一般財団法人材料科学技術振興財団　MSTの製品・サービス一覧

虫歯治療においては、「う窩」に詰める充填剤を歯質と一体化するため接着材が用いられます。接着材には歯との強固な接着力と、治療後長期にわたって口腔内に発生する酸や熱などに耐久していく性能が求められており、接着界面の観察は評価･検討のための有効な手段です。FIB加工技術を使用した作製法を用いることにより、従来のダイアモンドナイフを用いた超薄切片では得られなかった有効な成果を得ることができましたので紹介します。

マウス脛骨の成分分布を評価するため、脛骨の切片を作成しTOF-SIMSによるイメージング分析を行いました。マウス由来成分であるK・Ca・リン酸Ca・リン脂質の分布が確認できました。 TOF-SIMSは成分を分子イオンの質量から同定するため、蛍光物質などの標識が不要なことから、標識物質の影響なく分布の評価が行えます。医薬品の動態解析やDDS（Drug Delivery System）研究など、臓器中の薬剤分布イメージングに応用が可能です。

市販されている錠剤タイプの頭痛薬に含まれる成分とその分布評価を目的として、錠剤の断面をTOFSIMSにより質量イメージング分析を行いました。制酸剤由来であるAl、Mgと有効成分のアセチルサリチル酸が、2つの領域に分かれていることがわかりました。また、過酷試験として錠剤を4週間に渡り温度50℃、湿度75%の環境に置くことで、成分が変化した様子を評価しました。製剤処方研究・安定性評価の可視化に有効です。 測定法：TOF-SIMS 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品 分析目的：組成評価・同定・組成分布評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

試料濃縮針はバイアル瓶やサンプリングバッグ中の揮発性成分を吸引して、針内部を通過する揮発性成分を吸着媒体に吸着させることで濃縮し、GC/MSに導入するためのデバイスです。「有機溶媒用」や「脂肪酸用」、「アミン用」などの吸着媒体があり、着目成分によって使い分けます。揮発性成分の分析に用いられるヘッドスペース法では感度を得るために加熱して分析することが一般的ですが、試料濃縮針を用いた分析では加熱する必要は無く、常温で揮発する成分のみをGC/MS分析に供することができます。

LC/MSのイオン化法はESI（エレクトロスプレーイオン化法）が一般的に用いられます。 ESIでは低極性成分がイオン化できない場合、高感度に検出できるイオン化法として、APCI（大気圧化学イオン化法）があります。 着目成分に応じて最適なイオン化法を選択することが、目的に沿ったデータを取得する上で重要です。

透過電子顕微鏡での電子回折法は、試料への電子線の入射の仕方によって3つに分類されます。それぞれの特徴とデータ例を示します。評価対象物のサイズや分析目的に応じて、適切な手法を選択する必要があります。

XPS分析ではX線照射により得られた光電子のエネルギーを観測することにより、物質表面の結合状態評価を行います。金属元素が酸化状態にあるかどうかの評価はもちろん、酸化によるエネルギーシフト（ケミカルシフト）が大きい元素では、複数の価数の存在、及び存在割合についての評価も可能となります。以下に、複数価数評価可能な主な金属元素と酸化物を示します。

XPS分析では評価に使用する光電子ピーク*以外に、他軌道からの光電子ピークや、X線励起のAugerピーク等も検出されます。元素の組み合わせによっては、これらのサブピークが目的のピークに重なって評価を妨害することがあります。 *通常、最外殻に近い内殻準位から放出された、強度の高い光電子ピークを使用します。 XPS分析の定量計算では、このような妨害ピークについて、主として以下の2方法による除去計算を行っています。 1.感度係数比を用いた除去 2.波形分離を用いた除去

HF（フッ化水素）は、SiO2のウェットエッチング処理等で広く用いられており、半導体製造プロセスにおいて非常に重要な役割を果たします。しかし、一方で皮膚に触れてしまうと浸透し、骨を侵してしまうため非常に危険な薬品であり取り扱いには注意が必要です。 このHFによる骨の侵食は、アパタイトとして骨中に存在するCaとHFが反応することでCaF2が生成してしまうことによるものです。この反応の変化をラマン分析で評価した事例を紹介します。

大気に暴露すると変質してしまうリチウムイオン二次電池材料や、加工・観察時の熱で変質する有機系材料等の試料は、通常の環境下でTEMを用いて構造を観察することは困難です。 弊団では雰囲気制御によって大気暴露を抑え、更に冷却して加工・観察・分析を行うシステムを整備しておりますので、試料本来の構造を保ったままTEM薄片試料を作製し、観察・分析することが可能です。

