金沢大学 理工学域生命理工学類バイオ工学コース生物化学工学研究室仁宮一章研究室

RESEARCH SUBJECT研究内容

研究の方向性

研究の方向性

 生物化学工学研究室では、生物が有する独自の構造や機能を、原料・触媒・デザインとして工学的に活用し、それにより得られる技術や物質を、環境・医療へ応用することにより「人類の健康維持」や「地球環境の保全」に貢献する“バイオによるモノづくり”に取り組んでいます。
 主な基盤技術は、遺伝子組換え手法を応用した新規な生体分子や微生物の開発、さらに核酸やタンパク質などの生体分子と無機材料の融合による新規な機能性材料の開発、そして、超音波やイオン液体などの特殊反応場です。
 これらの技術を組み合わせることにより、人類の健康維持としては、がん治療(特にドラッグデリバリー)や再生医療(特にテッシュエンジニアリング)への応用を行っています。一方、地球環境の保全として環境浄化(特にアドバンスドオキシデーションプロセス)や低炭素化(特にバイオマスリファイナリー)への応用を行っています。

「人類の健康維持」を目指した研究

~ガン治療への貢献~:ドラッグデリバリーシステム

~ガン治療への貢献~:ドラッグデリバリーシステム 

 がん細胞を特異的に認識するタンパク質や核酸といった生体分子を遺伝子工学的手法により作製し、抗がん剤を内包したナノキャリア表面に結合させることで、腫瘍部位への特異的かつ十分な濃度の薬物の送達(Drug targeting)を行う。また、がん組織に集積させた後、生体外からの超音波照射によってナノキャリアから薬剤放出の人為的な制御(Drug release control)を行うと共に、OHラジカルを発生させることで、がんを根絶するドラッグデリバリーシステムを開発する。

~再生医療への貢献~:テッシュエンジニアリング

~再生医療への貢献~:テッシュエンジニアリング

 直径500 μm の細胞凝集塊(スフェロイド)を様々な種類の細胞、細胞数比、空間的配置で作成し、その異なるタイプのスフェロイドをマイクロマニュピュレーターで剣山の任意の位置に配置する「剣山メソッド」により、デザイナブルな内部構造を有する三次元組織を作成する。作製した三次元組織それ自体をビルディングブロックとして、更に大きな三次元組織を作成することも試みる。以上を統合し、cm サイズのデザイナブルな三次元組織を高速に構築する技術を開発する。

「地球環境の保全」を目指した研究

~環境浄化への貢献~:アドバンスド オキシデーション プロセス

~ガン治療への貢献~:ドラッグデリバリーシステム 

 超音波を水中へ照射することにより、反応性に富む活性酸素種の生成や衝撃波が発生することが知られている。二酸化チタン微粒子などの不均一触媒やフェントン試薬のような均一触媒を添加することにより、この超音波照射により生じる活性酸素種や衝撃波の効果が増大することを見出し、有害化学物質の分解処理および有害微生物の殺菌へ応用している。この技術は従来の光触媒反応と比較して、水相中への超音波浸透距離が大きいなどの多くの利点を有しており、画期的な新技術へ発展できる。

~低炭素化への貢献~: バイオマスリファイナリー

~低炭素化への貢献~: バイオマスリファイナリー

 非可食性のリグノセルロース系バイオマスを原料として、燃料や化成品原料を効率的に生産する技術を開発する。特に、木質バイオマスをイオン液体で処理することにより、化学的・物理的に強固な構造を示している植物細胞壁成分であるセルロースと芳香族系化合物の高分子であるリグニンとを常温常圧で前処理することができる。これにより、後の生物反応・化学反応・成形加工プロセスが効率的に進行し、効率的にバイオ燃料やバイオ樹脂そしてバイオ複合材料へと変換することができる。

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