東北大学　研究シーズ集

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な 行
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に

〈認知症〉

レドックス制御によるアルツハイマー病予防の試み

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • 近年、アルツハイマー病をはじめとする加齢に伴う神経変性疾患は酸化ストレスによる細胞障害と神経炎症を基盤としていることが明らかにされている。これまでに我々は、転写因子NRF2による酸化ストレス応答の強化が多くの疾患を改善することを見いだしてきた。NRF2は強力な抗炎症作用も有することが明らかになったことから、NRF2活性化によるアルツハイマー病予防の可能性を検討している。
実用化イメージ

一部の野菜にはNRF2 を活性化する成分が含まれている。そこで、NRF2活性化作用を有する成分を増やすための作物品種改良、サプリメント開発などの事業に対して、細胞やマウスを用いた検証系を提供できる。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 生体機能学講座（医化学分野）

本橋 ほづみ  

Hozumi Motohashi

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤とし、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織) への応用、PET による薬物動態解析、薬効薬理研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET 薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬( 候補) の生体薬効薬理評価

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部

古本 祥三  

Shozo Furumoto

newシヌクレイノパチーを予防可能な新規中分子治療薬

概要

本発明は、パーキンソン病やレビー小体型認知症の原因物質であるαシヌクレインの凝集を防ぐ「囮」ペプチドの開発に関する。本ペプチドはレビー小体病の原因タンパク質αシヌクレインの伝播・毒性発現に必須である脂肪酸結合タンパク質FABP3に着目した。本ペプチドは、脳内の毒性αシヌクレイン-FABP3オリゴマーの蓄積と記憶学習障害を予防可能であり、シヌクレイノパチーの進行を防ぐ新規な治療法である。

従来技術との比較

従来のパーキンソン病の治療法はドパミン補充療法が主でありその効果は限定的であった。またαシヌクレインの凝集に関与する因子は未知であった。本発明ペプチドはこれらの問題を解決し神経変性を予防可能である。

特徴・独自性
  • 本発明の特徴は、αSynのC末端配列由来のデコイペプチドが、FABP3によるαSynの凝集をin vitroで阻害することを初めて明らかにしたことである。本発明の独自性は、デコイペプチドを鼻腔投与することで、αSyn PFF注射マウスの記憶障害を防止し、αSynのリン酸化とαSyn-FABP3オリゴマーの形成を抑制し、神経細胞死を防ぐことを示したことである。
実用化イメージ

本発明は、αシヌクレインの凝集を防ぐ囮ペプチドを提供することで、高齢化社会におけるレビー小体病増加を抑止可能である。また本発明の囮ペプチドは鼻腔投与で済むため、患者の負担やコストを低減可能である。

研究者

大学院薬学研究科 生命薬科学専攻 生命解析学講座（薬理学分野）

川畑 伊知郎  

KAWAHATA Ichiro

〈認知症イメージング〉

ポジトロン標識プローブの創製と応用研究

 
 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • サイクロトロンで製造されるポジトロン放出核種を薬学・医学へ応用する研究を行っています。生体画像化技術のPETイメージングで利用するポジトロン標識薬剤の分子設計理論と標識合成法に関する基礎研究を基盤とし、がんやアルツハイマー病のPET用画像診断薬剤の開発、ミトコンドリア標的プローブの創製と画像医学診断(心筋血流、褐色脂肪組織) への応用、PET による薬物動態解析、薬効薬理研究に取り組んでいます。
実用化イメージ

新規ポジトロン標識技術・装置の開発。がん、認知症、循環器疾患のPET画像診断プローブの製品化。創薬候補化合物のポジトロン標識化とPET 薬物動態評価(動物、ヒト)。新薬( 候補) の生体薬効薬理評価

研究者

サイクロトロン・ラジオアイソトープセンター 核薬学研究部

古本 祥三  

Shozo Furumoto

〈認知症治療薬〉

酵母を用いた認知症治療薬スクリーニング系の開発

 
 
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概要

従来技術との比較

特徴・独自性
  • γ セクレターゼを発現した酵母を用いてアルツハイマー病患者脳内で生成されるアミロイドβの生成を検出するアッセイ系を開発
  • 家族性アルツハイマー病家系から見つかっている遺伝子変異を利用することで、特に毒性の高いアミロイドβ（A β 42）の生成を検出することが可能
  • レポーター遺伝子の発現、即ち酵母の生育・レポータ酵素を評価することにより、A β42 を減少させる化合物、変異の同定に成功
実用化イメージ

