東北大学　研究シーズ集

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あ 行
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〈分子〉

分子性有機物質の新電子物性開拓

 
 
 
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特徴・独自性
  • 有機分子の集積によって構成されている分子性伝導体を中心に研究を進めています。分子で構成されている有機物質の特徴は“やわらかい”ことです。この特長から、近年、有機ELデバイスなどの軽量で“曲がる”エレクトロニクス材料として注目されています。当研究室では、このような分子性有機物質の基礎的物性( 金属- 超伝導- 絶縁体) の解明、新物性の開拓を目指しています。
  • 分子性有機物質は、無機物質と比べて“やわらかく”大きく広がった分子軌道や電荷の分布、また分子自身の持つ構造自由度などのために、電荷- スピン- 分子格子- 分子内結合の間にゆるやかで大きな自由度を有しています。このナノ分子サイズの“やわらかい”複合的自由度と強く関係している超伝導から絶縁体までの多彩な電子状態がバルクな物性として現れます。このような分子性物質の特長をフルに活かして、電子物性物理の重要で興味ある問題にチャレンジしています。 このような研究に興味のある企業への学術指導を行なう用意があります。
実用化イメージ

研究者

金属材料研究所 材料物性研究部 低温電子物性学研究部門

佐々木 孝彦  

Takahiko Sasaki

がん病巣の活性化因子の探索

 
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特徴・独自性
  • 主要臓器に転移を来したがん細胞は、リンパ節を摘出すると活性化する。この臨床現場で散見される事象にどんな分子が関与するのか？わたしたちの研究室では遠隔転移活性化マウスモデルを開発し、この活性化因子を探索している。このモデルではヒトのリンパ節と同等の大きさを有するMXHマウスを使用しており、 MXHマウスは当該研究室のオリジナルである。また、本モデルでの転移活性化率は100%を達成する。転移活性化分子の探索と同定は、新規薬剤の開発のみならず、がんの超早期診断が可能な新たな診断機器の開発につながるものと期待される。
実用化イメージ

製薬会社：がん活性化抑制分子や免疫活性化分子の探索から製剤化が可能
医療機器メーカー：がんの超早期診断が可能な新たな診断機器の開発

研究者

大学院歯学研究科 歯科学専攻 病態マネジメント歯学講座（顎顔面口腔腫瘍外科学分野）

Sukhbaatar Ariunbuyan  

Sukhbaatar Ariunbuyan

〈分子イメージング〉

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

〈分子科学〉

電子線コンプトン散乱を利用した物質内電子運動の可視化

 
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特徴・独自性
  • 物質の中ではいろいろな種類の電子が様々に運動しており、それが物質の性質を決めている。当研究室は、高速電子線を励起源とするコンプトン散乱を用いて物質内電子のエネルギーと運動量を測定する新しい分光計測法を開発し、反応性や機能性など物質が持つ多様な性質の起源の解明を目指している。
  • 主な研究内容：
  • (1) 分子座標系電子運動量分光の開発による分子軌道の運動量空間イメージング
  • (2) 多次元同時計測分光の開発による電子・分子衝突の立体ダイナミクスの研究
  • (3) 時間分解電子運動量分光の開発による過渡的な物質内電子運動の変化の可視化
  • 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。また、本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行う用意がある。
実用化イメージ

研究者

多元物質科学研究所 附属マテリアル・計測ハイブリッド研究センター 量子電子科学研究分野

髙橋 正彦  

Masahiko Takahashi

〈分子進化工学〉

タンパク質デザインをシーズとした未踏ナノ材開拓とバイオテクノロジーの異分野展開

 
 
 
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特徴・独自性
  • ドメイン単位とした蛋白質の構造情報と進化工学を利用して、ボトムアップに目的構造・機能を持つ蛋白質分子をデザインする技術構築を行い、蛋白質研究を真の「工学」へ脱皮させることを目指しています。これまでに、無機材料を室温合成できる蛋白質や無機材料表面を識別し接着できる蛋白質の創生やナノ材と酵素タンパク質のハイブリッド化技術による高機能セルラーゼの開発などに成功しています。
実用化イメージ

バイオセンサー、バイオプローブ、固相基質を対象にした高機能ハイブリッド酵素。

研究者

大学院工学研究科 バイオ工学専攻 生体機能化学講座（タンパク質工学分野）

梅津 光央  

Mitsuo Umetsu

〈分子診断〉

がん薬物療法開発／分子診断・分子治療技術の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 分子診断に関しては、網羅的遺伝子発現解析や全エクソンシークエンスによる乳癌や大腸癌の治療選択に重要な予後予測法の開発、治療薬選択、発癌リスクに関わる独自の分子マーカーの探索研究を行い、臨床研究による検証研究に取り組んでいる。
  • 抗がん薬の開発に関しては、新規HDAC/PI3 kinase2 重阻害剤の基礎開発（シーズ探索から非臨床試験）に取り組んでいる。
実用化イメージ

