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有機化学の話
有機化学のトピックを紹介しています。
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砂糖でガソリン

多糖類のでんぷんに水と酵素を加え、効率よく水素をつくり出す技術を
米バージニア工科大の研究チームが開発した。

4月の米化学会で「ガソリンの代わりに砂糖で動く、環境負荷の小さい
自動車の実現につながる技術」として報告した。
論文も米科学誌プロスワンに掲載された。

張以恒(チャン・イヘン)博士らのチームは、ブドウ糖がつながったでんぷんと水に、
よく知られている13種類の酵素を加え、人間の体温ほどの温度に保つなど
条件を工夫したところ、これまで知られている反応より3倍も効率よく水素が発生した。

現在、ごく一部で使われている燃料電池自動車は、ガソリンスタンドのような
水素ステーションでボンベに高圧の水素を補給する。
「砂糖自動車」ができれば、水素ボンベではなく砂糖タンクと反応器を積み、
砂糖を補給して走ることになり、安全性や利便性が高まる。

張博士は、水素の発生効率を上げていくと「8~10年先なら、砂糖自動車に
使えるほどの効率にできるのではないか」という。
今回の技術に似たものとしては、ブドウ糖を使って直接発電するバイオ電池がある。
ソニーが昨夏、半導体メモリーから音楽を再生するシステムを発表している。

ソース:http://www.asahi.com/special/070110/TKY200805010111.html
画像:http://www.asahi.com/special/070110/images/TKY200805010153.jpg
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サリドマイド
今回は薬害事件でサリドマイドの話です。

サリドマイドは等量のR体とS体が混ざったラセミ体として合成されます。薬害当時の技術では分離が難しく、ラセミ体のまま発売されました。後に、R体は無害であるがS体は非常に高い催奇性をもっており、高い頻度で胎児に異常をひき起こすということがわかりました。

R体・S体を分離すること、及び不斉合成も可能だが、R体のみを使用しても比較的速やかに生体内でラセミ化することが解っいるので、単純にR体が催眠作用のみを持ち、S体が催奇性だけを現すという当初の報告は疑問視されている現状です。

そんな中、「サリドマイド、骨髄腫治療で年内販売も」というニュースがありました。
サリドマイドの有効性と安全性については、十分検討されるでしょうが、二度とあのような事態にならないことを願います。

抗がん物質

バイオ技研工業と富山県立大工学部生物工学科の五十嵐康弘准教授ら研究グループは、抗がん作用のある新しい化合物を作り出す微生物を生ごみ処理槽の中から発見し、新薬開発を目指して国際特許を出願したそうです。

この微生物は生ごみを発酵分解しながら、がんの転移や活性を抑える化合物を生成しることを発見。動物実験で毒性が非常に弱いことも分かり、医薬品としての用途が期待されます。


 微生物が作り出す複数の物質を調べたところ、いずれもがんの転移を抑制する作用と、細胞のがん化や炎症に関係する活性酸素を消去する作用を持つまったく新しい化合物であることが分かりました。


 微生物に由来する医薬品としては、青カビから発見された「ペニシリン」が有名だが、五十嵐准教授によると、堆肥はほとんど研究されてこなかったといいます。

泡

今回は泡はすぐに割れるという常識をくつがえす,「長もちする泡」ができたという話です。


 石けんの泡は,微細な空気の泡が集まってできています。このような小さな泡は,はじけて周囲の泡と合体していくため,すぐにしぼんで,なくなってしまいます。

 アメリカ,ハーバード大学のドレッサリー博士らは,洗剤などに使われる界面活性剤を組みあわせて,1年以上も割れない微細な泡を水中につくることに成功しました。博士がつくった泡の大きさは,数百ナノメートル(ナノは10億分の1)~数十マイクロメートル(マイクロは100万分の1)ほどの大きさです。
 

走査型顕微鏡で泡を観察したところ,一つ一つの微細な泡の膜の表面に界面活性剤が自然に集まり,ハチの巣状に並んでいました。博士らによれば,このハチの巣構造が泡の収縮や膨張をおさえ,膜が割れないよう安定に保つ役割を果たしているらしい。