本法によりγセクレターゼの機能を調節・阻害して認知症治療を目指す、化合物、天然物、遺伝子等のスクリーニングを行うことができる。この技術を産業的に活用したい製薬・食品企業や団体との共同研究を希望する。

研究者

大学院農学研究科 農芸化学専攻 生物化学講座（酵素化学分野）

二井 勇人  

Eugene Futai

ね

〈ネオジム磁石〉

磁石は地球を救う！-高性能永久磁石材料の開発（エネルギー・資源問題の解決に向けて）-

 
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特徴・独自性
  • 永久磁石材料の高性能化と新材料開発を行っている。これまでの成果に未分離混合希土類-Fe-B系焼結磁石、HDDR現象による高保磁力希土類磁石粉末、再結晶集合組織による高性能Fe-Cr-Co系磁石の開発などがある。最近ではNd-Fe-B系磁石におけるDyの削減技術の開発や、永久磁石の自然共鳴がGHz 帯にあることに着目した新しい電磁波吸収体ならびにナノ粒子技術による高周波磁性材料の開発も行っている。
実用化イメージ

業界としては磁性材料に興味または生産している素材・材料関連、自動車関連、電気・電子関連、化学関連企業など。

研究者

大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻 情報デバイス材料学講座（スピン情報材料学分野）

杉本 諭  

Satoshi Sugimoto

〈熱〉

再生可能エネルギーの高効率利用システムの研究

 
 
 
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特徴・独自性
  • 地球規模の環境破壊やエネルギー問題を解決するためには、高効率なエネルギー利用システムの開発と共に、再生可能なクリーンエネルギー利用技術を研究する必要が有ります。我々は、太陽エネルギーや水素などの新エネルギー利用技術に関する研究に取り組んでいます。研究テーマは大きく分けて熱放射スペクトル制御を用いた、高効率な熱エネルギー利用と水素エネルギー社会の実現に向けた固体酸化物燃料電池の研究です。
実用化イメージ

環境調和型のエネルギーシステムにとって重要であり、今後の成長が期待される分野です。

研究者

大学院工学研究科 機械機能創成専攻 エネルギー学講座（新エネルギー変換工学分野）

湯上 浩雄  

Hiroo Yugami

マイクロ流路内の相変化伝熱による高熱流束冷却機構

 
 
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特徴・独自性
  • 発熱密度が増大しているシステムにおいて高性能な冷却を達成するために、微細な流路内の沸騰現象を制御し、熱輸送量を高める研究を行っています。沸騰現象の厳密な数値シミュレーションや一次元簡易沸騰シミュレーションを駆使し、理論的な予測に基づく冷却システムの設計を目指しています。
実用化イメージ

発熱密度が増大する情報通信システム用のデバイスや電気自動車等の電力制御システムの冷却が応用先として考えられます。また、理論解析を通じた既存の冷却システムの熱解析や最適化なども対象になります。

研究者

流体科学研究所 複雑流動研究部門 先進流体機械システム研究分野

岡島 淳之介  

Junnosuke Okajima

〈熱・熱機械特性〉

構造制御による複合材料の多機能化と新機能付与

 
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特徴・独自性
  • 科学技術の発展とともに、機械やデバイスの小型、軽量化、高性能化が求められている。当研究室では、独自装置を用いた材料創製技術、理論に基づいた数値解析技術を駆使し、種々のナノ粒子および繊維をポリマー、金属、セラミクス材料と複合化している。そして、複数の機能( 例：高強度、超軽量、発電機能、損傷検出機能、自然分解性など)を同時に発現する多機能ナノコンポジットの創製と特性発現機構の理解を得意としている。
実用化イメージ

ナノコンポジットの多機能化、新機能付与によって既存の機械やデバイスのさらなる小型化、高性能化、新機能追加による付加価値向上を目指している企業等との共同研究を希望する。

研究者

大学院環境科学研究科 先端環境創成学専攻 資源循環プロセス学講座（複合材料設計学分野）

栗田 大樹  

Hiroki Kurita

〈熱延伸〉

能動ファイバセンサ

 
 
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特徴・独自性
  • 本研究における多機能ファイバの特徴として、デバイスに必要な部材を全て内包するプレフォームを設計することで、熱延伸処理によるロール巻き取りが可能である。このため従来技術で問題点となる微細で複雑な積層構造をファイバに新たに追加する必要がなく、量産性も高いため製造コストを大幅に削減することも可能である。さらに容易にファイバの線径を制御して微細化できるため、ウェアラブルデバイスなどにも応用が可能である。
実用化イメージ