がん薬物療法に必要な新規バイオマーカーとしての診断薬や新規のがん分子標的治療薬としての用途が想定される。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 内科病態学講座（臨床腫瘍学分野）

石岡 千加史  

Chikashi Ishioka

〈分子性導体〉

新規な有機強誘電体、有機半導体、有機磁性体の作製と物性評価

 
 
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特徴・独自性
  • 有機分子の設計自由度に着目した分子集合体の多重機能の構築および無機材料とのハイブリッド化を試みている。導電性・磁性・強誘電性の観点から、分子性材料の電子−スピン構造を設計し、その集合状態を制御する事で、マルチファンクショナルな分子性材料の開発を行っている。単結晶・柔粘性結晶・液晶・ゲル・LB膜など多様な分子集合体を研究対象とし、無機クラスターや金属ナノ粒子とのハイブリッド化を試みている。本研究に関して興味のある企業へ学術指導を行う用意がある。
実用化イメージ

研究者

多元物質科学研究所 附属マテリアル・計測ハイブリッド研究センター ハイブリッド材料創製研究分野

芥川 智行  

Tomoyuki Akutagawa

〈分子組織化学〉

表面力測定による材料ナノ界面科学の創製

 
 
 
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特徴・独自性
  • 固- 液界面現象、そして表面間の相互作用を分子レベルで具体的に解明することを目的として研究しています。中心手段は、２つの表面間に働く相互作用力の距離依存性を直接測定する表面力測定、そして当研究分野で開発した液体ナノ薄膜の構造化挙動を高感度で評価できる共振ずり測定法です。従来困難であった不透明試料( 金属、セラミック、高分子など) が測定できるツインパス型表面力装置も独自開発し、電極界面の評価も行っています。
実用化イメージ

機能材料界面における表面電荷や吸着状態等の特性やナノレオロジー・ナノトライボロジーの評価が可能です。機械、潤滑剤、ナノ材料、塗料・シーラント、化粧品等の業種に対して共同研究・学術指導を行う用意があります。

研究者

未来科学技術共同研究センター 開発研究部 界面分子エンジニアリング

栗原 和枝  

Kazue Kurihara

〈分子動力学〉

コーティング及び界面修飾に関する分子動力学アプローチ

特徴・独自性
  • 固・液の親和性や濡れ、熱抵抗、分子吸着等のメカニズムを解明し、コーティングや表面修飾などの技術によりこれを制御するための基礎研究を、分子動力学シミュレーションを主な手法として進めている。
  • 熱・物質輸送や界面エネルギー等の理論をバックグラウンドとして、フォトレジストのスピンコーティングからSAM（自己組織化単分子膜）や各種官能基による親水性・疎水性処理まで様々なスケールの膜流動・界面現象を対象としている。また、主に液体を対象として、その熱流体物性値を決定する分子スケールメカニズムや、所望の熱流体物性値を実現するための分子構造に関する研究を行っている。これらの研究に関して興味のある企業との共同研究や学術指導を行う用意がある。
実用化イメージ

研究者

東北メディカル・メガバンク機構 予防医学・疫学部門

小原 拓  

Taku Obara

燃料電池内部の物質輸送現象の量子・分子論的解析

 
 
 
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特徴・独自性
  • 通常の連続体理論では把握できない燃料電池内部の様々な物質輸送特性を、物質を構成する原子・分子の挙動として捉え、量子論と分子運動論をつなぐ独自の手法を用いたマルチスケール解析によりその物質輸送特性の解明を行っている。量子化学計算等の手法により物質輸送現象を支配する量子力学的要因を明らかにし、その本質的な性質を失わない形でポテンシャルモデルを構築し、分子動力学計算に繰り込んだ計算を行っている。
実用化イメージ

燃料電池業界はもちろんのこと、ナノスケールの構造を有するデバイスの流動現象の解析、たとえば半導体製造プロセスや摩擦現象の解析、次世代電源の開発等に応用可能である。

研究者

流体科学研究所 ナノ流動研究部門 量子ナノ流動システム研究分野

徳増 崇  

Takashi Tokumasu

〈分子標的治療〉

がん薬物療法開発／分子診断・分子治療技術の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 分子診断に関しては、網羅的遺伝子発現解析や全エクソンシークエンスによる乳癌や大腸癌の治療選択に重要な予後予測法の開発、治療薬選択、発癌リスクに関わる独自の分子マーカーの探索研究を行い、臨床研究による検証研究に取り組んでいる。
  • 抗がん薬の開発に関しては、新規HDAC/PI3 kinase2 重阻害剤の基礎開発（シーズ探索から非臨床試験）に取り組んでいる。
実用化イメージ

