ノーマルビュー

悪臭問題を解決できるスルフィド合成

著者: contributor
2021年6月29日 14:40

悪臭問題に解決策 芳香環交換反応を利用したスルフィド合成法の開発
~独自の金属触媒でスルフィド類の芳香環を付け替える~

発表のポイント

  • 芳香環交換反応により芳香族スルフィド部位を他の芳香族化合物に移動させることに成功。
  • 独自に開発した金属触媒を用いて幅広い芳香族スルフィド化合物の合成を実現。
  • 悪臭の原因となるチオール類を用いない、新たなスルフィド合成法を提供。

早稲田大学理工学術院の山口潤一郎(やまぐちじゅんいちろう)教授らの研究グループは、独自に開発した金属触媒により、芳香環※1のスルフィド部位を異なる芳香環へと移動させるスルフィド合成法の開発に成功しました。

芳香族スルフィド※2は医農薬、有機材料に頻出する重要化合物です。これまで芳香族スルフィドをつくる場合、「強烈な悪臭を発するチオール※3」をスルフィド化剤として使用する手法が一般的でした。その悪臭、毒性からチオールの使用、保管に際しては特別な排気設備や周囲環境への配慮など細心の注意を払う必要があります。そのためチオールを用いない芳香族スルフィド合成法が求められていました。

今回の研究では、独自に開発したニッケル触媒(Ni/dcypt)と芳香環交換反応※4という概念を用いて、新たな芳香族スルフィド合成法の開発に成功しました。取扱いが容易な無臭の芳香族スルフィドをスルフィド化剤として使おうというユニークな発想のもとに生まれた新反応です。

今回の研究により、医薬品などを含む40種類以上の化合物を様々な芳香族スルフィドに変換可能であることが分かっており、悪臭問題を解決できる斬新な芳香族スルフィド合成法を提供することとなります。

本研究成果は、アメリカ化学会『Journal of the American Chemical Society』のオンライン版に2021年6月28日(月)(現地時間)に掲載されました。

論文名:Ni-Catalyzed Aryl Sulfide Synthesis through an Aryl Exchange Reaction (ニッケル触媒による芳香環交換反応を利用した芳香族スルフィド合成)

(1)これまでの研究で分かっていたこと

芳香族スルフィドは医薬品や農薬、有機材料といった有用化合物に頻出する重要化合物です。これらの芳香族スルフィド化合物はチオール類を用いたSN2反応※5やクロスカップリング反応※6など様々な手法で合成できます。これらは信頼性の高い手法であるもののチオール類は高い毒性や悪臭を有する化合物であり、取扱いに際し、特別な排気設備や周囲環境への配慮が必要といった課題が残されていました。さらに、これらの反応の多くは塩基を必要とするため適用可能な化合物にも制限がありました。

(2)今回の研究で新たに実現しようとしたこと、明らかになったこと

早稲田大学の研究グループ(先進理工学研究科博士後期課程3年一色遼大さん、同1年黒澤美樹さん、高等研究所武藤慶講師、理工学術院山口潤一郎教授)は芳香環交換反応を利用した芳香族スルフィドの新たな合成法の開発に挑戦しました。

研究グループ 前左:一色遼大さん 前右:黒澤美樹さん 後左:山口潤一郎教授 後右:武藤慶講師

今回見出したスルフィド合成法により40種類以上の化合物を様々な芳香族スルフィドに変換可能であることが分かりました。複雑な構造を有する医薬品候補化合物を変換することも可能であり、新たな医薬品候補化合物を簡便に提供することにも成功しています。悪臭問題を解決するのみならず、これまでのスルフィド合成法で必須であった塩基を用いる必要がないため、比較的温和な条件で進行します。また詳細な機構解明研究により、この新形式反応の反応機構が明らかとなりました。

(3)そのために新しく開発した手法

本研究グループは2020年2月に、芳香環交換反応を利用した世界初のエステル合成法の開発に成功しました (参照: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00291)。

今回、この芳香環交換反応で得られた知見を応用すれば、チオールを用いないスルフィド合成が実現できると考えました。膨大な反応条件検討の結果、研究室で開発したニッケル触媒(Ni/dcypt)を用い、ピリジルスルフィドをスルフィド化剤とすることで種々の芳香族化合物(芳香族エステル、フェノール誘導体、芳香族ハロゲン化物)との芳香環交換反応が進行し新たな芳香族スルフィドが生成することを見出しました。

(4)研究の波及効果や社会的影響

今回開発したスルフィド合成法はチオールを使用しないため、その悪臭や毒性問題を解決できます。また、安価で容易に入手可能な様々な芳香族化合物を変換することができ、医薬品化合物の直接変換にも利用することができます。環境調和に優れた芳香族エステルやフェノール誘導体を原料にできる点や、調製や取扱いが容易なピリジルスルフィドをスルフィド化剤にできる点から研究室スケールはもちろん、工業規模での応用も期待できます。