 博士らは,泡を「つくりおき」できるようになれば,消毒剤や食品添加物などの分野で応用できるだろう,考えているらしいです。
カルシウム

米ペンシルベニア州にあるモネル化学感覚センターのチームがカルシウムを味わうための遺伝子をマウスで確かめ、米化学会で発表しました。「カルシウム味」が第6の基本味である可能性もあるらしいです。

 遺伝的に系統が異なる40種類のマウスにカルシウムを含む溶液を飲ませたところ、多くが飲むのを嫌うなか、がぶ飲みする系統を発見。遺伝子を比較した結果、カルシウムを味わうのに使う二つの遺伝子が特定されました。

 人間の舌は、甘み、塩味、酸味、苦み、うまみという五つの基本味を感知します。今回のマウスの遺伝子に似たものは人間にもあることから、研究チームは「カルシウム味」が基本味の一つである可能性もあると考えています。

 研究チームのマイケル・トルドフ博士は「カルシウム味は苦みに酸味が少し加わったようなものだ。適切に表現する言葉はなく、『カルシウムっぽい』としかいいようがない」と話しているらしいです。


舌からカルシウム味の受容体を発見すれば、認められるでしょうけど・・・
GABA.jpg

独立行政法人理化学研究所は、脳の老化に伴って生じる、GABA受容体を介した
神経活動の抑制機構「GABA抑制」の異常な促進が、アルツハイマー病モデル
マウスでは若年期で生じることを見いだしました。
さらに、モデルマウスにGABA受容体の阻害剤を投与したところ、アルツハイマー病に
よる記憶障害が改善することを発見しました。

理研脳科学総合研究センターアルツハイマー病研究チームの高島明彦チームリーダー、
吉池裕二研究員らと国立大学法人埼玉大学の古舘宏之助教との共同研究による成果です。

アルツハイマー病の脳には、老人斑というβアミロイドタンパク質の凝集物が沈着します。
遺伝性のアルツハイマー病患者では、βアミロイドの沈着や記憶障害がより若年期に
起こります。

一方、大多数を占める非遺伝性のアルツハイマー病は、老年期に発症することから、
脳の老化が最も大きな要因であるといえます。研究チームは、βアミロイドと老化という
2つの要因を別々に検討するため、若いβアミロイド過剰発現モデルマウスと老齢の
野生型マウスの2種を、それぞれ若い野生型マウスと比較しました。その結果、モデル
マウスも老齢野生型マウスも、若い野生型マウスに比べて記憶能力が低下している
ことがわかりました。

この記憶低下の原因を明らかにするため、記憶の形成をつかさどる海馬のシナプス
可塑性について調べました。その結果、モデルマウスと老齢野生型マウスでは、GABA
受容体を介した神経活動の抑制機構(GABA抑制)が異常に促進し、シナプス可塑性が
低下していることがわかりました。そこで、モデルマウスにGABA受容体の阻害剤を
投与したところ、記憶能力の低下が改善しました。

GABA受容体の阻害剤は、老齢マウスの記憶能力を向上させることが既に知られて
います。これらのことから、GABA抑制の異常な促進によるシナプス可塑性の低下が、
βアミロイドと老化による記憶障害の共通な発症機構であると考えられます。

今回の成果は、GABA抑制機構を含む、恒常性維持のための可塑性を制御し、神経
ネットワーク異常を調整することで、記憶障害を改善する、新たなアルツハイマー病の
治療戦略の可能性を示すこととなりました。

本研究成果は、文部科学省特定領域研究「統合脳」の助成金を得て実施され、米国の
オンライン科学雑誌「PLoS ONE」(8月21日付け:日本時間8月21日)に掲載されます。

ソース:http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2008/080821/detail.html
ダイジェスト:http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2008/080821/index.html
画像:
http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2008/080821/image/02.gif
http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2008/080821/image/03.gif
理化学研究所プレスリリース 2008年8月21日
アスパラギン酸

アスパラガスに含まれるアミノ酸の一種「アスパラギン酸」が、神経細胞で情報伝達にかかわる仕組みを、岡山大大学院医歯薬学総合研究科の森山芳則教授らが突き止めました。この仕組みの異常で、発達障害などが起こる難病になる可能性も示され、記憶・学習の仕組み解明に役立つかもしれないらしいです。