大気に暴露すると変質してしまうリチウムイオン二次電池材料や、加工・観察時の熱で変質する有機系材料等の試料は、TEM・SEMを用いて本来の構造を観察することが困難でした。 大気暴露することなく（雰囲気制御）FIB付き高分解能SEM装置で観察することで、粒子や電解質等の本来の状態を知ることが出来ます。また冷却にも対応しており、熱による変質も抑えることが可能です。

窒素化合物を含む試料をGCで分析する際にMS（質量分析計）とNPD（窒素リン検出器）を同時測定することによりMSではピークとして現れない成分をNPDで検出し、その保持時間からMSスペクトルを取得して成分を定性することが可能です。本事例では含窒素化合物であるトリメチルアミンが微量に含まれる試料をGC/MS/NPDで測定しました。MSではベースラインに埋もれていたピークがNPDで確認されたため、同一保持時間のマススペクトルからトリメチルアミンを定性することができました。

生体や食品中には脂肪酸組成の異なる複数のトリグリセリドが含まれています。 総脂肪酸の分析ではトリグリセリドをグリセリンと脂肪酸に分解して測定を行いますが、トリグリセリドの状態における脂肪酸の組み合わせの情報は失われてしまいます。ここでは食品中のトリグリセリドをGC/MSで直接分析することで、どのような脂肪酸組成を持ったトリグリセリドが含まれているか分析した事例を示します。

チタンテトラアルコキシドは、香月・シャープレス不斉エポキシ化に欠かせない試薬であり、大気下では酸化の影響を受けます。 今回、チタンテトラアルコキシド（チタンテトライソプロポキシド）について、雰囲気制御下と大気暴露後において、どのように変化するかTOF-SIMSを用いて調べた事例を示します。 MSTでは雰囲気制御により、大気酸化の影響を受けずに錯体の評価が可能です。 測定法：TOF-SIMS 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・化粧品・日用品 分析目的：劣化調査・信頼性評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

ペプチドをLC/MS/MSで測定すると特徴的なフラグメントイオンが得られ、ペプチドを構成するアミノ酸の配列を解析することができます。また、ペプチドをLCによって分離して分析するため、複数のペプチドを含む試料や不純物ペプチドを含む試料であっても配列の解析が可能です。 ここでは低分子ペプチドをLC/MS/MSで分析し、アミノ酸配列の推定を行った事例を紹介します。

本資料では、マウスの脳・心臓・肝臓・腎臓・歯の組織についてそれぞれ断面切片を作製し、TOF-SIMSでイメージングしました。イメージング領域は約10μm～数cmオーダーまで可能で、着目に合わせて分解能良く分析することができます。生体の各器官に合わせて切片作製を行い、成分をイメージングすることが可能です。また、薬物動態研究や医薬品の研究開発において、生体材料中に投与した成分の分布状態の可視化にも有効です。 測定法：TOF-SIMS 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品 分析目的：組成分布評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

タンパク質の組成解析では、電気泳動後に目的のタンパク質のみを調べる方法もありますが、本資料ではタンパク質を網羅的に調べる「ショットガン解析」についてご紹介します。 ショットガン解析ではLC/MS/MS測定を用いてタンパク質の分離及び、質量情報の取得を行った後、データベース検索を行うことで溶液中に含まれるタンパク質を網羅的に調べることができます。

GPC（Gel Permeation Chromatography：ゲル浸透クロマトグラフィー）はHPLCの分離モードの一つで、高分子化合物の分子量などを評価する手法です。 一度の分析で数平均分子量（Mn）、重量平均分子量（Mw）、分散度（Mw/Mn）を求めることができ、分布の様子を比較することも可能です。SEC（Size Exclusion Chromatography：サイズ排除クロマトグラフィー）とも呼ばれます。

医薬品・化粧品の有効性・安全性試験において、近年動物実験代替法の開発が進められており、中でも三次元培養皮膚による試験方法が注目されています。本事例では、化粧品（ローション剤）の経皮吸収試験を実施した三次元培養ヒト皮膚を、AFM（原子間力顕微鏡法）で測定しました。皮膚表面の微小形状を視覚的に評価でき、また、任意の箇所の粗さを数値データで評価することも可能です。大気条件下で測定することにより、真空条件下での試料変質を抑えた観察が可能です。