(5)今後の課題

適用可能な化合物も多く非常にユニークな方法であるものの、反応に高温を必要とすることが今後の課題です。反応はまだ発見されたばかりであるため、今後、より綿密な触媒改変、反応条件の検討により、これらの課題を克服したいと考えています。

(6)研究者のコメント

安価に得られる芳香族化合物を有用化合物に変換する新奇反応の開発を継続して行ってきました。3つの新しい反応形式を開発し、その1つがこの芳香環交換反応です。すでに反応のコンセプトは昨年報告することができましたが、有用化合物に変換するという課題を乗り越えたのが本研究の成果となります。一色さん、黒澤さんの活躍がなければこの考えを実現するには至りませんでした。今後も、あっと驚くような高難度有機反応を開発していきたいと考えています。

(7)用語解説

※1 芳香環
ベンゼン環をもつ環状構造。これらをもつ有機化合物を芳香族化合物という。芳香族化合物は特有の香りを発する。

※2 芳香族スルフィド
芳香環にメルカプト基(SR)がついたもの。医農薬や機能性材料に用いられる。

※3 チオール
末端に水素化された硫黄をもつ有機化合物(HSR)。悪臭をもつ。

※4 芳香環交換反応
2種類以上の芳香環(アリール)を交換すること。概念は単純ではあるが、実際は互いの芳香環を同時に反応させることができる触媒が必要である。

※5 SN2反応
有機化学における一般的な反応形式の一つ。二つの化合物が結合の切断を伴いながら新たな結合を作り出す反応。

※6 クロスカップリング反応
金属触媒を用いて二種類の化合物を連結させる反応。2010年のノーベル化学賞にも選ばれている。

(8)論文情報

雑誌名:Journal of the American Chemical Society
論文名:Ni-Catalyzed Aryl Sulfide Synthesis through an Aryl Exchange Reaction (ニッケル触媒による芳香環交換反応を利用した芳香族スルフィド合成)
著者:Ryota Isshiki, Miki B. Kurosawa, Kei Muto, and Junichiro Yamaguchi(一色遼大、黒澤美樹、武藤慶山口潤一郎
掲載日(現地時間):2021年6月28日(月)
DOI:10.1021/jacs.1c04215
掲載URL:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c04215

過冷却を抑制するメカニズムを解明

著者: contributor
2021年6月24日 09:54

過冷却を抑制するメカニズムを解明
~セミクラスレートハイドレート潜熱蓄熱材の実用化へ期待~
 

発表のポイント

  • 水溶液が凝固点以下に冷却されても固体化せずに液体状態を維持する現象を過冷却といいます。過冷却を解除し、積極的に相変化を起こす為のトリガーとなる物質に関する研究は数多いものの、メカニズムの詳細は不明でした。
  • 過冷却水溶液の電子顕微鏡観察を通して、結晶の最小構造単位として考えられるクラスター※1が、銀ナノ粒子から生成するその瞬間を捉えることに成功しました。
  • セミクラスレートハイドレート※2生成前の過冷却水溶液における溶液構造を観察した結果、銀ナノ粒子はクラスターの生成を加速し、過冷却を抑制、結晶化を促進する一方、パラジウム、金、イリジウムなどの貴金属ナノ粒子にはその効果は見られませんでした。
  • 過冷却抑制効果により蓄熱時の省エネ効果が期待でき、色々な温度で相変化するセミクラスレートハイドレート潜熱蓄熱材の実用化が加速されることが期待されます。

発表の概要

 早稲田大学理工学術院平沢 泉教授、大阪大学大学院基礎工学研究科の菅原 武助教、パナソニック㈱の町田博宣博士らの研究グループは、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)、未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)ならびに日本学術振興会科学研究費助成事業のプロジェクトにおいて、潜熱蓄熱※3の研究開発に取り組んできました。今般、セミクラスレートハイドレート(SCH)の過冷却水溶液中において結晶の最小構造単位として考えられるクラスターが、銀ナノ粒子から生成するその瞬間を捉えることに成功しました。また、銀ナノ粒子がクラスター生成を促進し、SCH生成過程における過冷却を大幅に抑制するメカニズムを明らかにすることに成功しました。

 これまで、SCH生成過程における大きな過冷却が実用化への課題であることが知られていましが、過冷却を抑制するための設計指針は明らかになっていませんでした。本研究により明らかになった過冷却抑制効果は、蓄熱材としての利用のみならず、SCHの産業利用において省エネルギー効果が期待でき、特に、SCHを利用した潜熱蓄熱の実用化が加速されることが期待されます。