 記憶にかかわる脳の海馬で、アスパラギン酸が神経伝達物質のグルタミン酸とともに存在することなどは知られていましたが、大学院生の宮地孝明さんらは、細胞内でアスパラギン酸を運ぶたんぱく質を特定し、小胞型興奮性アミノ酸トランスポーター(VEAT)と名づけました。

 VEATは、神経細胞のつなぎ目にある神経伝達物質を蓄える袋に、アスパラギン酸を運び、蓄積されたアスパラギン酸は、この袋から分泌されて神経伝達物質になるとグループはみている。

 森山教授は「グルタミン酸だけでは説明が難しい情報伝達の仕組みが、アスパラギン酸の働きを調べることでわかるかも知れない。認知症などの薬の開発につながる可能性もある」と話しています。
カレー
武蔵野大の研究成果で、カレーのスパイスの一種ターメリック(ウコン)から作った化合物に記憶力を高める効果があることが動物実験でわかったそうです。

 アルツハイマー病など脳疾患の予防などに役立つ成果として注目されます。

 同大薬学部の阿部和穂教授らは、インドでアルツハイマー病の患者が少ないことに着目。

その秘密は食生活にあるとして、同国の代表的料理カレーに含まれる様々なスパイスの効果を調べたが、ターメリックに、加齢などによる脳の神経細胞の損傷を防ぐ働きがあることを確認しました。

そこで研究チームは、米ソーク研究所がターメリックの成分(クルクミン)から作った新化合物「CNB―001」の効果をラットを使って調べた結果、ターメリック由来の化合物を飲むと、飲まないラットに比べて、記憶力が高まっていることが観察でき、阿部教授は「新化合物は、脳の記憶にかかわる海馬部分を直接活性化している可能性が高い。今後は、安全性を確認し新薬の開発を目指したい」と語っています。

インドはアルツハイマーになるほどの高齢者が殆どいないとは思うんですが、実際に実験で効果がみられたみたいなのでアルツハイマーがいつの日か根治できる時代がくるかもしれませんね。
光るCNT

産総研の高軸比ナノ構造組織化チームは蛍光分子を製造時に混ぜるだけで、光る有機ナノチューブを作製しました。


実際に有機ナノチューブを4色に光らせることに成功しています(写真)。

分子が自己集合して形成する有機ナノチューブは薬剤を患部にのみ作用するように、薬剤を部位に運ぶドラッグデリバリーシステムへの応用が考えられていますが、この研究成果で薬剤を充填した有機ナノチューブの運搬状況を生体内で観察できる可能性があるとのこと。

これはドラッグデリバリーシステムとして生体内での安定性や生体内での挙動など、貴重な情報が得られると期待されています。




金属3重結合

有機化学の研究分野においては、不安定な化合物や、合成が困難と考えられている分子をいかにして合成するかという課題に多くの化学者が挑戦し続けています。

少し前の話なんですが、2001年、理研有機金属化学研究室は、新しい有機金属化合物を世界で初めて合成することに成功しました。

 地球には70種を越す金属元素が存在し、それぞれ異なる化学的特性を持っています。炭素原子を中心とする有機化合物とこれらの金属を複合させると、新しい機能を持つ化合物が創製されます。

同研究室では、二重結合が3つ並んだ構造を持つ「ブタトリエン」の簡便な合成法を開発しており、この「ブタトリエン」と遷移金属錯体である“低原子価ジルコニウム”を反応させたところ、今まで安定に取り出すことが不可能と考えられていた三重結合を持つ五員環のアルキル金属化合物という新しいタイプの有機金属化合物が生成されました。


 新しい化合物は非常に安定であるとともに、X線による結晶構造解析の結果、扇形の5角形分子であることが分かりました。本化合物を用いることによって、今まででは考えつかなかった新しい分子化合物の創製や、新材料の開発が行われるものと期待されます。
エチゼンクラゲ

世界最大級のクラゲであるエチゼンクラゲが、近年、日本海を中心に大量発生して漁業に大きな被害を与えているというニュースを耳にした人も少ないないと思います。この厄介者のエチゼンクラゲに有用物質が大量に含まれることを丑田公規(うしだきみのり) 研究ユニットリーダーらが発見し、大きな注目を集めています。


その物質は、抗菌・保湿作用などを持つ「ムチン」と総称される糖タンパク質群の一種で、丑田研究ユニットリーダーらは、この新規ムチンの糖鎖を変換して機能を増強し、新しい医薬品をつくり出すことを目指しています。