医薬品・化粧品の有効性・安全性試験において、近年動物実験代替法の開発が進められており、中でも三次元培養ヒト皮膚による試験方法が注目されています。 そこで本事例ではフランツセルを用いてインドメタシンの透過試験を行い、同一の皮膚試料に対してTOF-SIMSとLC/MS/MS測定を行いました。LC/MS/MSでは皮膚中濃度・皮膚透過量の定量をTOF-SIMSでは皮膚内の成分分布評価を行いました。 測定法：TOF-SIMS・LC/MS・クライオ加工・切削 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・化粧品 分析目的：組成分布評価・安全性試験 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

TDSは昇温と共に脱離する無機ガス・有機ガスについて、脱離の温度依存性も評価可能です。そのため、試料のベーク温度による脱ガスの評価に有効です。 レジスト膜について50℃ベーク、200℃ベークを行い、それぞれについてTDS分析を行った結果を示します。「50℃ベーク後」に検出された200℃までの脱ガスピークが、「200℃ベーク後」では検出されていないことが確認できました。

TDSは高真空中（1E-7 Pa）で試料を昇温し、試料から脱離するガスを質量分析計を用いて調査する手法です。真空装置であるため有機物の多量の脱離を嫌いますが、試料量を調整することによりTDSで評価が可能です。 レジスト膜についてTDS分析を実施した例を以下に示します。有機物、水、H2S、SO2などレジスト膜起因の脱ガスが検出されました。また成分により、脱離の温度が異なることが分かりました。

リチウムイオン二次電池で使用される黒鉛負極粒子を塗布したシートを、TOF-SIMSにて分析した事例をご紹介します。一粒の粉体の表面にグラファイトとPVDFが分布している様子が確認できました。 飛行時間型二次イオン質量分析法（TOF-SIMS）は、二次イオンのマススペクトルから表面の有機物・無機物の定性・イメージに適した手法です。分解能よく分析することが可能なため、微小異物やしみなどの分布評価に有効です。 測定法：TOF-SIMS 製品分野：二次電池 分析目的：組成分布評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

高感度LC-MS（Q-TOF型）を用いることにより、生体試料中における代謝物のような低濃度成分の定性分析が可能です。生体内で付加や抱合などの代謝を受けた成分の検索や、経時変化や個体差の調査を目的とした試料間比較を行うことができます。高濃度カテキン飲料を摂取後に採尿し、カテキンの代謝を調査したところ、未変化体のカテキンと、代謝物のカテキン-グルクロン酸抱合体が確認されました。8人の尿中カテキン及び代謝物について、摂取後0.5～8時間の排泄量をプロットし、比較を行いました。

躁病や双極性障害の治療に広く使用される炭酸リチウムは、リチウム中毒を防ぐため、適正な血中濃度を保って治療が行われなければなりません。そのため、定期的な血中濃度の測定（治療薬物モニタリング：TDM）が求められています。 ICP-MS （誘導結合プラズマ質量分析）法による分析では治療域未満の濃度から中毒域まで広範囲での血中のLi濃度の定量が可能です。

有機酸は酸性の有機化合物の総称です。酸味成分のクエン酸や旨み成分のイノシン酸といった食品中に含まれる成分のほか、化粧品や医薬品、工業分野においては原材料や添加剤等に用いられ、幅広い用途で使用されています。本資料では、HPLC法による有機酸12成分の一斉分析と清涼飲料水の分析事例について紹介します。カラムにて各成分を分離後、発色液（BTB液）と作用させ検出することにより、夾雑成分の影響を受けずに選択的に分析が可能です。液体試料だけでなく、固体からの抽出液中の有機酸を一斉に定性・定量分析することが可能です。

ヘアカラーや紫外線、加齢などの影響によりダメージを受けた毛髪は構造変化が起こっており、これらの構造変化を計測することはヘアケア製品の研究開発に重要です。 本事例では、X線CTを用いて毛髪の構造を観察しました。さらに、得られたCT断面像を画像解析することで、コルテックス部分の空隙体積、キューティクル間隔をヒストグラム化しました。このように、X線CTと画像解析を組み合わせることで、毛髪の三次元構造を定量的に評価することが可能です。 測定法： X線CT、計算科学・AI・データ解析 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・化粧品 分析目的：形状評価・構造評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

