術、(4)ナノ粒子/基板間の電子移動の計測および(5)モジュール評価に取り組んでいる。平成25年度は多元系硫化物ナノ粒子の合成法(1)の確立を目指し実験を行った。Cu-In混合チオラートを高沸点溶媒中で加熱することで単分散なCuInS2カルコパイライトナノ粒子を得ることが出来た。一方、AgInS2はメタセシスな反応を利用することで均一なナノ粒子を合成できることがわかった。ナノ粒子の結晶構造は配位子に依存しており、親和性の異なる配位子を混合添加することで非平衡相が現れることを確認した。また、Ag-Inチオラートをトリオクチルアミン中で熱分解することでAg/AgInS2複合ナノ粒子を得ることが出来た。今後、ナノ粒子/基板間の電子移動(項目(4))を計測することになるが、本年度は、AgInS2/TiO2ナノ粒子間について検討を行っている。TiO2ペーストをガラス基板に塗布した後、焼結して作製した多孔質TiO2薄膜を、AgInS2ナノ粒子を分散させたヘキサンに浸漬することでAgInS2ナノ粒子を担持した電極を作成した。電子の移動速度は、発光寿命より算出した。TiO2基板に担持させたAgInS2の発光寿命が短くなり、これはAgInS2ナノ粒子の伝導帯に光励起された電子がTiO2に移動することを反映している。また、その速度は浸漬時間に依存し、浸漬時間が1時間の場合1.1×10^7 s^-1、8時間の場合0.6×10^7 s^-1であった。浸漬時間が増加すると電子移動確率が減少する傾向が見られた。量子ドットに貴金属ナノ粒子を組み合わすことで酸化物多孔質基板に対する吸着性の向上を目指し、I-III-VI2族半導体と貴金属からなる複合ナノ粒子の合成に取り組んでいる。本年度はAgナノ粒子とCuInS2複合ナノ粒子の合成とその構造制御を中心に検討を行った。以下の二通りの方法でAg-CuInS2複合ナノ粒子の合成を試みた。1Ag、CuおよびInのチオール錯体を高還元性のトリオクチルアミン溶液中で加熱分解する。2Ag、CuとIn錯体混合物を加熱分解することでAg合金ナノ粒子を合成した後に、ドデカンチオールを加え加熱硫化する。1、2の方法で得られた生成物をTEMにより観察した結果、合成法1ではコントラストの強い粒子と弱い粒子がペアになった複合ナノ粒子が、2ではコントラストの強い粒子をコントラストの弱い層が覆ったコアシェル型複合ナノ粒子が生じているのがわかった。HRTEM像およびSTEM-EDXの分析結果よりコントラストの強い部分は主にAgが主成分であり、コントラストの弱い部分はCu1-xAgxInS2であった。この結果より、合成法1、2共にAgを主成分とする金属ナノ粒子からカルコパイライト相が成長していくものと考えられる。複合ナノ粒子の形態およびカルコパイライト相の組成は共存する配位子に大きく影響を受け、合成法2の場合コアシェルナノ粒子の成長にはオレイン酸が大きく影響すると考えられる。1、2の方法で得られた複合ナノ粒子のUV-vis測定の結果、合成法にかかわらずAgナノ粒子の局在プラズモン共鳴に起因すると考えられる強い吸収ピークが見られ、ピーク位置はペア型、コアシェル型の順に低エネルギー側にシフトしていく。これはAgナノ粒子が誘電率の大きいCuInS2シェルに覆われる割合がペア型<コアシェル型の順に増えるためだと考えられる。本年度は、複雑な構造を有する金属半導体複合ナノ粒子の合成に取り組んだ。はじめにCu-Agチオール錯体の熱分解によりCuAgSナノ粒子を合成し、このナノ粒子をInチオール錯体中で加熱することでAg/カルコパイライト系ナノ粒子の合成を試みた。カチオン交換反応によりCuAgSナノ粒子はAg/CuInS2複合ナノ粒子に転化することが出来た。Agは種粒子に含まれているが、UV-visスペクトルの時間経時変化からAgのプラズモンピークが徐々に大きくなるのが観察された。カチオン交換機構を詳しく調べるために、反応途中のナノ粒子をサンプリングしたところ、Ag/CuAgS/CuInS2を経由しAg/CuInS2に変化することがわかった。以上の結果から、CuAgS中のAgサイトが選択的にInと置き換わると考えられる。チオールはCuに対して強い親和性を示すが、今回実施した実験の反応温度域ではAg(0)が安定であるためAgが選択的に置換されるのではないかと考えられる。