そもそもムチンには、非常に多くの種類があり、動物の胃液や唾液などの消化液や、鼻や目の粘膜に含まれており、人体でも約12種類が確認されている。動物だけではなく、植物のオクラやヤマイモのねばねば物質の主成分もムチンです。


 人体で見つかっているムチンは、アミノ酸配列は明らかになっているが、糖分子がどのようにつながって糖鎖ができているかは分かっておらず、タンパク質と糖鎖の構造が完全に明らかになったムチンは、いまだに存在していません。

 ただしクニウムチンは、タンパク質のアミノ酸配列とともに、糖鎖の構造の9割以上を明らかにすることができました。これはクニウムチンの構造がとても単純だからです。

 クニウムチンの応用として、まず考えられるのは、人工胃液や人工唾液、点眼液です。お年寄りで唾液が出ないで困っている人がたくさんいます。そこで人工唾液などとして使えないかと検討されています。

この研究成果はエチゼンクラゲのような厄介者を大切な資源にできる可能性がある技術です
スペイン風邪

有機とは少し違うんですが、今回はスペイン風邪ウイルスを合成したとう話を紹介したいと思います。

1918年に大流行したインフルエンザ「スペイン風邪」のウイルスを人工的に作り出し、サルに感染させると、異常な免疫反応が起きて致死性の肺炎になることを、河岡義裕・東大医科学研究所教授らが突き止めました。

高病原性鳥インフルエンザも似た症状を人や動物で起こすことがあるが、このウイルスは実験に使うサルに感染させても症状が出にくく、スペイン風邪ウイルスがサルに起こす症状を抑える手法が確立できれば、高病原性鳥インフルエンザの治療や感染予防につながると期待されています。


スペイン風邪が流行した当時はウイルス検出技術がなく、発症の仕組みは確かめられませんでした。
このため、研究チームはスペイン風邪のウイルスを、最近解明された遺伝子配列をもとに人工合成し、カニクイザルに感染させた。その結果、1日以内に衰弱して食欲がなくなり、8日目には呼吸器状態が非常に悪化。気道全体から増殖した高濃度のウイルスが検出されました。

サルの遺伝子を調べると、異常な免疫反応が起きてて、
河岡教授は「スペイン風邪をさらに分析すれば、鳥インフルエンザの予防や治療につながる可能性がある」と話している。
動く分子

世の中には無限の化合物がありますが、これまでその動きは誰も見たことがありませんでした。

東大などの研究チームが世界で初めて撮影することに成功したんです。

撮影を可能にした「カーボンナノチューブ」です。この「カーボンナノチューブ」の中に「分子」を入れます。
「分子」は真空中では秒速数十メートルのスピードで動き回っているんですが、
それを閉じこめてしまうというわけです。こうして「分子」をゆっくり運動させることによって、研究チームは撮影に成功しました。

こんな小さいところに分子を入れて撮影するなんて、日本でなければ出来ないスゴイ技術だと思います。

今後分子の解明が進んで、さまざまな科学の分野で応用されていくことが期待されてます。
ビーカー

近年は環境問題の時代といっても過言ではないと思いますが、有機合成もグリーンケミストリーという環境にやさしい合成が注目されています。

普通は合成は有機溶剤に溶かして行われるのですが、有機溶剤は環境負荷が高く、人体の影響も懸念されています。水での反応を行うことができれば環境にやさしい合成となります。

でも、なぜ今まで合成に水が利用されなかったのには、それなりの理由があります。1つ目は反応させたい原料の多くが水に溶けないという点。

2つ目が合成では、よくルイス酸触媒が用いられるのですが、そいつが、水の中でうまく働かないという問題点です。

近年これらを解決できるようになってきました。水の中でうまく働くルイス酸の開発、そして大きな水に溶ける分子を利用して、その大きな分子の中で反応させることで、水に溶けないという問題も解決しました。

東大の小林教授は水の中で不斉合成にも成功しています。これからはグリーンケミストリーが主役を担う時代ですので、水反応は最も注目されている技術です。
豆腐とトウガラシ