3種類の乳酸菌を混合させた試料をSEM観察し、得られた画像から深層学習を用いて種類ごとに乳酸菌を抽出しました。さらに、データ解析を行い、乳酸菌の形状をもとに細胞周期上の存在比を求めました。 測定法：SEM、計算科学・AI・データ解析 製品分野：バイオテクノロジ、医薬品、日用品、化粧品、食品 分析目的：形状評価、製品調査 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

飽和移動差(STD : Saturation Transfer Difference) NMRは、タンパク質と相互作用を示す低分子化合物を識別するNMRの分析法の一種で、薬剤のスクリーニング等に大きな威力を発揮します。本資料では、実際にSTD-NMR測定を用いて複数の化合物群より特定のタンパク質と相互作用を示す化合物を同定した事例を紹介します。 測定法：核磁気共鳴分光法(NMR) 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・化粧品・食品 分析目的：スクリーニング、ドラッグデザイン、相互作用評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

核磁気共鳴分光法(NMR)は、有機物をはじめとした様々な化合物を対象として、分子構造や分子間相互作用、分子の運動性などの多様な情報を得ることができる分析手法です。本資料では超低温プローブを用いることで、汎用的な室温プローブに比べてより高感度な測定を行った事例を紹介します。

高分子には、温度や湿度・溶媒等の環境によって形状が変化する素材があり、評価する際の環境条件を変化させることで物性の知見を深めることができます。 今回は生分解性プラスチックで知られているポリカプロラクトン(PCL)を用いて加熱・冷却実験を行いました。ポリカプロラクトンは融点が約60℃であり、加熱により結晶状態からアモルファス状態へと変化する様子を、また冷却により再結晶化する様子を連続測定により動画観察いたしました。 測定法：AFM 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・日用品・食品 分析目的：形状評価 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

ナイアシン誘導体の一種であるNMNは、長寿遺伝子とも呼ばれるサーチュイン遺伝子の働きに関与することが知られており、近年注目されている成分です。本資料ではNMRを用いて市販のカプセル剤のNMN含有量を標品を用いずに絶対定量した事例を紹介します。 測定法：NMR 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・化粧品・食品 分析目的：不純物評価・製品調査・安全性試験 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

TOF-SIMSおよびMALDI-MSはいずれもイメージング質量分析（IMS：Imaging Mass Spectrometry）が可能な手法で、得意とする成分や質量、空間分解能が異なります。TOF-SIMSでは低質量成分を得意とし、高い面分解能でイメージングが可能です。一方、MALDI-MSでは高質量成分を得意とし、イメージングが可能な脂質の種類が豊富です。ここではマウス精巣中における脂質のイメージング質量分析の結果を例に、TOF-SIMSとMALDI-MSで測定した事例を紹介します。

LDI（レーザー脱離イオン化法）とは、紫外レーザーのエネルギーのみを利用して分子を昇華・イオン化させる方法です。一方のMALDI(マトリックス支援レーザー脱離イオン化法)はマトリックスと混合した試料に紫外レーザーを当てることで分子を昇華・イオン化させる方法です。

本手法では、塩基の質量の違いをMALDI-TOF-MSで分析し、DNA塩基配列を決定します。これにより SNP（一塩基多型）やINDEL（挿入/欠失）、CNV（コピー数多型）等を検出することが可能です。 一度に解析できる検体数や検出可能な遺伝子数が多いことが特徴です。 ? マルチプレックスPCRとMALDI-TOF-MSにより、最大で40種の変異箇所の同時解析が可能 ? 塩基（A/T/G/C）の検出に特化した質量分析が可能 ? 目的別に検出可能な標的遺伝子が予めデザインされている解析ツールを多数保有 ? 解析ツールのオリジナルデザインも可能

NMN（β-ニコチンアミドモノヌクレオチド）は長寿遺伝子とも呼ばれるサーチュイン遺伝子の働きに関与することが知られており、近年注目されている成分です。本資料ではNMNを対象として、水中での加熱処理による1H-NMRスペクトルの推移をモニタリングし、熱によるNMNの分解・変化について分析した事例を紹介します。 測定法：NMR 製品分野：バイオテクノロジ・医薬品・化粧品・食品 分析目的：組成評価・同定・不純物評価・劣化調査 詳しくは資料をダウンロード、またはお問い合わせください。

本手法は、MALDI-TOF-MSの質量分析を利用した遺伝子解析法であり、一度の測定で複数のSNP箇所の解析が可能です。最大40か所のSNPを、190サンプル同時に測定できます。 分析全体の流れとしては下記フローに準じて実施します。標的のSNP領域の質量ピークが重ならずに増幅するように設計したプライマーと、各SNP箇所の一塩基のみ伸長するように設計したプライマーを用いて、DNA断片に質量の違いを生じさせ、検出された質量ピークから塩基を決定します。

