研究室・教員紹介

 

複合工業化学第一研究室(橋詰研)

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生体のシステムを応用したハイブリッド材料の作製
有機物と無機物とからなるハイブリッド材料は、それぞれの素材の長所が融合されることで優れた機能を発揮します。人工的な材料に限らず、たとえば骨もコラーゲン(有機物)とアパタイト(無機物)とがナノレベルで複合化したハイブリッドです。当研究室では、生体が無機結晶を生成するプロセス(バイオミネラリゼーション)の原理を理解し、それに工夫を加えることで環境にやさしいハイブリッド材料作製法として利用しています。またゾル-ゲル法など他のウェットプロセスも積極的に取り入れ、従来不可能であった材料同士のハイブリッド化にもチャレンジしています。化学の知見を総動員し、ナノレベルでの材料設計に基づいた新しい有機−無機ハイブリッドの作製とそれらの医用材料などへの応用に取り組んでいます。

研究テーマ

 当研究室では自分の研究に対して責任を持つため、各自が異なる研究テーマに取り組んでいます。目的とする材料の設計・作製から構造・物性評価まですべて行い、研究としてまとめていきます。また国内外の学会や学術誌に自分の研究成果を発表することも目標としています。研究テーマの概要を以下に紹介します。

1.バイオミネラリゼーションの原理を利用した材料開発
 生体の無機イオン環境を模倣した水溶液中からの種々の材料表面へのアパタイトの析出について検討しています。アパタイト結晶の析出を促進するには何らかの「足場」が必要であり、当研究室ではその役割を果たす有機物として多糖やタンパク質、ペプチドなどの生体(高)分子や汎用合成高分子など、医用材料として期待される分子からなる材料を研究対象としています。有機物とアパタイトとの複合化を高効率で行うための表面処理法の開発、有機分子によるアパタイトの形態制御、などのテーマについて研究を進めています。また得られたハイブリッド材料の医用材料としての可能性についても評価を行います。

2.ウェットプロセスによるナノハイブリッド界面の作製
 バイオミネラリゼーションに倣った手法、金属アルコキシド溶液を利用したゾル-ゲル法など、ウェットプロセスによる手法を用いることで、種々の高分子の表面において無機物との複合化を行います。これはバルク(全体)の性質を保持しながらその最表面だけに新たな性質を付与するという、高分子材料の機能化の手法として期待されます。従来無機物との複合化が困難であった高分子材料について、それら表面にある「工夫」をすることで無機物との複合化を実現することを目指しています。

3.生物資源の構造材料としての機能化
 種々の生物が産生する多糖やタンパク質を構造材料として有効利用するため、それらをフィルムや繊維などの形態に成型加工する手法を開発します。得られる材料は100%天然由来であるため高い生体適合性をもち、医用材料に限らず化粧品や食品産業などへの応用も期待されます。また上記1の手法によりアパタイトとの複合化も可能であると考えられます。

 当研究室ではハイブリッド材料の作製において主に有機物側に焦点を当てています。分子の化学構造およびそれらによってもたらされる性質を頭に浮かべながら研究を進めていくことが要求されます。すなわち有機化学的な考え方は必須となります。また物理化学(特に分子間相互作用や界面の化学)、無機化学、生化学、などに関する基礎的な知識も必要です。ただし、これは上記の学問分野で好成績を修めていなければならない、という意味ではありません。不足している知識は研究を進めながら勉強していけば大丈夫です。研究のための勉強はなぜその知識が必要なのか明確ですから、今まで難しく感じていた学問も理解しやすくなると思います。
 一番大事なことは、このような研究分野に興味があるかどうか、です。「何となく面白そう」最初はそれで良いと思います。どの研究分野においてもそうですが、自分の研究テーマに対する興味(あるいは愛着)の大きさが困難に直面したときにそれを乗り切れるかどうかに大きく関わってきます。
当研究室の研究内容に少しでも興味をもった皆さん、ぜひ一緒に研究しましょう。より詳しい情報が欲しい方は当研究室のホームページをご覧ください。