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組織化する高分子の世界に挑戦!
−自然環境と生体物質の歴史に学ぶ−

金子研究室 KANEKO Laboratory
講師:桶葭 興資(Okeyoshi Kosuke)

E-mail:okeyoshijaist.ac.jp
[研究分野]
高分子科学、光化学、ソフトマター
[キーワード]
ゲル、ソフトマテリアルの幾何学、光機能材料、エネルギー 変換材料、バイオミメティクス

研究を始めるのに必要な知識・能力

高分子科学、物理化学、材料科学、光化学、ソフトマターの基礎知識や経験を持っていると望ましいでしょう。そして何より、チャレンジングスピリットを強く持っている人、好奇心の強い人、思考の持久力を高めたい人と研究を始めたいと考えています。

この研究で身につく能力

論理説明能力・解釈能力、科学的な仮説検証・立案力、高精度なディスカッション能力、発表能力、英語コミュニケーション力
学問分野:高分子科学、光化学、コロイド科学、界面化学、幾何学、非線形科学など

【就職先企業・職種】 化学メーカー、自動車関連、材料全般、食品関連、化粧品関連など

研究内容

 自然界を見渡すと、目に見えるレベルで綺麗なパターンがたくさんあります。たとえば生体組織は小さな分子から「自己組織化」 によって創り上げられています。これは、物質そのものにだけ由来している訳ではなく、外的な環境が強く作用した結果です。変化する環境に適応できるように生命が進化した結果、多様な空間 パターンやリズムが生まれています。
 一方、人工的に合成された分子から物理環境を制御してパターンを創り出す研究は歴史的に長くなされています。しかし、合成分子のままでは医療や工業的に材料化する上で困難を極め、生体組織の理解や自然との共生には幾つものハードルがあります。これに対して我々は直近の研究で、天然分子の多糖が自らパターンを再構築する現象を発見しました。ここで、「なぜ」「どのように」パターンをつくるのかを解明できれば、生体適合性と環境適応性を合わせ持つ材料設計技術を手に入れることができます。

1.DRY でWET な天然多糖の自己組織化

 天然から抽出された多糖は、どのようにcm スケールの幾何学パターンを生み出すのか、特に、乾燥環境下で多糖が見せる「空間認識」の法則性を検証しています。DRY でWET な非平衡環境下、ミクロにもマクロにも高分子が組織化して析出してきます。実際の生体組織が常に乾燥環境におかれながらもWETな体を維持していることを振り返ってみれば、陸上進出した生体高分子の進化を紐解く鍵があるはずです。

2.ソフトマテリアルのパターン制御

 生体高分子、合成高分子に関わらず多くのソフトマテリアルは、界面の応力制御によって形態の制御が可能です。ほんの小さな環境の違いや僅かな力学的エネルギー負荷によって、多様な構造や形態を見せます(自己集積、自己相似、フラクタルなど:図参照)。これを利用してDRY でWET な環境に適応した医療用材料の設計法を見出したいと考えています。
 これらを基に、「自然美の追求」によって現象の法則性を導くことが究極目標です。そして、生物がなぜパターンを創るようになったのか?自然科学の大命題に挑戦しています。

 

主な研究業績

  1. Emergence of polysaccharide membrane walls through macro-space partitioning via interfacial instability. Okeyoshi K, Okajima K M, Kaneko T, Scientific Reports 7, 5615 (2017).
  2. Effect of microtubules polymerization on photoinduced hydrogen generation. Okeyoshi K, Kawamura R, Yoshida R, Osada Y, Chemical Communications 51, 11607 (2015).
  3. Oxygen-generating gel systems induced by visible light. Okeyoshi K, Yoshida R, Advanced Functional Materials 20, 708 (2010).

使用装置

各種光学顕微鏡、偏光光学装置、分光光学装置、画像解析装置、 蛍光光学装置、電子顕微鏡

研究室の指導方針

社会の即戦力として活躍できるよう国際展開力を持つ人材になるための基本的マナー、考え方、物事の進め方を指導することから始めます。また週一回、個別議論の場を作り、定期的に研究成果をまとめて発表する機会も与えます。また、情報習得能力を培うために雑誌会における発表も重視しています。近年では多くの企業が英語を使う能力では無く「度胸」を持つ学生を欲しています。金子研ではその度胸を身につけられるよう留学生と気楽に接する機会を多く作ります。これにより本当の会話力が自然と身につきます。皆で楽しく成長していきましょう。 世界を驚かせるマテリアルづくりを目指して、一緒にチャレンジする仲間を求めています。熱いハートのみなさん、ぜひご連絡ください!

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