生命科学者のための電子スピン共鳴入門

はじめに

第 1 章　ESR の基礎知識
　1.1　ESR 装置の誕生と歴史
　1.2　磁気共鳴と量子力学
　　1.2.1　物質の性質
　　1.2.2　エネルギー準位と電子数
　　1.2.3　電子のエネルギー準位
　　1.2.4　理論の解釈に必要な物理量と単位
　1.3　磁気共鳴の原理
　　1.3.1　電子と核の自転と磁気モーメント
　　1.3.2　原子と分子の自転と磁気モーメント
　　1.3.3　ゼーマンエネルギー
　　1.3.4　共鳴現象（電子スピン共鳴）
　　1.3.5　飽和と緩和
　　1.3.6　縦緩和時間 T1
　　1.3.7　横緩和時間 T2
　　1.3.8　緩和時間と線幅

第 2 章　ESR 測定で得られる情報
　2.1　g 値とは
　2.2　超微細分裂定数
　2.3　線幅と線形
　2.4　横緩和時間 T1 と縦緩和時間 T2
　2.5　超微細分裂定数と信号強度比
　2.6　フリーラジカルの定量
　2.7　フリーラジカルの構造と電子密度の関係
　2.8　特殊な ESR パラメータ（異方性パラメータ）
　2.9　励起状態の ESR スペクトルから求まるゼロ磁場分裂定数 D と E

第 3 章　装置の使い方
　3.1　ESR 装置を動かすための基礎知識
　　3.1.1　ESR 装置の特徴
　　3.1.2　試料と試料管の選択法
　　3.1.3　組織中の常磁性金属イオンを測定する場合のサンプリング
　3.2　ESR の測定手順
　　3.2.1　装置の情報
　　3.2.2　測定の最適化
　　3.2.3　ESR 装置の性能の基準と選択，注意
　　3.2.4　測定条件（温度）
　　3.2.5　ESR 装置の作動の確認
　3.3　ESR の測定条件の設定
　　3.3.1　磁場
　　3.3.2　マイクロ波の出力
　3.4　ESR のスペクトルシミュレーション
　　3.4.1　等方性シミュレーションの手順
　　3.4.2　異方性シミュレーションの手順

第 4 章　生命科学分野への応用方法
　4.1　ESR 装置を生物研究に使ってみたいのですが，何から始めたらよいでしょうか？
　4.2　生命科学の分野で ESR はどのように応用され，何を明らかにするのですか？
　4.3　生体内で生成する活性酸素・活性窒素・フリーラジカルと酵素やタンパク質，疾患との関係はどのようになっていますか？
　4.4　活性酸素・活性窒素・フリーラジカルの生成法について教えてください
　4.5　組織や細胞中の活性酸素・活性窒素・フリーラジカルを測定したいのですが，どのような測定ができるのですか？
　4.6　不対電子，フリーラジカル，常磁性金属イオンの違いについて教えてください
　4.7　生体内のどこに，フリーラジカルが存在するかを知りたいのですが？
　4.8　生体試料中に，どのくらいの濃度の不対電子（フリーラジカル/常磁性金属イオン）があれば ESR スペクトルは観測されるのですか？
　4.9　ESR 装置を金属酵素の反応系に応用する方法を知りたいのですが
　4.10　遺伝子（核酸と核タンパク質）と活性酸素・活性窒素・フリーラジカルの関係について知りたいのですが？
　4.11　がんなど異常組織や炎症組織にフリーラジカルが多いといわれているのは確かですか？
　4.12　生体内で比較的安定なフリーラジカルは存在しますか？
　4.13　生物（動物や植物）を生きたまま測定する専用装置，ESR 画像装置があると聞いていますが，何が測定できるのですか？
　4.14　生体試料である細胞や組織，血液，体液を測定するには，どのような準備をすればいいですか？
　4.15　放射線照射で生成するフリーラジカルはどのようなものですか？
　4.16　生体中の酸化還元平衡はどのように制御されているのですか？
　4.17　酸化還元平衡に関与する酵素やタンパク質について知りたいのですが？
　4.18　生体内の免疫機構に ESR を応用したいのですが？
　4.19　活性酸素・活性窒素以外の生体関連フリーラジカルは測定されていますか？
　4.20　寿命の短い生体関連ラジカルはどのように ESR で測定するのですか？
　4.21　迅速流通法ではどのようなラジカルが測定できるのですか？