がん薬物療法に必要な新規バイオマーカーとしての診断薬や新規のがん分子標的治療薬としての用途が想定される。

研究者

大学院医学系研究科 医科学専攻 内科病態学講座（臨床腫瘍学分野）

石岡 千加史  

Chikashi Ishioka

〈１細胞分析〉

受精卵および幹細胞の新規品質評価法の開発

 
 
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特徴・独自性
  • 走査型プローブ顕微鏡に基づく生体分子評価システムの探索に一貫して取り組み、プロテインアレイの構築とイムノアッセイへの応用を提案した。また、微小探針を改良して1細胞ごとのmRNA回収法を確立し、核酸-タンパク質の同時定量に取り組んでいる。走査型電気化学顕微鏡（SECM）を含むプローブ顕微鏡システムをツールとし、核酸、タンパク質、生体膜、細胞、初期胚を含む広い応用分野の開拓に成功した。これらの研究は初期胚研究への適用が期待できる。
実用化イメージ

体外受精-胚移植は、医療分野では不妊治療、畜産分野では優良家畜の効率的生産を可能としている。体外培養技術の進歩によりクオリティの高い胚の作出が可能となっているが、その後の子宮への胚移植、受胎率、産仔の成功率は依然として低い水準にある。これまで、受精卵の品質評価は形態観察に基づき行われてきた。我々は、単一受精卵ごとの呼吸活性を指標とした客観的な受精卵の品質評価法を開発した。我々の特許をもとに「受精卵呼吸測定装置」が装置化・実用化され、ウシ・マウス・ヒトの受精卵移植試験実施に至った。

研究者

大学院工学研究科 バイオ工学専攻 生体分子化学講座（生物電気化学分野）

珠玖 仁  

Hitoshi Shiku

〈粉体〉

地球環境保全に貢献する粉体工学の創成

 
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特徴・独自性
  • 粉体は私たちの生活に欠かすことのできない固体の存在形態であり、食品や化粧品、薬品、セラミックス、鉱工業等、様々な産業分野で用いられている。粉体を原料とする製品の性質や特性はその化学組成だけではなく、材料中の粒子充填構造にも大きく依存するため、粉砕や混合などの粉体プロセスを制御することが必要である。本研究室では、粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。
実用化イメージ

シミュレーションを活用した粉砕、混合、充填などの粉体プロセスの解析・高効率化とメカノケミカル効果を積極的に活用した都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 機能性粉体プロセス研究分野

加納 純也  

KANO Junya

機能性粉体プロセスの創成とシミュレーションによる粉体プロセスの最適化

概要

粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。また、粉体プロセスの一つである粉砕操作によって発現するメカノケミカル現象を積極的に活用し、都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

従来技術との比較

これまで予測や最適化設計できなかった粉砕や混合プロセスを粉体シミュレーションによって可能にし、粉体プロセスの予測や設計、最適化を可能にした。

特徴・独自性
  • 粉体シミュレーションを活用して粉体プロセスの予測や設計を行うこと。
実用化イメージ

粉体プロセスにおいては、実験室レベルから工業レベルへのスケールアップの方法が確立されていない。粉体シミュレーションによって、工業レベルのスケールアップ機の条件予測を可能にすること。

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 機能性粉体プロセス研究分野

加納 純也  

KANO Junya

〈粉体工学〉

機能性粉体プロセスの創成とシミュレーションによる粉体プロセスの最適化

概要

粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。また、粉体プロセスの一つである粉砕操作によって発現するメカノケミカル現象を積極的に活用し、都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

従来技術との比較

これまで予測や最適化設計できなかった粉砕や混合プロセスを粉体シミュレーションによって可能にし、粉体プロセスの予測や設計、最適化を可能にした。

特徴・独自性
  • 粉体シミュレーションを活用して粉体プロセスの予測や設計を行うこと。
実用化イメージ

粉体プロセスにおいては、実験室レベルから工業レベルへのスケールアップの方法が確立されていない。粉体シミュレーションによって、工業レベルのスケールアップ機の条件予測を可能にすること。

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 機能性粉体プロセス研究分野

加納 純也  

KANO Junya

〈粉体シミュレーション〉

機能性粉体プロセスの創成とシミュレーションによる粉体プロセスの最適化

概要

粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。また、粉体プロセスの一つである粉砕操作によって発現するメカノケミカル現象を積極的に活用し、都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

