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福岡工業大学

◆発表のポイント

• 強靭なサメの歯の無機成分であるフルオロアパタイトを主成分とした極細のナノファイバー材料の水中の温和な条件での合成とそれを用いたナノ複合材料の開発に成功しました。
• タンパク質の働きを模倣した高分子を鋳型として用いることで、極細のバイオミネラルナノファイバーを合成し、さらに水存在下で自発的に配列する液晶性の発現に成功しました。
• 地球にやさしい次世代ナノ繊維材料として、生体適合性、生分解性を利用したバイオや医療分野での応用のみならず液晶性を活用した機能性デバイスなどへの応用も期待されます。

　東京大学大学院工学系研究科の三上 喬弘 大学院生、加藤 利喜 特任研究員（研究当時、現：岡山大学 学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所） 助教（特任））、加藤 隆史 教授（研究当時、現：東京大学名誉教授、岡山大学学術研究院先鋭研究領域（異分野基礎科学研究所） 教授（特任）、信州大学アクア・リジェネレーション機構 特任教授）らの研究グループは、福岡工業大学工学部の宮元 展義 准教授と共同で、強靭なサメの歯の無機成分であるフルオロアパタイトを主成分としたナノ繊維材料の水中における温和な条件での合成に成功しました。本研究は、生物の歯や骨などのバイオミネラルが形成される際の生体の仕組みに倣ったものです。すなわちタンパク質の働きを模倣し、酸性高分子の立体構造制御によって高アスペクト比のフルオロアパタイトナノファイバーの温和な水中環境下においての合成を実現しました。さらに表面に複合化した酸性高分子の静電反発力によって水中で安定なコロイド状態として存在し、ある濃度以上で自発的に秩序構造を形成する液晶性を有しています。また、液晶性を利用することで特定の方向に強いなどの異方的な構造を有するナノコンポジットゲルへと展開できることも実証しました。
　本研究において開発されたフルオロアパタイトナノファイバーは、優れた生体適合性や生分解性（生体吸収性）を有し、また、溶解しにくい安定な化合物であるため、環境低負荷な地球にやさしい次世代ナノ繊維材料といえます。さらに今後は、環境低負荷かつ生体適合性のある複合材料の補強材として人工骨やインプラントなどのバイオ材料や医療分野での応用のみならず、液晶性を利用したデバイスや機能素子材料への応用も期待されます。
　本研究成果は2025年11月10日付でドイツ国際科学誌「Advanced Materials」のEarly Viewとして公開されました。

■論文情報
雑誌名：Advanced Materials
題　名：Liquid-Crystalline Biomineral Nanofibers: 1D Inorganic Materials with a High Aspect Ratio and Anisotropic Self-Assembled Nanocomposites
著者名：Takahiro Mikami, Riki Kato, Nobuyoshi Miyamoto, Takashi Kato^*
DOI：10.1002/adma.202514457
https://doi.org/10.1002/adma.202514457

■研究資金
本研究は、日本学術振興会（JSPS）科学研究費助成事業「新学術領域研究（課題番号：JP19H05714、JP19H05715）」、「基盤研究（B）（課題番号：JP25K01625）」、「特別研究員奨励費（課題番号：JP24KJ0621）」、文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ事業（課題番号：JPMXP1223UT0106、JPMXP1224UT0078、JPMXP1225KU1036）」、の助成を受けて実施されました。

＜詳しい研究内容について＞
水中の温和な条件で合成するサメの歯成分からなるバイオミネラルナノファイバー―優れた分散性・液晶配列性を示す環境低負荷な次世代無機系ナノ繊維材料―


＜お問い合わせ＞
<研究内容について>
東京大学名誉教授　加藤　隆史（かとう　たかし）
（元　東京大学 大学院工学系研究科 化学生命工学専攻　教授）
Tel：03-5841-7440

<機関窓口>
東京大学 大学院工学系研究科 広報室
Tel：03-5841-0235

岡山大学 総務部 広報課
Tel：086-251-7292

信州大学 総務部総務課広報室
Tel：0263-37-3056　

福岡工業大学 入試広報課
Tel：092-606-0607
Fax：092-606-7357