応用例として、微小空間でも検査可能な能動カテーテルが挙げられる。光ファイバによるカメラ機能や電気化学センサの付与が可能である。着用者の生体情報を常にセンシングできるウェアラブルデバイスも挙げられる。

研究者

高等研究機構学際科学フロンティア研究所 新領域創成研究部 デバイス・テクノロジー研究領域

郭 媛元  

Yuanyuan Guo

〈熱音響学〉

熱音響現象の理解と応用

 
 
 
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特徴・独自性
  • 温度境界層程度の狭い流路を伝搬する気柱音波は、音響パワーの自発的な生成や増幅、また低温生成などの多様な熱的現象を引き起こします。これら熱音響現象を実験的に理解し、固体ピストンなどの可動部品のない熱機関へ応用することに取り組んでいます。
実用化イメージ

音波エンジンは外燃機関ですから、産業排熱や太陽光エネルギーを熱源として利用可能です。
音波クーラーはフロンを使用しない冷却技術です。

研究者

大学院工学研究科 機械機能創成専攻 エネルギー学講座（熱制御工学分野）

琵琶 哲志  

Tetsushi Biwa

〈熱管理〉

マイクロ流路内の相変化伝熱による高熱流束冷却機構

 
 
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特徴・独自性
  • 発熱密度が増大しているシステムにおいて高性能な冷却を達成するために、微細な流路内の沸騰現象を制御し、熱輸送量を高める研究を行っています。沸騰現象の厳密な数値シミュレーションや一次元簡易沸騰シミュレーションを駆使し、理論的な予測に基づく冷却システムの設計を目指しています。
実用化イメージ

発熱密度が増大する情報通信システム用のデバイスや電気自動車等の電力制御システムの冷却が応用先として考えられます。また、理論解析を通じた既存の冷却システムの熱解析や最適化なども対象になります。

研究者

流体科学研究所 複雑流動研究部門 先進流体機械システム研究分野

岡島 淳之介  

Junnosuke Okajima

〈熱酸化〉

newチタンの抗菌・抗ウイルス化表面処理

概要

熱酸化やスパッタリング法によりチタン・チタン合金表面上に可視光応答型光触媒活性酸化チタン膜を作製する。酸化チタンの光触媒活性の酸化分解能により、可視光照射のみでチタン製インプラントや構造物表面に付着した細菌やウイルスを死滅させることができる。

従来技術との比較

熱酸化やスパッタリング法といった比較的簡便で基板形状を問わないプロセスにより、チタン表面に軽元素や貴金属を含有した可視光応答型光触媒活性酸化チタン膜を作製する技術を有する。

特徴・独自性
  • 二段階熱酸化法や反応性スパッタリング法などの酸化チタン成膜技術
  • 抗菌および抗ウイルス性評価技術を構築
実用化イメージ

手術部位感染や今後も引き続き起こることが確実視されている新型コロナウイルスパンデミックに対して材料の観点から貢献する。

研究者

大学院工学研究科 材料システム工学専攻 生体材料システム学講座（医用材料工学分野）

成島 尚之  

Takayuki Narushima

〈熱時効〉

〈熱中症〉

CFDに基づく将来の温熱風環境の予測・評価と、将来気候に適応可能な都市環境計画

 
 
 
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特徴・独自性
  • 都市屋外の温湿度、風、汚染質濃度といった物理環境の数値シミュレーションによる予測や環境形成要因の解明や実測調査による実態把握を行う。また、国・地域スケール、街区スケール、建物スケールの地球温暖化が進行した将来の屋外環境予測・熱中症評価を行う。
    さらに、平常時の夏の暑さや、稀に発生する台風や洪水に強い都市に対する形態(建物形状や配置、街路樹等)の影響を定量化する。
実用化イメージ

数値解析により、設計建物や街区計画、各種暑さ対策技術の導入が、地域の温熱環境や、風の道形成に与える「功罪」、さらには台風等災害発生時における悪影響を定量評価し、導入可否判断材料を提供する。

研究者

大学院工学研究科 都市・建築学専攻 サステナブル空間構成学講座（講座共通）

石田 泰之  

Yasuyuki Ishida

〈熱電〉

Mg2Sn系として過去最高のzT>0.8を実現

概要

高熱電効率なMg2Sn系熱電材料
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-641.pdf

従来技術との比較

開発したMg2Sn単結晶は、多結晶よりも電気伝導率が高いだけでなく熱伝導率が低い点で優れている。

特徴・独自性
  • 開発したMg2Sn単結晶において熱電性能を飛躍的に向上し、従来報告されていた多結晶の性能を超えた。
実用化イメージ

未利用排熱を用いて発電することにより、省エネルギー化と地球温暖化ガスの排出抑制につながる。

研究者

大学院工学研究科 応用物理学専攻 応用材料物理学講座（機能結晶学分野）

林 慶  

Kei Hayashi

〈熱電材料〉

身のまわりの排熱を利用した熱電発電デバイスの創製

 
 