「トウガラシと豆腐を食べると毛が生える!?」聞いてビックリだが、しっかりと
科学的根拠のある話だ。トウガラシの辛み成分カプサイシン、そして大豆に含まれる
成分イソフラボン。2つを同時に摂取することで毛髪の成長が促進されると、名古屋
市立大・岡嶋研二教授、原田直明助手らの研究から判明した。

まず、臨床試験の結果を紹介しよう。薄毛や脱毛に悩む男女に、毎日6ミリグラムの
カプサイシンおよび75ミリグラムのイソフラボンを5カ月間にわたって投与。すると、
薄毛に対しては84%、全頭脱毛でさえ38%という高率の改善が見られた。黒々と
した毛髪が再生し、見た目に明らかな変化が現れた人も多かった。有効な治療法が
少ない円形脱毛症が顕著に改善し、ヘアピースが不要になった人もいるという。

では、その育毛効果のメカニズムとは? 鍵となるのが、毛乳頭細胞で作られる
「IGF‐1」(インスリン様成長因子)という物質。髪の元になる毛母細胞の成長
を促したり、毛髪の成長期間を延長したりする物質だ。

この「IGF‐1」が正常に働くためには、頭皮の知覚神経から放出されるCCRP
(カルトニン遺伝子関連ペプチド)という物質が必要。カプサイシンは知覚神経を刺激
して、CCRPの放出を活性化させる。一方、イソフラボンは知覚神経内にCCRPを
どんどん作り出させる。この相互作用によって、育毛の直接部隊である「IGF‐1」
が活発に毛根で働き、育毛効果を生み出すというわけだ。試験では、イソフラボンと
カプサイシンの摂取によって、「IGF‐1」の血中濃度が上昇していたことも確認された。

「体の内部から発毛や育毛に作用するため、原因や性別を問わず、さまざまなタイプの
薄毛、脱毛に効果が期待できる。実際に、男性壮年期に見られる男性型脱毛、更年期の
影響による女性の脱毛、ストレスやウイルス性の脱毛症のいずれにも改善効果が見られ
た」と岡嶋教授は語る。

なお、試験ではサプリメントが用いられたが、一日に一味トウガラシを茶さじ2杯、
豆腐を半丁ほど食べれば、同程度のカプサイシンとイソフラボンが摂取できる。

豆腐のみそ汁や冷ややっこに、一味トウガラシをかけて食べてもおいしい。
髪の悩みを抱える人、トウガラシ豆腐を試してみてはいかが。

抗うつざい

そううつ病の薬に脳神経の再生を促進する働きがあることが明らかになりました。この成果は自然科学研究機構・生理学研究所の等誠司准教授らの研究グループによる功績です。

脳の万能細胞である神経幹細胞の働きを薬が活発にする。新型万能細胞(iPS細胞)が注目される一方、体内の万能細胞を薬で活性化する新たな再生医療としての可能性が出てきた。

神経再生の働きを見つけたのは、そううつ病患者の感情の起伏を安定させる薬として広く使われているリチウム、バルプロ酸、カルバマゼピンの3種類の薬。

患者に投与するのに相当する量をマウスに3週間与え、変化を調べた。これまでの同様の研究に比べ、薬の投与量を10分の1程度に抑えて微細な変化を観察した。

薬を飲ませ続けると、神経幹細胞の働きを活発にする特殊なたんぱく質が増えて増殖が盛んになる。これにより幹細胞が5割程度増え、細胞全体の数も増えるらしい。

何に効くのかはっきりとわかりませんが、認知症を何とかすることができるなら、それはかなりの大発見だと思うし、以前聞いた躁うつ病の患者・関係者向けの講演会で、どこかの教授が
「躁鬱の治療を受けている人でぼけた人を見たことがない」と言っていたのを思い出しました。その時は根拠がなかったので、たまたまだろっと思ってたんですが、こういったことが関係しているんですかね。
グルコース

この化合物はすごく有名なブドウ糖という代表的な糖です。今回はこれを電池に利用するという話です。

ソニーがブドウ糖で発電するバイオ電池を開発を開発しました。
「パッシブ型」のバイオ電池では世界最高出力を達成し、実際にウォークマン(フラッシュ
メモリタイプ)で音楽を再生できたらしい。


