鹿児島大学 工学部 先進工学科化学生命工学プログラム

分子や原子もしくは電子が従う物理方程式を解くことで、様々な化学的現象を理解・予測しようとする研究分野を「計算化学」と呼びます。通常、これらの方程式は非常に複雑ですが、近年のコンピューターの発展により、多くの研究開発において実用的な研究手段の一つとなってきています。我々の研究グループでは、独自の計算理論やプログラムを開発し、それらを生命科学に関する諸問題に適用することで、社会への貢献を果たしていきたいと考えています。

身の回りのプラスチックは化石資源から作られています。化石資源は一度使用すると再生不可能であり、限りあるこれらの資源を使用しない材料合成プロセスの開拓が望まれています。そこで、我々の研究室では、再生可能資源「バイオマス」の有効利用による機能性高分子材料の合成を行っています。特に、これまでに利用方法が限られていたセルロース、でんぷん、キチンなどの“多糖”高分子に着目して、機能付与による新材料の開発を目指しています。

私たちのからだの中では、核酸をはじめタンパク質、糖質、脂質など、様々な有機分子が相互作用し、適切に働くことによって、からだの機能が維持されています。生体内でのこれら有機分子の機能解明は、生命現象の理解だけでなく、新たな創薬研究にもつながります。当研究グループでは、糖質を中心に、それらの分子レベルでの機能解明に向けて、有機化学、生化学的アプローチによる、有機分子の設計・合成、プローブ化について研究しています。また、創生した有機分子を活用し、ワクチンや免疫増強剤などの医薬品開発についても研究を行っています。

微生物は、ほとんど全ての生物と共生、寄生等の複雑な関係を築いています。この際、特定の生物機能を担う分子が両者の相互作用に関与しており、その分子機構の解明は新たな機能性分子開発の基礎となります。当研究室では、細菌、ウイルス、バクテリオファージ等を対象にして生物機能を制御する分子を探索、創製し、ワクチンや抗アレルギー剤などに用いる医薬品、機能性食品等として応用するための研究を行っています。

本研究室では、ナノテクノロジーの最先端を開拓するために、最小で数ナノメートル（1 mmの100万分の1）レベルの金属をはじめとする様々な物質で形成された薄膜や微粒子で起こる現象についての研究と、これらを用いた計測法の構築と分析機器の開発を行っています。化学研究、分析機器の構築、ソフトウェア開発を通じて、柔軟な思考力と高い研究遂行能力を持った分析化学のスペシャリストを育成しています。

上田研究グループでは、データ科学を応用した材料と生体分子の融合デザインを研究しています。分子がどのように細胞に作用するのかを、バイオインフォマティクスと量子化学計算を組み合わせて解析し、代替臓器の造形や、微生物が乗って移動する乗り物、そして細胞が移動しながら働くマイクロリアクタの研究等に役立てています。

金子研究グループでは、有機物質（プラスチックなど）と無機物質（セラミックやシリカなど）がナノメートルレベルで混合されたハイブリッド材料や、さらに小さいレベル（元素レベル）で有機成分と無機成分が組み合わさったハイブリッド化合物の合成および構造制御について研究しています。さらに、これらの化合物による環境・エネルギー問題の解決に向けた機能材料創製に関する研究も行っています。

災害発生時に痛感することの一つに、きれいな水の大切さを挙げることができるのではないでしょうか。きれいな水は、私たちの生活に欠かせない大切な資源です。また、食料生産、工業生産、生態系保全にも不可欠です。環境化学研究室では、無機化学、有機化学、分析化学、質量分析学に基づき、環境中の微量な化学物質の量を分析する技術などを開発しています。とくに、無機汚染物質の高感度分析技術の開発や、構造が未知で微量な有機汚染物質の同定研究に注力しています。

私たちの身の回りには、医薬品や農薬、染料、機能性製品などたくさんの有機分子であふれています。これら有機分子の性質や機能をデザインし効率的に合成する研究、すなわち、有機分子のものづくり研究が有機合成化学です。これまでに数多くの画期的な発見により飛躍的な進展を遂げ、あたかも、あらゆる物質を容易に合成できるかのように感じるかもしれません。しかし、実際には、分子モデルを組み立てるように分子を自在に合成できるわけではなく、標的分子の構造により非常に長い時間と手間を要することが一般的です。松本研究グループでは、有機分子群の効率的かつ短工程合成を目指して、『独自の環境調和型有機合成反応の開発』に取り組みます。