概要 研究活動 教育活動
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スタッフ

職名 氏名(カナ) 研究者情報
教授 宮原 裕二(ミヤハラ ユウジ)
准教授 松元 亮(マツモト アキラ)
助教 合田 達郎(ゴウダ タツロウ)
助教 堀口 諭吉(ホリグチ ユキチ)
助教 田畑 美幸(タバタ ミユキ)
特別研究員(学振) 宮澤 大樹(ミヤザワ タイキ)
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概要

当分野では、健康で活力ある安心社会の実現を目指し、生体分子とその機能を検出する原理・信号変換のメカニズムに関する研究を行う。半導体などのデバイス材料と生体分子との相互作用やその信号変換機構を明らかにし、生体分子認識反応及び細胞応答の微小な変化を高感度に検出する原理の研究を行う。 これらバイオ高分子・高分子化学・半導体技術を融合した機能化バイオデバイスはIT技術・ホームケア医療・遠隔医療システムを実現する技術として期待される。

1.固/液界面の化学修飾・ナノ構造創製と生体分子・細胞の機能制御に関する研究
 多くのバイオセンサ、バイオチップ、あるいは生体材料は、材料表面と生体分子・細胞・組織との相互作用を利用しており、目的に応じた材料表面の機能設計・制御が重要となる。本テーマでは固/液界面の化学修飾・ナノ構造創製により、基板表面における生体分子認識反応を効率的に行わせるナノ界面を創製する。
2.生体分子・細胞の信号変換制御に関する基礎・応用研究
 DNA、たんぱく質、細胞など生体を構成する材料の機能と、半導体材料・デバイス機能との相互作用を明らかにし、生体分子とその機能を検出する原理、信号変換のメカニズムに関する研究を行う。機能分子を用いて生体分子と半導体材料のインターフェイスを創出し、生体分子認識を電子の信号に変換するメカニズムの研究を推進する。これらの研究をとおして、新しい原理に基づくバイオトランジスタを創製し、医療・創薬への応用を推進する。
3.機能性高分子材料の合成と生体制御デバイスの開発
 生体の模倣や、生体に対する認知・フィードバック機能を備えた機能性高分子の創出を通じて、医療や生物学に貢献する新規な材料やデバイスを開発する。生体において失われた機能を代替する材料・デバイスの開発に加え、薬物の新規な細胞内輸送機序、生細胞イメージングを可能とする有機ナノ材料の開発を展開する。
4.バイオエレクトロニクスに関する基礎的研究
 エレクトロニクスとバイオテクノロジーを融合させたバイオエレクトロニクスの創製を進めている。細胞応答と電界効果トランジスタを組み合わせたバイオトランジスタによる、高次情報処理デバイスの研究と生命科学への応用を進める。また、シリコンなどの半導体材料とイオン電導体材料を組み合わせ、イオンと電子の両方を情報の担体とすることにより、新しい機能を有する情報処理デバイスに関する基礎研究を行っている。
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研究活動

1.簡便・高スループットな次世代DNAシーケンシング解析
DNAの塩基配列解析やPCR増幅過程を電気的にラベルフリーで高感度にモニタリングするため,半導体表面に機能分子ナノインターフェースを創出する.従来の蛍光や生物発光を用いた光学的検出によるDNA塩基配列解析手法に代わる,小型で安価な次世代DNAシーケンサーとして期待される.
2.がん早期診断のための簡易検査デバイスの創製
血液に含まれる微量ながんマーカーを迅速かつ高感度に検出するデバイス技術の確立を目指す.精緻な固/液界面設計により,電極表面における生体分子認識反応を効率的に行うための機能性ナノ有機界面を創製する.さらに,生体試料に由来する複雑な電気的シグナルの中から目的の情報を高感度に得るための電極材料を検討する.
3.炎症反応における細胞内/外分子動態の解明
生体模倣表面を構築したバイオセンサーを用いて,バクテリア感染やアレルギーに誘導される分子動態を明らかにする.局所環境における生体分子との動的な相互作用の解明および外部刺激に対する生体応答の低侵襲性モニタリングを実現し,医療や生物学に貢献する新規な材料やデバイスを開発する.
4.糖尿病治療のための“人工膵臓”の開発
血糖値変化に対応してインスリン放出制御を行う完全合成型の“人工膵臓”を開発する.これにより糖尿病治療における患者負担を軽減し,安全性と生活の質を格段に向上させる.
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教育活動

1.担当:大学院教育として、修士課程のバイオメディカル理工学の講義の一部を担当するとともに、修士・博士課程の研究指導を行っている。
2.学習目標:多くの血清生化学成分は生体の代謝サイクルの一部を担っており、その濃度の恒常性は生体の動的平衡状態の結果として現れている。この代謝経路に変化が起こると、その影響は血液に反映されて血液中の生化学成分は一定範囲の値からずれ、異常値となる。体液成分の検出方法、及びその濃度制御機構について先端材料・工学技術との融合の観点から学習し、新しい研究動向についての理解を深める。
3.習得する知識・技術:DNA、蛋白質、細胞などを実際に用い、取り扱い方、目的に応じた処理方法などを習得する。生体分子、細胞の機能を計測する手法を実際に体験し、演習で学んだ理論を確認するとともに周辺技術を含めて習得する。
本研究室で行われている研究に参加し、実験の意義、研究計画の立て方、研究の進め方、結果の解析方法、報告書のまとめ方などを学ぶ。
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