ブドウ糖は地球上に豊富に存在するため、環境に優しい将来のバッテリーとして実用化に向けてさらに開発をすすめるらしい。

仕組みはというと、ブドウ糖電池は、ブドウ糖を分解する酵素と、電子を伝達する物質を固定化した電極をマイナス極に、酸素を還元する酵素と、電子伝達物質を固定化した電極をプラス極とし、
これをセパレーターで挟んだ構造になっている。

 マイナス極でブドウ糖水溶液を酸化分解し、電子と水素イオンを取り出し、プラス極では
電子と水素イオンによる還元反応で水を生成する、という電気化学反応で発電する仕組みだ。

 試作した電池は1辺が39ミリのキューブ型。容量は40ccで、最大出力は約50ミリワットを
確保した。電子伝達物質がよく働くように固定化する技術を開発するなどの工夫を重ね、
ポンプなどを使わないパッシブ型としては世界最高の出力を達成した。

 炭水化物であるブドウ糖(グルコース)は、人間を含む動植物にとって重要なエネルギー源
の1つ。植物が光合成で合成するため地球上に広く豊富に存在しています。
地球

製薬会社で新薬を探す際に通常に用いられる技術を応用して、発電所から発生する困りものの二酸化炭素(CO2)を捕捉する新しい化合物が発見された。

これは『ZIF-69』と呼ばれるスポンジのような物質で、自分の体積の60倍分もの二酸化炭素を取り込むことができると期待されている。二酸化炭素は言うまでもなく、温室効果ガスを研究する科学者たちから気候変動の主要原因とみなされている物質だ。

ZIF -69は、化学物質を超並列的にテストする『ハイスループット・スクリーニング』と呼ばれる技法を使って、24種類の類似の化合物とともに発見された。この新しい化合物は、発電所が石炭、ガス、あるいはバイオマスを燃焼したときに発生する二酸化炭素の回収に利用できると考えられている。
(Wired Vision 2008年2月18日 一部抜粋終わり)

 ZIF-69という化合物はその過程で発見された物の様ですが、まだまだ人類は知らない事・知らない物が多いのだと思い知らされます。
 
さらに研究が進むと効率がさらに高い化合物が発見されるかもしれませんね。
ナノの爆発
第1位:「ナノの爆発」                            第2位:「自然の美」

米国の先進材料学会が開催した、『芸術としての科学』コンテストで上位2つに入った作品です。


第1位の「ナノの爆発」はモントリオール工科大学のFanny Beron氏が、走査型電子顕微鏡を使って撮影した画像。磁性体ナノワイヤーアレイの電着状態を操作して、色は加工されている。

第2位の「自然の美」はエストニアにあるタリン技術大学のOlga Volobujeva氏は、走査型電子顕微鏡の灰色の画面を見ていた時に、思いかけず「花」を発見。銅とセレンが結合して「葉」を、インジウムとセレンが薄い「花びら」を形成している様子です。
美・落ちるヒト
Image courtesy Materials Research Society

サンディア国立研究所のGeoff Brennecka氏は、酸化タンタルの結晶を走査型電子顕微鏡にセットして画像を集め始めたとき、電子顕微鏡がきちんと手入れされていなかったことに気付き、前に行なった実験に使用した小さなポリスチレンビーズが残っていて、試料の横に信じられない配列でくっついていたのを発見。

発見は偶然の産物とよくいわれますが、こんなものを見つけたら、顕微鏡にはまってしまいそうですね。


これも科学の面白いところだとおもいます。

『2008年度春季:芸術としての科学コンテストに提出し、第2位に選ばれています。
カフェイン

運動後のコーヒー摂取は体力回復に効果的?―ウェブサイトでこのような調査結果が公表されました。

 この調査の結果、カフェインを摂取した被験者では運動終了から4時間後、筋グリコーゲンの貯蔵量が66%増加していたという。今回の調査に参加した(ロイヤルメルボルン工科大学の)John A. Hawley教授は、これにより翌日の活動に向けたエネルギーが貯蓄できると述べている。

 調査チームは発表の中で、グリコーゲンは運動中の筋肉の主要エネルギーになると指摘するとともに、カフェインに運動能力を高める効果があることを証明した過去の調査についても言及している。

「確かにそうかも。カフェインには覚せい作用があるからね」とする筆者は、この調査結果に納得の様子だ。「モールの中を歩き続けると疲れるよね。だから、コーヒーショップに入ってコーヒーで休憩。これだけで、確かに元気になるんだよね」と締めくくっている。