生理活性化合物の中には、タンパク質を標的として作用する化合物が数多く存在します。そのため、低分子化合物とタンパク質間の相互作用について構造的な知見を得ることは薬剤の開発にとって非常に重要です。 本資料では、NMRと分子動力学計算を用いて溶液中におけるL-トリプトファンとウシ血清アルブミン（BSA）の相互作用を解析した事例を紹介します。

リアルタイムPCR法とは、PCR反応によるDNA断片の増幅を1サイクルごとに蛍光シグナルとして検出する方法です。リアルタイムPCR法のうちプローブ法を利用するSNP（※）解析を紹介します。 レポーター（蛍光色素）とクエンチャー（消光物質）を標識した特異的な塩基配列（プローブ）を用いて、下に示す1）～3）の3つのステップを繰り返します。塩基によって異なるレポーターを用いることで、蛍光強度からSNPの塩基を判別します。 各ステップでの反応 1） 熱変性 　　DNAを二本鎖から一本鎖にする 2） アニーリングとハイブリダイゼーション 　　プライマーとプローブがそれぞれ特異的に一本鎖DNAに結合する 3） 伸長反応 　　プライマーによる伸長反応によってプローブが分解され、クエンチャーからレポーターが遊離することで蛍光を発する ※Single Nucleotide Polymorphism：一塩基多型

SNP（Single Nucleotide Polymorphism：一塩基多型）は、DNAの配列において、個体間で一塩基異なっている部分を指します。SNPによって体質などに異なる特徴が生じるとされており、薬剤応答性にも関係することがわかってきていることから、SNP解析はオーダーメイド医療への応用が期待されています。 本資料では、SNP解析法の中でもリアルタイムPCR法とマスアレイ法の特徴を紹介します。調べたいSNP箇所やSNP数、出現頻度などに合わせて手法を使い分けることが有効です。

引張り試験 試料を引張る方向に応力を印加した状態でX線CT測定をすることが可能です。 圧縮試験 試料を圧縮する方向に圧力を印加した状態でX線CT測定をすることが可能です。 温度調節 ステージの温度を調節した状態でX線CT測定をすることが可能です。

代表的な固体試料表面の質量分析法であるTOF-SIMSとMALDI-MSでは、ともに定性分析やイメージン グ分析が可能です。ハードイオン化法を利用するTOF-SIMSでは、質量が数百までの無機・有機成分を 高感度に検出できます。一方、ソフトイオン化法を利用するMALDI-MSでは、数千～数万の高分子を検 出できます。また、照射ビームの径に依存してイメージの空間分解能も異なります。

NMRは通常、磁場の安定性確保などを理由に磁場調整を重水素化溶媒の2H（：D）核の共鳴信号を用いて行いますが、1H核の共鳴信号を用いて行うことにより、軽溶媒（：通常の溶媒）でも測定を行うことが可能です（No-D測定法）。 No-D測定法が有効な測定は次の通りです。 ・軽溶媒との相互作用を評価する測定（例：軽溶媒での劣化調査） ・重水素化溶媒を用いることができない試料の測定（例：タンパク質など生化学分野の試料の測定） ・揮発しやすい成分を含む試料の測定 ・溶解できる重水素化溶媒がない試料の測定

皮膚切片を作成し、凍結乾燥させたサンプルについて、生体由来成分の分布をTOF-SIMSで評価しました。TOF-SIMSでは成分を分子イオンの質量から同定するため、蛍光物質などの標識が不要であり、標識物質の影響なく分布を評価することが可能です。マッピングの結果から、天然保湿因子(NMF)であるアルギニンや、細胞間脂質として水分を保持する働きをもつコレステロールが角質層に偏在していることが確認できました。同様にして薬剤塗布時の浸透状態を評価する際にも有効な手法です。

本資料では、リチウムイオン二次電池の正極活物質として利用されているLi(Ni、Mn、Co)O2の粉末X線回折データに対するリートベルト解析事例を紹介します。 シミュレーションによって実測の粉末X線回折データを再現するような結晶構造モデルを求めることで、格子定数・各サイトの占有率・カチオンミキシングの割合などの結晶構造パラメーターを精密に算出することが可能であり、これらを基に材料物性を考察することができます。