第 5 章　ESR 装置の基礎知識
　5.1　ESR 装置の種類について知りたいのですが．また，画像装置との違いは何ですか？
　5.2　分光 ESR 装置の選び方について教えてください
　5.3　分光 ESR（X バンド）装置の性能と特徴を知りたいのですが？
　5.4　ESR 装置を入手しようとする場合，どのようなことに注意すればいいですか？
　5.5　最近の ESR 装置は，昔の ESR 装置と何が変わったのですか？
　5.6　1～3 章の説明で ESR の基本は理解できましたが，装置内部で何が行われているのですか？
　5.7　ESR を構成しているユニットの特徴と役割などについて教えてください
　5.8　分光 ESR 装置の種類と特徴を教えてください

第 6 章　スピントラッピング法，スピン酸化法
　6.1　スピントラッピング法の原理と特徴について知りたいのですが？
　6.2　スピントラップ剤の特性，用途などについて教えてください
　6.3　スピントラッピング法の生体応用について知りたいのですが？
　6.4　最初に活性酸素の測定に利用されたのは，いつごろですか？
　6.5　活性酸素や活性窒素の定量方法を教えてください
　6.6　スピントラッピング法による速度論的な解析について知りたいのですが？
　6.7　スピンアダクトの解析について教えてください
　6.8　細胞から生成している活性酸素の測定には，どのように応用するのですか？
　6.9　野菜や果物のスーパーオキシド消去活性の測定方法について教えてください
　6.10　スピントラッピング法による活性窒素の測定法はありますか？
　6.11　スピンプローブ法による生きた細胞でのカタラーゼ活性の測定法を教えてください
　6.12　スピン酸化法を用いると一重項酸素が測定できるのですか?
　6.13　スピン酸化法と酵素免疫反応を組み合わせるとどうなりますか？

第 7 章　スピンラベル法
　7.1　スピンラベル法とは，いつごろ，どこで考案されたのですか，またどのような応用法があるのですか？
　7.2　スピンラベル法の応用・利用について詳しいことが知りたいのですが
　7.3　スピンラベル法とスピンプローブ法の違いについて知りたいのですが？
　7.4　スピンラベル剤としての要素は何ですか?
　7.5　スピンラベル法によるスペクトルの解析方法を教えてください

第 8 章　金属錯体の ESR
　8.1　常磁性金属イオンについて知りたいのですが？
　8.2　金属イオンの酸化状態と d 電子配置はどうなってますか？
　8.3　金属イオンの ESR スペクトルの解析について知りたいのですが？
　8.4　ESR 情報（ESR パラメータ）は，どのようにして求められるのですか？
　8.5　生体関連物質の ESR スペクトル測定の実際はどうするのですか？

第 9 章　ESR 画像装置
　9.1　生きたままの動物でも測定できますか?
　9.2　小動物といっても，どの程度の大きさの動物が測定できるのですか．また，体内のどこまで測定できるのですか？
　9.3　生体内で安定に存在するフリーラジカルの濃度は，0.1?0.01 μmol L-1 であるため，画像装置で直接測定をするのは難しいといわれていますが本当ですか？
　9.4　画像装置を用いた研究はどのような発展性を持っていますか？
　9.5　新しい画像技術の開発の現状を教えてください

第 10 章　ESR 測定を初めて行う人のために
　10.1　ESR 装置で何が測定できるのですか？
　10.2　組織や細胞中のフリーラジカルや活性酸素，活性窒素を測定したいのですが，測定可能ですか？
　10.3　生物（動物や植物）を生きたまま測定する専用装置，ESR 画像装置（ESR-imaging）があると聞いていますが，何が測定できるのですか？
　10.4　肝臓や腎臓，心臓，脳などの組織切片や各臓器に関係する培養細胞などを ESR 装置で測定したいと考えているのですが？
　10.5　身近にある試料で ESR 測定をしてみたいのですが，何を測定すればいいですか？
　10.6　メラニンのフリーラジカル生成と日焼けとの関係を調べるために皮膚の ESR 測定をしたいのですが，どうすればいいですか？
　10.7　組織を測定する上で，ESR 装置とほかの分光計をうまく使いこなすにはどのようにしたらよいでしょうか？測定や使い方の違いを教えてください
　10.8　一重項酸素の直接測定について知りたいのですが？

おわりに

文献・参考書