 
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特徴・独自性
  • 私達の身のまわりには多くの排熱源が存在します。例えば、オフィス機器や電化製品は絶えず100℃以下の熱を発生し続けていますし、自動車からは500℃近傍の熱が排出されています。これらの排熱の大部分は有効利用されることなく、「廃熱」となっているのが現状です。当研究室では、これら種々の温度域で発生する廃熱から高効率で電気を発生することができる熱電発電材料の開発を推進しています。
実用化イメージ

電子機器メーカーや自動車関連メーカーとの共同研究はもとより、温泉の温水と冷水を巧みに利用した「温泉発電」実現のための自治体との連携、人間の体温からの発電を目指す衣料メーカーなど多岐にわたる連携を目指しています。

研究者

大学院工学研究科 応用物理学専攻 応用材料物理学講座（機能結晶学分野）

宮﨑 讓  

Yuzuru Miyazaki

〈熱伝導〉

new熱を良く通すガラス

 
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概要

熱を通しにくい材料として知られるガラスに高い熱伝導性を与え新分野への応用を目指します。

従来技術との比較

高熱伝導性MgO析出と屈折率マッチングの戦略をとることにより、ガラスらしさを保ったままの高熱伝導な透明ガラスの開発に成功しました。

特徴・独自性
  • 透明
  • 自由な成型
  • 熱伝導率 ~ 3 W/(m K) 【窓ガラスの３倍】
実用化イメージ

ガラスを利用した放熱マネジメント【放熱ガラス基板・レンズ・ファイバーなど】

研究者

大学院工学研究科 応用物理学専攻 応用物性物理学講座（光物性学分野）

寺門 信明  

Nobuaki Terakado

〈熱電変換〉

ナトリウムを用いて低温で熱電変換シリサイドバルク体を作製する

 
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特徴・独自性
  • β-FeSi2 、 MnSi1.7+ δなどのSi 組成に富む金属シリサイドは、耐酸化・耐熱性に優れた熱電変換材料が多い。これら金属シリサイドの合成には、原料金属とSiを融解して反応させるアーク溶解法や、ホットプレス法などの高温や高圧を必要とする合成法が使用されてきた。本研究では、金属の圧粉成型体をNaとともに加熱することで、β -FeSi2 やMnSi1.7+ δの熱電変換シリサイドのバルク体を、一度の加熱プロセスで合成することに成功した。具体的にはAr雰囲気を満たした容器内で、FeまたはMn の圧粉成型体をSi 粉末と少量のNaとともに800 ? 900℃で12 ? 24 h 加熱することで、β -FeSi2 やMnSi1.7+ δのバルク体を得ることができる。 Naは大気中でアルコールと反応させることで、アルコキシドとして安全に生成物から除去することができる。また原理的には、Na の高い蒸気圧を利用して加熱して蒸発除去を行い、そのNaを回収して再利用することも可能である。この技術を産業界で活用したい企業や団体との共同研究を希望する。
実用化イメージ

研究者

多元物質科学研究所 無機材料研究部門 無機固体材料合成研究分野

山根 久典  

Hisanori Yamane

多結晶でも単結晶と同レベルの特性を示し、フレキシブル基板上に製膜可能

概要

多結晶ホイスラー合金薄膜
https://www.t-technoarch.co.jp/data/anken/T20-2968.pdf

従来技術との比較

従来技術では大きな異常ネルンスト効果や異常ホール効果等の特性を発現させるためにバルク単結晶や単結晶薄膜が不可欠と考えらえてきたが、本技術により単結晶化が不要となる。

特徴・独自性
  • Co2MnGaやCo2MnAlに代表されるCo基ホイスラー合金の多結晶層を、絶縁性のAlN層で挟みこむことで、結晶配向の制御や結晶性の向上を促進することができ、高い特性を発現させることが可能となる。また、単結晶成長を必要としないので基板を選ばずに作製可能であり、フレキシブル基板の上でも高い特性が得られる。
実用化イメージ

パイプ内の排液や室内外温度による発電を可能とする熱電変換素子、フレキシブル基板上にホールセンサを初めとする高感度センサなどへの応用展開の可能性がある技術である。

研究者

金属材料研究所 物質創製研究部 磁性材料学研究部門

関 剛斎  

Takeshi Seki

東北大学　研究シーズ集

研究分野

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