 本研究成果は、国際科学誌「Communications Materials」(オンライン)に、6月18日(金)午後6時(日本時間)に公開されました。

【論文情報】
・掲載誌:Communications Materials
・論文名:The moment of initial crystallization captured on functionalized nanoparticles
・DOI: 10.1038/s43246-021-00171-w

Ⅰ.研究の背景

 環境中に排出されている未利用熱エネルギーを有効活用する一環として、蓄熱技術が注目されています。蓄熱技術には様々な方式がありますが、所望の温度域での相変化を利用する潜熱蓄熱は、利用方法が簡便で低コストであるため、期待されています。一方で、潜熱蓄熱材の多くには、過冷却現象がもたらす蓄熱動作の不安定化・冷却コスト上昇といった課題があり、実用化の障害となっていました。
 本研究グループは常温常圧でセミクラスレートハイドレート (SCH)を生成することが知られている第四級オニウム塩に注目し、潜熱蓄熱材としての研究を行ってきました(H. Machida et al., CrystEngComm, vol. 20, pp. 3328–3334 (2018), H. Machida et al., J. Cryst. Growth, vol. 533, Article No. 125476 (2020))。SCHはオニウムカチオンのアルキル鎖長やカウンターアニオンの種類によって、ハイドレートの分解温度を変化させることができるため、デザイン可能な潜熱蓄熱材です。SCHは生成時における大きな過冷却が課題であることが知られていましたが、それを抑制するための設計指針は明らかになっていませんでした。
 このような課題を解決するため、本研究グループはSCH過冷却水溶液中の溶液構造に着目し、凍結割断レプリカ法※4を組み合せた電子顕微鏡観察により、過冷却抑制剤とクラスター生成の関係を系統的に調査しました。その結果、ペンタン酸銀とTetra-n-butylammonium fluoride(TBAF)を添加した系において、約5 nmの銀ナノ粒子が生成し、それを起点に直径10-30 nmのクラスターが生成する瞬間を捉えることに成功しました(図)。また、銀ナノ粒子とTBAFの協奏的な効果により、クラスターの生成が促進され、SCHを生成させる過程において過冷却を抑制することにも成功しています。更に、パラジウム、金、イリジウムなどの貴金属ナノ粒子は過冷却抑制効果が小さいことと、そのメカニズムも明らかにしました。

図 a) SCH生成前の水溶液サンプル#1, #2, #11, #13から凍結割断レプリカ法により調製されたレプリカ膜の電子顕微鏡(HAADF-STEM)画像 ペンタン酸銀を添加したサンプル#11, #13では、5 nm程度の銀ナノ粒子が多数観察される。ペンタン酸銀とTBAFを両方とも添加したサンプル#13では、281 Kですでに10-30 nmのクラスターが存在し、冷却に従って、クラスターの数密度が増加する。その結果、小さい過冷却度でSCHが生成する。
b) a)#13-a と同じレプリカ膜の電子顕微鏡(SE-STEM)画像(異なる視野) 直径約5 nmの銀ナノ粒子(赤矢印で指す黒い点)を囲む様に10-30 nmのクラスターが形成されている。

Ⅱ.本研究成果が社会に与える影響(本研究成果の意義)

 本研究成果により、銀ナノ粒子とTBAFによるクラスターの生成促進機構が明らかになったことで、様々な第四級オニウム塩のSCHを用いた潜熱蓄熱材の過冷却を抑制する設計指針が明確になりました。SCHにおける結晶生成のメカニズムと過冷却抑制方法が明らかになったことで、蓄熱時の省エネ効果が期待できるため、潜熱蓄熱材の実用化が加速され、また、医薬・食品、機能品、宝石、環境、エネルギー分野の結晶創りにおける生産効率、品質向上に寄与することが期待されます。

Ⅲ.研究者のコメント

 今回の成果は、セミクラスレートハイドレートにつきまとう「過冷却」という問題点を解決し、セミクラスレートハイドレートをもっと有効に利用したいという研究者全員の熱い思いから得られたものです。色々な実験を行ううちに、偶然と必然が絡み合い、今回の成果を得ることができました。さらに研究を続け、セミクラスレートハイドレートの利用が促進されるよう尽力したいと思います。

Ⅳ.用語解説

※1 クラスター

溶液中で原子や分子が集合した集合体であり、結晶化する前の過冷却溶液中にも存在する。結晶の最小構造単位として考えられる

※2 クラスレートハイドレート

メタンハイドレートに代表されるクラスレートハイドレートは、水分子が水素結合によって作る籠状構造の内部にゲスト分子と呼ばれる分子が包接されてできる結晶。その中で、ゲスト分子が水素結合ネットワークに参加するハイドレートはセミクラスレートハイドレート(SCH)と呼ばれる