確かコーラにもカフェインがはいってたとおもうんですけど、炭酸抜きコーラが糖分もとれて良いってことですかね。
無題

これはセロトニンという物質です。こいつが人間の行動に深く関わっているというお話を紹介します。

行列のできた人気飲食店とすぐに空腹を満たせるファストフード店のどちらにするか――
こうした行動選択の際、脳内物質のセロトニンが不足すると、目先の利益にとらわれやすい
傾向があることを、国際電気通信基礎技術研究所と広島大のグループが解明し、米専門誌に発表しました。
 20人の実験参加者に、24時間前からたんぱく質が少ない食事をしてもらい、
人工的に体内のセロトニンが不足した状態を作り出し、その後、パソコン画面上で、
「操作時間は長いが、20円がもらえる」あるいは「短時間操作で5円がもらえる」の
選択肢を示し、制限時間内に選択を繰り返してもらった。その結果、セロトニンが
不足していない場合に比べて、不足すると短時間操作を選ぶ割合が増える傾向があったらしい。

 脳には、報酬が得られるまでの時間に応じて働く複数の神経回路があり、セロトニンは、
これらの回路の働きを調節している。病気などでセロトニン不足になると、調節能力が失われ、
将来の報酬の大きさと、かかる時間を比べて、状況に応じた適切な行動を選べなくなり、
衝動的な行動が多くなるとグループはみている。

 セロトニンは政治家に与えてほしくなるような物質ですね。
フレーレン

サッカボール状の分子のフラーレン。いろんな特性があり、かなり注目されている材料ですね。詳しい特性については他に譲るとして、今回はフラーレンの中に水素分子を効率良く閉じこめる技術の開発の話を紹介したいと思います。

最近の研究ではフラーレンの中に,分子や原子を閉じこめると,磁気共鳴映像や分子エレクトロニクスなどのさまざまな分野で応用が期待され,注目されています。これまで,フラーレンの中に分子を閉じこめる方法として,高温や高圧力といった物理的手法が試みられてきたんですが、しかしその効率は悪いというのが現状でした。


 それを京都大学の小松博士らは,化学的手法を組み合わせることで,フラーレンの中に水素分子を効率よく閉じこめることに成功しました。

まず博士らは,化学反応によりフラーレンに穴を開け、その後,高温高圧状態で水素分子1個を閉じこめ,さらに化学反応させて,穴をふさいぐという、まさに外科手術をするのと同じような手法でこの成果をあげました。
 その封入効率は,61%まで達するというかなりの効率の良い手法となっています。

この技術でまたフラーレンが注目を集めそうですね。
氷

今回は氷の話で、分野としては有機ではなくなるのですが、
おもしろそうなトピックがあったので紹介したいとおもいます。

普段、身近な物資な水に圧力をかけて温度を上げていくと,氷に変化するというなんとも信じられない研究結果です。

地球や惑星の内部は,きわめて高い温度と圧力だと考えられて、このような状態では,常識なんですが、通常の物質はとけた液体の状態で存在するといわれてきました。しかしそれが最近の研究で,きわめて高い温度と圧力では,水は液体ではなく複雑な様相を示すことがわかってきました。


 アメリカ,カリフォルニア大学のゴンチャロフ博士らは,水にレーザーを照射し温度を絶対温度1000Kまで上げた状態で水をゆっくりと圧縮した。すると大気圧の約50万倍の圧力で,一部が突然固化しはじめ,熱い氷と水の両方が存在する状態になったという結果になったらしいです。


 計算によると,このような状態では,水分子中の酸素原子は動かないが,水素原子がジャンプするように動き回るようになり,電気を通すことが可能になるらしい。海王星や天王星の内部の強い磁場が,このような熱い氷を閉じこめている可能性があると考えらています。
オキシトシン

