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特集　次世代バイオ関連材料研究の最前線 Part 1

バイオ材料は，多岐にわたる分野の研究の融合が必要であり，次世代バイオ材料を創出するには，多様な知見を持つ産学官の研究者同士の連携が極めて重要である．分野横断的な連携のため，セラミックス・金属・有機系材料の研究者，歯科など医療現場を熟知した研究者，材料を実用化する企業側の研究者を含め，産学官の若手研究者が集う「バイオ関連材料デザイン研究会」が2020年より活動をしている．本特集号では，研究会で講演された若手研究者のバイオ関連材料の最新の研究成果について紹介する．（特集担当委員：李誠鎬・吉岡朋彦・渕上輝顕，編集協力：バイオ関連材料デザイン研究会）

■ 生体材料の構造・形状・表面の制御による組織再生能向上と新機能付与

林　幸壱朗

本総説では，炭酸アパタイト系バイオセラミックスの構造・形状・表面の統合制御という設計原理のもと，骨形成・血管新生・骨髄ニッチ形成・抗菌性の実現，およびこれらの再生医療・難治性疾患治療への応用可能性を論じる．

■ 歯科用バイオマテリアルの多階層構造表面による次世代機能化戦略

陳　鵬・横井　太史・金髙　弘恭

本稿では，歯科臨床のニーズを踏まえ，ナノ・マイクロ階層構造を活用した歯科用バイオマテリアルの表面設計に着目し，生体応答との関係，最近の研究動向，さらに多機能化に向けた次世代材料設計について概説する．

■ 溶液プロセスによるリン酸カルシウムの結晶相と形態の制御

後藤　知代

本稿では，水熱法やソルボサーマル法などの溶液プロセスによるリン酸カルシウムの結晶相や形態の制御に関する研究例を概説し，合成した水酸アパタイト結晶の吸着特性について紹介する．

■ 擬似体液（SBF）から派生するバイオミメティック溶液の展開

松川　祐子・鈴木　一正・大槻　主税

小久保らが提案した擬似体液（SBF）を基に，二液混合法により安定性や炭酸種濃度を制御したバイオミメティック溶液の設計概念と，アパタイト形成挙動解析および生体応答性材料評価法への応用例について紹介する．

オープンアクセス

■ 有機修飾型リン酸八カルシウムを用いた次世代バイオセラミックス創製

横井　太史・陳　鵬・川下　将一

リン酸八カルシウムは層状構造を有しており，層間には様々なカルボン酸イオンを導入することができる．本稿では，有機修飾型リン酸八カルシウムを用いた次世代バイオセラミックス創製に関する筆者らの取り組みを紹介する．

■ 老化細胞除去法を用いたリン酸カルシウム系骨補填材の骨再生能増強

王　欣琛・本田　義知

老化細胞の出現は必ずしも加齢に依存せず，同細胞は慢性炎症を惹起し疾患増悪に関与する．リン酸カルシウムやリポ多糖によって汚染されたリン酸カルシウムが誘導する老化細胞および老化細胞除去薬によるその制御が骨再生挙動を変化しうることについて紹介する．

■ 歩行は身体のサイン─歩行評価によるフレイル高齢者の早期検出と予防への展望─

土田和可子・稲井　卓真・工藤　将馬・藤本　雅大

歩行は，筋力やバランス能力など身体機能の変化を反映する重要な指標である．本稿では，歩行速度だけでなく，歩行のばらつきや左右差などに着目したフレイル高齢者の早期検出と予防への可能性について紹介する．

■ 力学に基づく臓器疾病の機序解明

松﨑　賢寿・奥村　龍・吉川　洋史

筆者は，メカノバイオロジー分野に属しながらも，バイオ材料の開発と光学顕微鏡の改良に関して，独自の研究活動を進めている．力学に基づく次世代の臓器のメカノバイオロジー研究を紹介したい．

■ 全原子分子動力学計算を用いた高分子微粒子の圧縮破壊メカニズムの解明

高橋　一輝・藤本　和士

全原子分子動力学法を用いて高分子微粒子の圧縮試験を行った．高分子微粒子はバルク材料と異なる力学特性を示すと考えられてきたが，接触面積を考慮することで降伏することが明らかとなった．加えて，微粒子内部の塑性変形に領域依存性があることを解明した．

■ カルシウム化合物の準安定化と医用・環境機能材料への展開

中村　仁

カルシウム化合物の準安定性と化学耐久性制御に着目し，有機無機複合化による海水中ストロンチウム回収と，医用無機イオン・薬剤徐放材料への展開を概説する．

■ ジルコニア粒子を用いたタンパク質医薬「抗体」の精製技術

狩野　彰吾・白木賢太郎・加藤　且也・平野　篤

タンパク質医薬の精製のコスト削減は喫緊の課題である．本記事では，安価な無機材料であるジルコニア粒⼦を⽤いて医療⽤タンパク質（IgGやIgM，IgA）をクロマトグラフィーで精製する⼿法を紹介する．

■ フッ化物・酸フッ化物を利用したナノ構造体の合成

朝倉　裕介

本稿では，筆者らが進めてきたフッ化物・酸フッ化物を基盤とする材料創製について，合成法開発から，異種材料への変換，ナノ構造制御への展開までを概説する．

■ 積層造形を用いたチタンデバイス設計と表面化学処理による高機能化

山口　誠二・植野　高章・大槻　文悟・角谷　達也・松下　富春

積層造形技術の進展により設計自由度が高まったチタン製インプラントを対象に，著者らが開発した骨結合性・抗菌性を付与する表面処理技術を融合した新規インプラントデバイスの設計と開発状況について紹介する．

■ 非コラーゲン性タンパク質から見た骨基質配向化機構

小笹　良輔・中野　貴由

本稿では，骨基質を構成する生体分子のうち，非コラーゲン性タンパク質（Non-collagenous proteins: NCPs）が骨基質配向性に及ぼす影響について，筆者らの研究成果をもとに解説する．

この人にきく

大杉　栄嗣

産学連携の窓　革新的な技術とアンモニアを通じ，持続可能な社会を創る

中村　公治

オープンアクセス

新 研究室紹介　名古屋工業大学　大学院工学研究科　プロセス設計研究グループ

高井　千加

くろすろーど　サウジアラビア・KAUSTでの教員生活

小林　洋治

ほっとSpring　古伊万里を今に受け継ぐ有田焼の窯元─源右衛門窯と源右衛門窯古伊万里資料館を訪ねて─

酒井　佑規