※3 潜熱蓄熱

物質が相変化する際の熱(相変化エンタルピー、いわゆる潜熱)を利用した蓄熱方法。深夜の余剰電力を利用した氷蓄熱がその一例。氷は0℃でしか融解しませんが、SCHは、ゲスト分子を選択することで、約30℃までの範囲で相変化温度をデザインすることができる

※4 凍結割断レプリカ法

高真空である電子顕微鏡鏡筒内部で観察できないような水溶液などを瞬間凍結によりガラス化し、その割断面に現れる溶液構造由来の凹凸を正確にかたどるレプリカ膜を作る方法。このレプリカ膜を電子顕微鏡で観察することができる

Ⅴ.論文情報

掲載誌:Communications Materials  DOI: https://doi.org/10.1038/s43246-021-00171-w
論文名:“The moment of initial crystallization captured on functionalized nanoparticles”
著者名:Hironobu Machida*, Takeshi Sugahara*, and Izumi Hirasawa   (*責任著者)

 なお、本研究は、未利用熱エネルギー革新的活用技術研究組合(TherMAT)が受託する国立研究開発法人新エネルギ-・産業技術総合開発機構(NEDO)未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発(PL:小原 春彦(産業技術総合研究所 理事 エネルギー・環境領域 領域長))の蓄熱技術プロジェクト、ならびに日本学術振興会科学研究費助成事業 No. JP18K05032の一環として行われました。

カーボンニュートラル加速 C2X始動

著者: contributor
2021年6月16日 15:21

C2X始動 「異業種連携、複数社のコラボレーションでのカーボンニュートラル加速、Carbon to X (CO2を新たな価値に)共創プロジェクトへ9社が参画」

~再エネ主力時代における循環型で持続可能な脱炭素社会の実現に向けて~

株式会社サニックス、スマートシティ企画株式会社、株式会社ゼネシス、株式会社タクマ、株式会社リテックフロー、株式会社巴商会、大栄THA株式会社、NECキャピタルソリューション株式会社、学校法人早稲田大学は再エネ主力時代における循環型で持続可能な脱炭素社会の実現に向けたオープンイノベーションプラットフォームのC2X(Carbon to X)プロジェクトに参画することになりましたので、お知らせいたします。

【概要】

■C2Xの目的

異業種連携、複数社のコラボレーションによる事業化に重点をおいた組織として「C2X」を機能させることで、再エネ導入による循環をベースとした持続的で安心・安全かつ快適な脱炭素社会を実現することを目的とします。

■C2Xの機能・役割

脱炭素社会実現に向けたCarbon to Xの具体化支援を行います。

①事業開発
  • 事業の構想/企画/事業化の検討、事業性/LCA評価、フィールド実装、事業推進の組織等の管理等を行います。
②ソリューションの提供
  • 脱炭素社会実現に向けたソリューションの探索、提供、ライセンス/パテントの管理等を行います。
③マーケティング・提言の推進
  • 関係省庁への政策の提言、ソリューションの標準化の提案を行います。
④ファンドとの連携
  • アーリーステージでの探索・成長加速を目的に投資ファンドとファイナンス組成、事業評価で連携していきます。

■C2Xで進める個別プロジェクト例

以下のテーマでプロジェクトの検討、具体化、実証等を進めています。

「CO2溶解装置を活用した水産養殖」、「次世代清掃工場」、「次世代廃棄物リサイクル」等

*参画企業の拡大に合わせて、随時その他のプロジェクトも組成、具体化する予定です。

■C2Xアドバイザー

C2Xでは脱炭素社会の実現に向けて早稲田大学小野田教授と共同で個別プロジェクトの具体化を図ります。

早稲田大学大学院 環境・エネルギー研究科 小野田弘士教授

主な研究分野:スマートコミュニティ、次世代モビリティシステム、未利用バイオマス利活用技術・システム、再生可能エネルギー熱利用技術・システムエネルギーマネジメントシステム、環境配慮設計、LCA、資源循環技術・システム、廃棄物処理・リサイクルシステム

 