Agナノ粒子はCuAgSまたはCuInS2相上に析出するのだがS/TEM分析の結果CuAgS上に優先的に析出することがわかった。これは、CuInS2相からCuAgS相への電荷移動を示唆している。CuInS2およびCuAgS相のコンダクションおよびバレンスバンドの位置関係は現時点では不明であるが、CuAgS相のコンダクションバンドの位置はCuInS2相の下にあると考えられる。Ag/CuAgS/CuInS2が自発的に生じることは、このナノ構造が電荷セパレーターとして働くこと意味する。FDTD法によりAgナノ粒子による電場増強を確認した。Ag@CuInS2コアシェル型ナノ粒子の場合CuInS2表面層およびCuInS2内部で電場の増強が確認された。またCuInS2膜が厚くなるほど光吸収ピークが長波長側にシフトするのが確認された。新奇な光電変換材料の実現には、サスティナビリティーを有する半導体ナノ粒子の合成とその結晶構造制御、並びに電荷移動に影響を与える異種接合界面の作製・構造制御技術を確立する必要がある。本研究では、チオール化合物の熱分解やカチオン交換法を駆使し金属と半導体が接合されたAg/カルコパイライトナノ粒子の合成を試みた。今回合成したAg/カルコパイライトナノ粒子は酸化物によく吸着し、またAgナノ粒子に起因する電場増強効果も期待できる。さらに、Ag/AgCuS/CuInS2など複雑な構造を持つナノ構造体も合成することが出来た。これらのナノ材料は無機色素として光電変換材料への応用が期待される。本年度は、“カチオン交換法"を駆使し結晶系の制御およびカチオンオーダリング制御について検討を行った。Cu2-xSナノ粒子をカチオン交換によりCuInS2ナノ粒子に転化出来ることを確認している。カチオン交換法により多元系ナノ粒子の合成を行ったところ、交換後の結晶構造は種粒子の構造に依存していることを見いだした。ただし、カチオンオーダリングについてはその構造の差異によるエネルギー変化が小さいため困難であると考えられる。光電変換素子構築に必要な金属・半導体複合ナノ粒子の合成においては、各金属とチオール基の親和性の違いを利用しAgナノ粒子とカルコパイライト系ナノ粒子の複合化に成功した。また、Ag・Cu2-xSナノ粒子を合成後にカチオン交換によりAg・カルコパイライトナノ粒子に転化する実験を行い、特異な形態のAg・CuInS2複合ナノ粒子を合成した。以上の検討により、界面活性剤を変えることでAgナノ粒子がむき出しになった状態と誘電体である半導体に覆われた状態を作り分けることが可能となった。また形状によってはバイアル瓶壁面に付着する様子も観察されることから、次年度に続く光電変換素子の構築に際して、リンク剤を使用することなく、TiO2多孔質体を染色することが可能であると考えられる。資源循環工学有機色素に代わり半導体ナノ粒子を無機色素として導入する。Agナノ粒子(I族ナノ粒子)を色素の官能基(吸着に関わる基)と見なすことができるAg/多元系硫化物複合ナノ粒子の合成に取り組む。界面活性剤を変えることで複合構造の制御を試みたい。この複合ナノ粒子はAg側をTiO2に向け吸着すると考えられる。分散媒を変化させて複合ナノ粒子の吸着性について検討を行う。以上の検討結果を踏まえ、複合ナノ粒子の持つ自己組織化作用を利用し光電変換素子を作成する。