NAIST 奈良先端科学技術大学院大学 物質創成科学領域 ~光ナノサイエンス~

高分子設計化学研究室

准教授:安藤 剛

研究室URL:  http://mswebs.naist.jp/LABs/ando/index-j.html

私たちの生活を豊かにしてくれる新しい高分子材料を一緒に創造しましょう。

当研究室では、私たちの生活を支える、生活を豊かにしてくれる新しい高分子材料を創成します。そのために高分子合成反応の基本となる有機化学、高分子の性質を理解するための、物理学、物理化学の知識が必要です。

当研究室では、修士および博士後期課程における研究を通じ、社会に通用する自立した一人前の研究者、リーダーとして研究チームを牽引する研究者の養成を目指します。そのために、自主性、計画性、継続性を求め、それらを涵養する指導を行います。具体的には、担当する研究テーマに責任をもち、自ら研究計画、実験計画を立てながら遂行し、得られた結果に対して熟考し、論理的思考力、議論する能力を習得します。さらに、研究を遂行する過程において課題を発見し、それを解決できる能力を養います。

当研究室における研究活動を通じて、研究者として必要となる一般的な能力と高分子化学、バイオマテリアル分野における専門的な技術・研究能力を身につけてもらいます。具体的には、研究能力として、社会に求められている課題の背景を理解し、課題解決に必要な情報を収集する調査能力、それらに基づいた研究計画立案能力、計画に沿った研究遂行および進捗のマネージメント能力、得られた結果を分析し、論理的に解釈する能力、成果を聞き手に伝えるプレゼンテーション能力、科学技術論文等の執筆能力が磨かれます。また、高分子材料の創成課程で高分子合成化学、触媒化学、高分子物性評価、生体適合性等機能評価に関する基礎および実践的な知識、技術等のアカデミック、産業界共に通用する能力を習得します。

大学教員、研究機関の研究員、化学系企業、医療機器メーカー等

私たちの生活は様々な材料により支えられており、高分子材料は重要な役割を果たしています。私たちの生活をより快適、安心、安全にするためには新しい材料の開発は必要不可欠であり、当研究室においても新しい高分子材料の創成に向けて研究を進めています。高分子材料の特性は、その高分子を構成する繰り返し単位(モノマー)の構造のみならず、高分子の分子量、分子量分布、モノマー配列、末端基構造、分岐など、様々なパラメータに支配されます。当研究室では、モノマーおよび高分子の構造を設計し、精密に合成することで求められている機能、性質を満たす高分子材料を生み出しています。
(1)生物汚れ抑制コート剤
ほとんどの人工材料は生体成分と接触するとタンパク質吸着や細胞の接着などのいわゆる「生物汚れ」が起こり、医療用デバイスなどの機能低下を引き起こします。そのため、生体由来成分の付着を抑制する表面が強く求められています。これに対し、当研究室では多数の親水性ポリマー鎖と疎水性ポリマー鎖が一点に結合した特殊な形態を持つ「ヘテロアーム星型ポリマー」を開発しました。これを基材にコートした表面は水中でタンパク質の吸着を抑制し、その後に続く細胞、菌の接着を抑制します(図1)。このような生物汚れを抑制する表面は医療用途ばかりでなく、衛生分野や水処理分野、海洋分野など、非常に幅広い応用が期待されます。
また、共同研究も活発に行っており、ある種の疎水性モノマー/親水性モノマーからなる共重合体が同様に高い生物汚れ抑制効果を発揮することを見出しており、さらに幅広い材料を探索しています。
(2)刺激に応答するらせんポリマーの利用
DNAを始めとして自然界には様々ならせん構造をとる分子があり、これを積極的に合成、利用することに大変多くの興味が集まっています。当研究室ではモノマーユニットを設計することで、熱、pH、光など様々な外部刺激に応答してらせんの巻き方向を変化させる、あるいはらせんが崩壊するらせんポリマーを開発しており、これを利用して薬剤などの分子の選択的取り込み、放出を可能とする材料を開発しています(図2)。
(3)精密重縮合触媒系の設計、開発
上記のような新しい高分子材料を創成するためには、高分子を作る「反応」が非常に重要となります。近年の高分子合成(重合)技術の発展により、非常に多くの高分子が精密に作られるようになってきましたが、それでも全ての高分子を思い通りに作ることはできていません。当研究室では、重合反応のひとつである重縮合について触媒分子を設計し、重合制御の達成を目指しています。

高速液体クロマトグラフ(HPLC, GPC)、蛍光・吸光・発光プレートリーダー、FE-SEM-EDX、紫外・可視・赤外分光解析システム、共焦点レーザー顕微
鏡、円二色性分散計、真空ライン重合装置、フラッシュクロマト精製装置、水晶振動子マイクロバランス、接触角計、ミクロトーム、X線照射装置、細
胞培養設備等

・所属学会:高分子学会、日本化学会、バイオマテリアル学会、アメリカ化学会等
・共同研究:名古屋大学、九州大学、(財)医学研究所北野病院、ミシガン大学(米国)、ガジャ・マダ大学(インドネシア)、チュラロンコン大学(タ
イ)、チェンマイ大学(タイ)ダイキン工業(株)等

研究室紹介

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