■参加企業の役割

以下の参加企業と共に、C2Xプロジェクトを進めます。

株式会社サニックス
  • 廃棄物リサイクル、脱炭素エネルギー事業等環境サービスプロバイダーとしてカーボンリサイクル事業の可能性について検討
スマートシティ企画株式会社
  • 事業開発、ソリューションの提供、マーケティング・提言の推進、C2Xの事務管理
株式会社ゼネシス
  • CCSのアミン溶液回収や、低温熱回収をフィージブルにする独自の全溶接型高効率プレート熱交換器ソリューションを提供
株式会社タクマ
  • ごみ焼却炉のトップランナーとして、2050カーボンニュートラルに向けた次世代清掃工場を自治体、地域とともに構想、検討
株式会社リテックフロー
  • CO2の再利用と、海藻養殖に最適な流れを与えることで、従来海藻養殖に比べて数倍成長が促進する養殖技術を提供
株式会社巴商会
  • 産業用ガスの専門商社としてガス利用ソリューション・ネットワークを提供、技術部門によるガス評価機能などを提供
大栄THA株式会社
  • 高濃度気体溶解装置を活用したCO2溶解による微細藻類・藻類養殖の育成を促進する、高効率且つ安全なCO2溶解ソリューションを提案
NECキャピタルソリューション株式会社
  • 事業開発、ソリューションの提供、マーケティング・提言の推進、ファンドとの連携
早稲田大学大学院環境・エネルギー研究科 小野田弘士教授
  • 事業開発、ソリューションの提供、マーケティング・提言の推進、C2Xへのアドバイザリー業務の実施

大動脈瘤診断マーカースペクトル同定

著者: contributor
2021年5月7日 13:10

ラマン分光法における大動脈瘤の診断マーカースペクトルを同定

Image by shutterstock

研究概要

大動脈瘤は、血管が瘤(こぶ)のように異常に拡張する疾患で、無症状に経過することが多く、瘤が成長して破裂すると死に至る、大変危険な疾患です。しかしながら、大動脈瘤の発症と瘤の成長を根本的に阻止する薬剤や大動脈瘤形成を予測できるバイオマーカーがなく、治療法としては、超音波検査やCT検査などで血管径をモニターし、瘤径が一定基準以上になると手術を行うしかないのが現状です。

血管壁を構成する成分として、コラーゲンなどの膠原線維や、エラスチンなどの弾性線維という細胞外マトリクスが知られており、その異常が大動脈瘤形成に関わることが報告されています。従って、細胞外マトリクスの変化を臨床的に観察することができれば、大動脈瘤形成の診断マーカーとなり得ると考えられます。

近年、非侵襲的に生体分子構造情報を取得する方法として、分光学的手法が注目されています。その一つであるラマン分光法は、物質に光を当てた際に生じる、入射光とは異なるエネルギーを持つ散乱光(ラマン散乱)から、分子の振動などの分子構造情報を得るもので、医学分野への応用が進んでいます。

本研究では、ラマン分光法と多変量解析を組み合わせたアプローチにより、マウスとヒトの大動脈瘤に特異的な、新規マーカースペクトル成分を同定するとともに、大動脈瘤の有無により、弾性線維および膠原線維の構造が異なっていることを解明しました。このような、分光学的手法により非侵襲的に病状を観察する方法は、さまざまな疾患への応用が期待されます。

研究代表者

研究の背景

大動脈瘤は、大動脈径が通常の1.5倍以上に拡張し、破裂により死に至る疾患で、患者数は年々増加傾向にあります。しかしながら、大動脈瘤破裂の予兆は少なく、根本的な治療薬もありません。そのため臨床においては、超音波検査やCT検査で大動脈径の拡張をモニターし、既定の瘤径以上になると外科的修復を行います。しかし、基礎疾患を抱えた患者や高齢者への適応は限定的であり、バイオマーカーなどを用いた病状の追跡方法や、病態に応じた治療法の開発が求められています。

大動脈には、心拍出に伴う血流によって生じるメカニカルストレスに耐えられる伸縮性と硬さが必要です。血管壁を構成する主要成分として、伸び縮みを司る弾性線維や、硬さの保持に資する膠原線維などの細胞外マトリクス注1が存在します。弾性線維形成に必要なタンパク質として、フィブリン4やフィブリン5が知られています。本研究グループは、これまでに、マウスの平滑筋細胞特異的フィブリン4の欠損が大動脈瘤をもたらすことや、フィブリン5欠損マウスでは大動脈瘤は形成されないものの、大動脈の蛇行と伸長を引き起こすことを見出しています。これらのマウスでは、大動脈瘤の有無に関わらず、弾性線維の異常が認められています。そこで、「瘤がある大動脈」と「ない大動脈」における血管壁の分子構造の詳細な違いを調べるために、近年、医学分野での活用が進んでいるラマン分光法注2を用いて、解析を行いました。

研究内容と成果

本研究では、マウスとヒトの大動脈瘤において、ラマン分光法と多変量解析を組み合わせることで、この疾患に特異的な弾性線維と膠原線維由来のラマンマーカースペクトル成分の同定を試みました(参考図)。具体的には、野生型マウス、大動脈瘤マウス(平滑筋細胞特異的フィブリン4欠損マウス)、大動脈瘤を伴わない大動脈蛇行マウス(フィブリン5欠損マウス)、およびヒトの大動脈凍結組織の切片をスライドガラス上に作成し、染色等を行うことなく、洗浄後ラマン顕微鏡でラマン分光測定を行います。そのデータを3種類の多変量データ解析注3手法(True Component Analysis; TCA、主成分分析、多変量スペクトル分解)を用いて解析しました。