従来技術との比較

これまで予測や最適化設計できなかった粉砕や混合プロセスを粉体シミュレーションによって可能にし、粉体プロセスの予測や設計、最適化を可能にした。

特徴・独自性
  • 粉体シミュレーションを活用して粉体プロセスの予測や設計を行うこと。
実用化イメージ

粉体プロセスにおいては、実験室レベルから工業レベルへのスケールアップの方法が確立されていない。粉体シミュレーションによって、工業レベルのスケールアップ機の条件予測を可能にすること。

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 機能性粉体プロセス研究分野

加納 純也  

KANO Junya

〈粉体プロセス〉

地球環境保全に貢献する粉体工学の創成

 
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特徴・独自性
  • 粉体は私たちの生活に欠かすことのできない固体の存在形態であり、食品や化粧品、薬品、セラミックス、鉱工業等、様々な産業分野で用いられている。粉体を原料とする製品の性質や特性はその化学組成だけではなく、材料中の粒子充填構造にも大きく依存するため、粉砕や混合などの粉体プロセスを制御することが必要である。本研究室では、粉体プロセスを自在に精緻に制御するためのツールとしてのシミュレーション法の創成を行っている。本シミュレーションによって、粉体プロセスを最適化することにより、省エネルギー化や省資源化を図っている。
実用化イメージ

シミュレーションを活用した粉砕、混合、充填などの粉体プロセスの解析・高効率化とメカノケミカル効果を積極的に活用した都市鉱山からの金属リサイクルやバイオマスからの創エネルギーに関する研究を展開している。

研究者

多元物質科学研究所 附属金属資源プロセス研究センター 機能性粉体プロセス研究分野

加納 純也  

KANO Junya

〈分泌生産〉

麹菌や酵母を宿主とした有用タンパク質生産システムの開発

 
 
 
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特徴・独自性
  • 麹菌や酵母は安全性が高く高等動植物由来の有用タンパク質の生産宿主として期待されている。麹菌はタンパク質分泌能が高く有望な宿主であるが、自身が生産するプロテアーゼにより目的のタンパク質が分解されてしまうため、プロテアーゼ生産に関わる転写因子遺伝子の破壊株を作製し、異種タンパク質の分解を抑えることに成功した。また、異種遺伝子のコドン使用頻度を麹菌に最適化することで転写産物の安定性を飛躍的に高めることができ、目的とするタンパク質の生産性向上を可能にした。これらを組み合わせることによって有用タンパク質の生産量のさらなる増加が可能になるものと期待される。
実用化イメージ

麹菌や酵母を宿主とした医薬品用タンパク質製造や産業用酵素生産への応用が期待でき、それらの製造生産に関わる企業との産学連携の可能性がある。

研究者

大学院農学研究科 農芸化学専攻 発酵微生物学寄附講座

五味 勝也  

Katsuya Gomi

〈分布〉

材料の微視的空間配置を精密制御する微粒子集積プロセスの開発

 
 
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特徴・独自性
  • 異種材料を複合化した材料は、構成する材料の複合化状態によって、発現機能が大きく異なる。粒径や形状を制御して微粒子を合成できる技術と、合成した微粒子を設計通りに集積させる技術の融合によって実現する「ビルディングブロック工学」では、構成材料の３次元的な空間配置をメゾスコピックスケールで精密に制御することができ、従来の材料開発では得られなかった優れた機能の発現（相乗効果）や、新たな機能の発見も期待できる材料創製プロセスである。
実用化イメージ

触媒（光触媒も含む）や分離カラムなどの化学関連プロセスのみならず、薬物送達システムや診断薬など医薬関連、コンデンサーや電池などの電子材料関連、屈折率制御材料やセンサーなど光学材料関連分野への用途展開が見込まれる。

研究者

大学院工学研究科 化学工学専攻 プロセス要素工学講座（材料プロセス工学分野）

長尾 大輔  

Daisuke Nagao

〈粉末冶金〉

マイクロ波を利用した機能無機材料プロセッシング

 
 
 
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特徴・独自性
  • マイクロ波は化学反応の駆動力としても注目されています。材料プロセッシングにおいては、単なる省エネルギー加熱としての特徴のみならず、反応促進効果や非平衡反応の進行が認められ、新素材を生み出す手法として期待できます。当研究室では、ミリ波からセンチ波に至るマイクロ波を駆使し、雰囲気制御を必要としない簡便な窒化物コーティング法や、サーメット焼結などの粉末冶金技術、金属ナノ粒子合成法を開発しています。
実用化イメージ

マイクロ波を利用した窒化物コーティング法は、オンサイトかつ短時間の成膜を可能にし、歯科インプラント材や宝飾品、切削工具等、チタン合金や各種セラミックス、硬質材料などに適用できます。

研究者

滝澤 博胤  

Hirotsugu Takizawa

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