この巨大な物質はオキシトシンという物質です。今回はこのオキシトシンがヒトの信用に関与しているのではないかという話です。


信用は人間関係において最も重要な要素のひとつですよね。しかしその生物学的基盤についてはほとんどわかっていませんでした。

スイス,チューリッヒ大学のコスフェルド博士らは,「オキシトシン」という物質が人どうしの信用を高めるはたらきをもつことを明らかにしました。試験内容は以下です。

博士らは,投資者が受託者に掛金をあずけ,受託者がそれを元手にもうけた金の一部を投資者に返還する「信用ゲーム」を被験者に行った。
 鼻腔内にオキシトシンを投与された投資者は,そうでない場合と比べ,あずける金額が大きかった。しかし受託者が存在せず,投資者への返還金額が無作為に決められる「リスクゲーム」を行ったところ,オキシトシンを投与してもあずける金額はふえなかった。すなわちオキシトシンは,リスクをさけようとする性質を克服するのではなく,相手を信用したことにより生じる社会的リスクを受け入れるように作用する、という結論になります。

ヒトの信用みたいな精神的なことが、物質に支配されてると思うと、不思議ですよね。
カーボンアンオチューブ

今回は注目を集めているカーボンナノチューブの話題です。

カーボンナノチューブは,炭素原子が直径数ナノメートル(ナノは10億分の1)の筒状に配列した物質であり,半導体にも金属にもなる物質として注目されています。

カーボンナノチューブの代表的な作り方(合成方法)には3つあります。それは、アーク放電法、レーザー蒸発法、化学的気相成長法(CVD法)です。カーボンナノチューブは、アーク放電法でできたススの中から発見されましたので、アーク放電法が最初の方法です。その後、レーザー蒸発法、化学的気相成長法 (CVD法)が開発されました。しかし、どれも一長一短があり、1日かかってもほんのわずかしか作れないとか、製造コストが非常に高いなどの問題があります。


 中国,東北師範大学のカン博士らは,草原に生えているような草からカーボンナノチューブを合成することにはじめて成功しました。

博士らは,草を酸素と反応させながら,最高600度C程度の温度まで上げて熱処理したところ,カーボンナノチューブを合成することができたらしいです。草の茎や葉脈には食物繊維が多く含まれていることが,ナノチューブ合成を可能にしたらしい。
 
今回成功した合成法は,環境にやさしく安価なため,今後の普及が期待されます。
プラスチック

石油の高騰が問題になっている現在、歓迎すべき触媒が発見されました。

デンプンや糖など,植物からとれる炭水化物をプラスチック原料にできれば,石油資源を節約することができます。

たとえば,糖の一種であるフルクトース(果糖)は,プラスチック素材として広く利用されているヒドロキシメチルフルフラル(HMF)にできます。ただし,今までは一度に果糖の10%しかHMFにできず,効率が悪く、また,同時にできる副産物を取り除くため,大量のエネルギーや薬品が必要だったという実用化には厳しい状況でした。


 アメリカ,界面触媒研究所のチャオ博士らは,高い効率で糖をHMFにかえる触媒をいくつも発見しました。触媒とは,まぜるだけで化学反応を速める物質で、とくにクロム(II)塩化物は,ブドウ糖をHMFにかえる反応だけを速めることで,ブドウ糖の約70%をHMFにできるらしい。また,わずかにできた副産物も簡単に取り除くことができるらしいです。
 

この触媒の発見により,大規模な実用化が期待できると期待されています。
グラフェン
ここ数年、科学者の間では「グラフェン(graphene)」という素材がホットです。

グラフェンは、炭素原子でできた薄いガーゼのような素材で、炭素一つ一つが平面にきれいにならんだものですから、もちろん厚さが原子1個分しかありません。そして、その高い電子移動特性により、半導体を作るときの材料であるシリコンに代わる物質として期待されています。

特性としてグラフェンはどうも、強度においてもあらゆる素材の中で一番だということです。
その他にも、ナノデバイス特有の1/f雑音を大幅に抑制できる,負の屈折率を示す,グラフェン上の電子はあたかも質量がゼロであるかのように振舞う,といった特性があることが報告されています。

グラフェンの利用
左側の図はグラフェンを2枚重ね合わせてトランジスタを試作したところ,ナノデバイス特有の1/f雑音を大幅に抑制できることを示した図です。

右側は 富士通研究所の仕事ですが、基板に対して垂直方向にそろって成長した多層カーボン・ナノチューブ上に,数層から数十層のグラフェンが自己組織的に形成された新しい複合構造体を自己組織的に形成させることに成功した図です。

カーボンナノチューブやフラーレンの他に、また新たなすごい物質として今すごく注目を集めています。



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