まず、得られたラマン分光スペクトルから、細胞外マトリクスである弾性線維、膠原線維、アグリカンやバーシカンなどのプロテオグリカン注4および、細胞核、脂質、その他のマトリクス成分のスペクトルをそれぞれ抽出し、TCA解析によりラベルフリーイメージング注5を作製しました(参考図左下)。続いて、その中から弾性線維と膠原線維の主成分分析を行ったところ、血管壁におけるこれらのクラスター分布が、野生型と大動脈瘤マウスとで異なっていることを見出しました(参考図中下)。さらに、弾性線維と膠原線維由来の成分に対して、多変量スペクトル分解を行い、マウスにおける大動脈瘤部位に特異的なマーカースペクトル成分を同定しました(参考図右下)。ヒト大動脈瘤患者の大動脈切片に対して同様の解析を行ったところ、マウスと同じ結果が得られました。ことから、このスペクトル成分が、マウス大動脈瘤とヒト大動脈瘤にのみ存在する、新たな大動脈瘤の診断マーカーとなり得ることが分かりました。

今後の展開

本研究により同定された大動脈瘤特異的マーカースペクトル成分は、大動脈瘤の発症や経過の予測に有用だと考えられます。このような、ラマンスペクトルを、病状を解析するための診断スペクトルとして活用する手法は、従来の組織学では診断が難しい疾患への診断や、処置後の患部の治癒経過の評価、さらに将来的には、疾患予防へも応用可能になることが期待されます。

図 本研究に用いた実験手法と結果

マウスとヒトの、コントロール(野生型)と大動脈瘤組織において、染色等の前処理を行わずにラマン顕微鏡による測定を行いました。得られたデータの多変量データ解析から、血管壁におけるラマンイメージングの作製、細胞外マトリクス成分の大動脈瘤の有無によるクラスター分布の特定、大動脈瘤に特異的なマーカースペクトル成分の同定を行いました。

用語解説

注1) 細胞外マトリクス
  • 生体の臓器や組織は、細胞と非細胞物質で構成されており、非細胞性物質の主要な構成成分を細胞外マトリクスという。細胞を支える足場や組織の形成や分化、細胞接着を担っており、主に、線維状タンパク質とプロテオグリカンの高分子から成る。
注2) ラマン分光法
  • 物質に光を当てると散乱光が生じ、そのうち、入射光とは異なるエネルギーを持つものをラマン散乱という。このラマン散乱を利用し、分子構造の情報を得る手法をラマン分光法という。非侵襲的に物質の構造情報が得られるため、分子の指紋とも呼ばれる。
注3) 多変量データ解析
  • 複数の変数に関わる大量のデータに対して、変数間の相互関係を分析する統計的手法を、多変量データ解析という。変数を数学的に変換したり、行列因子分解したりすることで、結果が可視化される。
注4) プロテオグリカン
  • コアタンパク質に、原則としてウロン酸とアミノ糖の2糖の繰り返し構造からなる直鎖状糖鎖が結合したもの。
注5)ラベルフリーイメージング
  •  染色等の前処理を行わず、ありのままの細胞や組織を非標識で画像化する手法。

研究資金

本研究は、科研費、JST戦略的創造研究推進事業(さきがけ)、先進医薬研究振興財団、他の研究プロジェクトの一環として実施されました。

掲載論文

  • 【題名】Raman microspectroscopy and Raman imaging reveal biomarkers specific for thoracic aortic aneurysms (胸部大動脈瘤におけるラマン顕微鏡とイメージングによるバイオマーカーの同定)
  • 【著者名】Kaori Sugiyama, Julia Marzi, Julia Alber, Eva M. Brauchle, Masahiro Ando, Yoshito Yamashiro, Bhama Ramkhelawon, Katja Schenke-Layland*, Hiromi Yanagisawa*.
    †Co-first authors, *Co-corresponding authors 本研究は、筑波大学、早稲田大学、Eberhard Karls University Tübingen(ドイツ)、New York University Langone Health(アメリカ)との国際共同研究によって行われました。
  • 【掲載誌】 Cell Reports Medicine
  • 【掲載日】 2021年4月28日
  • 【DOI】10.2139/ssrn.3606775

第9回WASEDA e-Teaching Award受賞者決定(2020年度)

