研究内容

研究室概要:

社会の高齢化に伴い、患者への負担を軽減するための医療機器として、DNAチップ・免疫センサーなどのバイオセンサー、人工骨・人工血管など生体組織・分子と接して動作するデバイスの重要性が急速に高まっています。これらのデバイスの性能向上のためには生体組織・分子と人工物表面の相互作用を分子レベルで正確に理解する事が重要ですが、解析のための手法は限られています。我々は表面科学の技術を中心に、独自の手法でこの課題にチャレンジします。研究室では表面の化学的処理、表面分析手法の開発、コンピュータシミュレーションなどの技術を習得出来ます。

生体分子と人工物のインターフェース

ナノテクノロジーの技術は、従来コンピュータなどに使用される集積回路の製造のための技術でした。しかし近年、ナノテクノロジーと化学及び生物学との融合領域の研究の発展が目覚ましく、その研究成果が次世代の医療で重要な役割を果たすバイオセンサーの開発、再生医療などに次々と活用されています。

原研究室・林研究室では人工表面とタンパク質や細胞といった生体分子との界面で起こる現象を解析する手法を開発してきました。特にタンパク質、DNAなどの生体分子がどの様な力を感じて表面に吸着し構造を変えていくか、さらにそれが接着した細胞の運命(接着形態、あるいは細胞死)にどの様にかかわっているか、などのナノバイオロジーの分野における根本的な問題を分子レベルの視点から解明することを目指しています。

どの様にナノバイオインターフェースを探るのか?

上記の研究手法として、表面プラズモン分光法、水晶振動子法を用いた有機及び生体分子の吸着過程の測定をはじめ、原子間力顕微鏡を用いた単一分子の相互作用計測、さらに他の分光学的手法、コンピュータシミュレーションを組み合わせ、固体表面に吸着した生体分子の表面との相互作用の種類・強さ、吸着後の構造などの解析を行っています。

これらの研究の知見を活用し、人工物と生体分子のインターフェースの構築、次世代のバイオセンシング、医療技術、生体の機能を生かした新しいコンセプトのデバイスなどの開発を目指しています。

また学生はこの融合領域の研究を通じて、物理、化学及び生物学の基礎をはじめ、固体表面の物理化学、真空装置をはじめとする測定装置の構築、コンピュータプログラミング等の技術を習得しています。