著者: contributor
2021年4月6日 10:07

2021年3月19日、第9回WASEDA e-Teaching Award 受賞者決定

WASEDA e-Teaching Awardは、以下の3点を目的に、大学総合研究センターが実施しています。

  • ICTの中でも、特にLMSやネットワークを活用して教育効果の向上をはかる取り組みをe-Teachingと定義し、その実践的な取り組みで成果を上げるGood Practiceを共有する。
  • 教育効果を上げているe-Teaching の取り組みを表彰し顕在化させることで、相乗効果により、教員のモチベーションを高め、より質の高い教育の提供、学習効果の向上に寄与する。
  • エントリーされた教員やそのe-Teaching手法を、早稲田大学の優れた教育事例として公開することで、本学の教育内容の透明化を図り、社会からの理解と評価を求めることにも繋げる。

WASEDA e-Teaching Award

WASEDA e-Teaching Award受賞者・事例詳細
※WASEDA e-Teaching AwardはGood Practice賞受賞者の中から決定されます。

WASEDA e-Teaching Award 大賞

担当教員 所属 事例記事
森 達哉 理工学術院 教授 オンデマンド講義動画+Moodleの小テスト+ZOOM による解説で、念願の反転授業を実現

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青木 則幸 法学学術院 教授 学生の「考える過程」をシミュレートしてデザインしたオンラインコンテンツのパッケージで、専門科目に適したアクティブラーニングを実現
早水 桃子
町田 学
中村 憲史
理工学術院 講師
早稲田大学非常勤講師
早稲田大学非常勤講師
学生が使い慣れた ICT ツールの利用で、フルオンデマンド授業でも学生と教員、学生同士の緊密なコミュニケーションを実現

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※資格・所属は受賞当時のもの

WASEDA e-Teaching Award

担当教員 所属 事例記事
斉藤 賢爾 商学学術院 教授 ICT ツールの活用で、臨場感あふれる「実践的総合演習」が実現。オンラインだからこそ「リアル」に伝わることもある

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遠矢 浩規 政治経済学術院 教授 教員の顔や肉声がなくても学生との意思疎通が濃密に。4つのポリシーと新しい授業スタイルで「配信が待ち遠しい」オンデマンド授業を実現

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梅森 直之
小山 淑子
政治経済学術院 教授
留学センター 准教授
オンライン授業は、対面の代替手段ではない。オンラインだからこそ実現した学生同士の「率直な意見交換」
村田 信之 グローバルエデュケーションセンター 客員准教授 1年生の心情を考慮し、学生スタッフと協力して4月から自主的に模擬授業を開始

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WASEDA e-Teaching Award Good Practice賞受賞者・事例詳細

担当教員 所属 事例記事
細川 由梨
秋山 圭
阿久澤 弘
松浦 由生子
広瀬 統一
鹿倉 二郎
長瀬 エリカ
渡部 賢一
スポーツ科学学術院 講師
スポーツ科学学術院 助教
スポーツ科学学術院 助教
スポーツ科学学術院 助手
スポーツ科学学術院 教授
早稲田大学非常勤講師
早稲田大学非常勤講師
スポーツ科学学術院 客員准教授
「ロールプレイング」で問診の練習など、「実習」ができなくてもZoomを介してリアリティのある授業を実施

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柳谷 あゆみ 早稲田大学非常勤講師 PowerPoint に肉声を重ねて動画を作成。一度 ZOOM で録画するとサイズを縮小できる

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中村 優一 グローバルエデュケーションセンター 講師 「誰一人取り残さない」を信念にオンラインでも各学生が演習できる環境を構築、対面と同等の授業を実現
山名 早人 理工学術院 教授 反転授業に加え、班活動もオンラインで実施。各班のサポートを可能にしたことで班学習の効果が向上
石野 一晴 早稲田大学非常勤講師 Waseda MoodleやZoom に加えて、LINEや Googleフォームなども活用。学生が学びやすいオンライン環境を整える
中村 智栄 理工学術院 准教授 ピアレビューのプロセスを通した履修者同士の相互的学習により理解が深まり、科学論文の質が向上
石村 康生 理工学術院 教授 学生同士で行う課題の相互評価に、Moodleのワークショップがうまく機能した

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笠原 和起 早稲田大学非常勤講師 オンライン授業はアクティブラーニングと親和性が高いと実感した
木下 直子 日本語教育研究センター 准教授 自分のペースで学べる「オンデマンド授業」と週1回の「リアルタイム配信授業」のブレンデッド授業を展開

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杉中 拓央 早稲田大学非常勤講師 音声認識でZOOM に字幕を表示。保存したログを分析し、プレゼン指導に活用する
松岡 亮二 留学センター 准教授 反転授業やペアでの議論など、対面での手法をオンラインでも 継続。I C Tツールの活用でメリットを感じた手法も
中島 さやか 文学学術院 准教授 Moodleなどの活用で、目標言語であるスペイン語のインプットを増やすことができた
ドボルザーク グレッグ 国際学術院 教授 独自のコースガイドや講義ビデオなど、ICT ツールを駆使して学生の興味を引くさまざまなコンテンツを提供
スペロー サッチャー オースティン 国際学術院 講師 Moodle の各機能とスマホアプリ等を駆使した授業を展開、オンラインでも相互の学び合いを実現
石井 裕之
岩田 浩康
大谷 拓也
亀崎 允啓
菅野 重樹
高西 淳夫
長濱 峻介
三浦 智
理工学術院 准教授
理工学術院 教授
理工学術院 次席研究員
理工学術院 主任研究員
理工学術院 教授
理工学術院 教授
理工学術院 次席研究員
早稲田大学非常勤講師
「学 生 を 置 い て き ぼ り に し な い 」手 厚いサポートと、繰り返し学習用コンテンツの充実で理論の理解度も向上
大久保 洋子 早稲田大学非常勤講師 音声データを活用したオンデマンドでの文法学習とリアルタイム授業の組み合わせで学習効果をアップ
田中 祐輔 早稲田大学非常勤講師 オンデマンドとリアルタイムを組み合わせた双方向的ブレンド型講義により学生同士の能動的な学びを実現

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※資格・所属は受賞当時のもの

本学の表彰制度についてはこちらのページで紹介しています。

2020年度卒業式を執り行いました

著者: contributor
2021年3月29日 14:06

2021年3月25日、26日に、戸山キャンパスの早稲田アリーナにて、2020年度学部卒業式、芸術学校卒業式および大学院学位授与式を執り行いました。

今回は、学生およびご家族の方々の健康と安全に配慮し、新型コロナウイルス感染症拡大を防止する観点から、式典への参加対象を卒業生、修了生のみに限定し、参加人数が分散するよう式典の回数・時間を調整のうえでの実施となりました。式典の模様は、来場いただくことができなかった方に向け、インターネットでライブ配信されました。
※式典当日のアーカイブ映像に関しては、本ページの末尾をご覧ください。

2020年度は、学部卒業者8,332名、芸術学校卒業者40名、修士課程修了者2,054名、専門職学位課程修了者492名、博士学位受領者210名、合計11,128名が新たな門出を迎えました。

式典では、総代、副総代および博士学位受領者の紹介に続き、田中愛治総長より卒業生へ式辞が送られました。

総長は、式辞で「卒業生の皆さんは早稲田でたくましい知性を養い、しなやかな感性を育んだと思います。皆さんは早稲田で身につけた自分の頭で考える力に自身を持って、社会に出て活躍してください。あるいは、さらなる上のレベルの学問を追究していってください。」と述べ、「皆さんはぜひとも、早稲田で学んだことに自身を持ち、ご自身がやりがいがあると思うことに勢力を傾けて人生を切り開いていってください。」と激励しました。

総長式辞の全文

その後、萬代晃・校友会代表幹事より新しく校友となる卒業生に対して激励と歓迎の挨拶がありました。

また、学術・スポーツで特に優れた成果をあげた学生または団体に対して授与される小野梓記念賞の紹介が行われ、今年度の小野梓記念賞は、学術賞9件、スポーツ賞26件でした。

2020年度小野梓記念賞受賞者一覧
https://www.waseda.jp/inst/student/assets/uploads/2021/03/2020onoazusa.pdf

卒業式アルバム

Waseda Live

※各回のアーカイブ動画は、4月初旬ごろに公開いたします。しばらくお待ちください。
※式典当日のライブ配信映像(全体)は、各回のアーカイブ動画掲載まで、以下のURLよりご覧いただけます。

2021325日(木)ライブ配信映像 https://youtu.be/Ny1FLSlXzOk
2021326日(金)ライブ配信映像 https://youtu.be/W16dqpqHPbw

2021325日(木) 第1回式典

対象:政治経済学部・法学部・政治学研究科・経済学研究科・法学研究科・法務研究科

※URL:後日公開

2021325日(木) 第2回式典

対象:政治経済学部・法学部・政治学研究科・経済学研究科・法学研究科・法務研究科

※URL:後日公開

2021325日(木) 第3回式典

対象:文化構想学部・文学部・文学研究科

※URL:後日公開

2021326日(金) 第4回式典

対象:教育学部・人間科学部(通信教育課程を含む)・スポーツ科学部・教育学研究科・人間科学研究科・スポーツ科学研究科

※URL:後日公開

2021326日(金) 第5回式典

対象:国際教養学部・基幹理工学研究科・創造理工学研究科・先進理工学研究科・国際情報通信研究科・情報生産システム研究科・環境・エネルギー研究科・アジア太平洋研究科・日本語教育研究科・国際コミュニケーション研究科

※URL:後日公開

2021326日(金) 第6回式典

対象:基幹理工学部・創造理工学部・先進理工学部・芸術学校

※URL:後日公開

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