東京大学産学連携プロポーザル

籾殻に含まれるシリカを結晶化させない燃焼法 籾殻の約2割は無機成分から成り、その大部分が非晶のシリカ（SiO2・nH2O)である。籾殻を燃焼するとシリカは、その他の微量に含まれる無機成分の共融点効果により、比較的低温で結晶化する。結晶性のシリカは、植物に吸収されないばかりでなく、人体に大量に作用すると肺の障害を引き起こすことが知られている (WHO1997) 。 籾殻に含まれているシリカは元来は非晶である。これを結晶化させないように燃焼できれば、副産物として大量に排出されるシリカ灰を、イネ科植物の生長に欠かせないケイ素肥料として活用したり、人造シリカに比べて粒子サイズが小さい利点を生かした工業原料として利活用することが可能である。 本研究では、燃焼の温度帯や冷却過程をコントロールすることで、シリカの結晶化を防ぐことに成功した。冷凍食品の製造などでは、食品に含まれる水分が大きな氷の結晶に成長すると組織構造を傷つけ風味を損ねるので、結晶を成長させないよう急速に冷却するとよいことが知られている。一般に鉱物でも知られているこの現象を、籾殻の燃焼に適用して、生じたシリカ灰を急速に冷却すると結晶化を防げることを明らかにした。さらに、温度・時間（冷却速度）条件を系統的に明らかにし、籾殻シリカの結晶相図を作製した。この図上に熱処理・冷却過程をマッピングすることで結晶化の可否を予測する方法を提案する。

接着の技術は紀元前のエジプトから利用されている。しかしその現象は未だに科学的に解明されていない。物をくっつけることはできても、そのメカニズムが分かっていない。 この研究室では、走査型プローブ顕微鏡や二次元相関分光法といった新しい分析手法を用いて、接着剤の表面や界面の、ナノレベルの特性や化学構造を明らかにしてきた。また、接着剤の木材への浸透性を数値化しそこから導かれる接着特性を推定する方法を構築している。これらの技術をキチン複合材料等の生物素材の解析にも応用している。 現在、以下のような研究課題に取り組んでおり、研究成果の応用・実用化に関心のある企業との連携が可能である。 　1. 粘接着剤の相溶性に関する研究 　2. 天然及び合成高分子のブレンド科学 　3. 新規粘着剤の開発と原子間力顕微鏡を用いた粘着特性の解析 　4. 非ホルムアルデヒド系木材接着剤の開発と接着特性の解析 　5. 接着剤の木材への浸透性の数値化 　6. 表面、界面のレオロジー 　7. 木質系液化物から調製される新規材料 　8. タンパク質から調製される接着剤の開発

森林は木材を生産すると同時に、さまざまな面から環境保全に寄与している。森林の効用は、例えば山地災害を防ぎ、水を育み、野生生物に住みかを与え、二酸化炭素を吸収するなど不特定多数の受益者に及ぶため、公益的機能と呼ばれている。森林がそうした機能を持続的に発揮するためには適切な計画と管理が不可欠であり、森林経理学研究室では、そのための研究を行う。また計画策定や評価の基礎となる森林計測や森林の成長予測、広域調査のためのリモートセンシング技術などに関する理論的、実践的研究も行っている。 　　●GISを用いた森林管理計画の策定 　　●京都議定書に即した森林の炭素吸収量の評価 　　●人工複層林の成長予測モデルの開発 　　●森林の齢級分布に着目した成熟度の評価 　　●高解像度リモートセンシングデータを用いた林分構造の解析 これらの研究の応用・実装に関心のある企業・団体との連携が可能である。

当研究室は、タンパク質の立体構造予測、タンパク質・低分子化合物複合体構造予測、分子動力学シミュレーション、量子化学計算など、分子シミュレーションの様々な手法を駆使した、タンパク質と薬剤等低分子化合物との間の相互作用メカニズムを明らかにする研究に多数の実績を有する。また、粗視化分子動力学法を組み合わせたマルチスケールアプローチにより、低分子化合物がタンパク質に結合する過程（パスウェイ）を明らかにすることに成功している。これらの手法を親和性・特異性の高い薬剤の設計に応用することを計画しており、我々の研究に関心を有する企業等との共同研究を希望している。

　人間社会では嗅覚は五感のなかでなくてもいい感覚として位置づけられていますが、実は、多くの生物では、匂いやフェロモンといった化学物質の情報を介して、食物の認知、個体の認識、生殖活動の誘発など生存に不可欠な行動や習性が制御されています。私達は、分子生物学、神経科学、細胞生理学、生化学など、領域横断的な考え方と技術を駆使して、匂いやフェロモンの嗅覚感覚の仕組みを、末梢の受容体から高次脳まで、分子レベル、細胞レベル、個体レベルで解明しようとしています。そして、種内あるいは種をこえた生物間におけるコミュニケーションの手段としての化学受容のメカニズムを明らかにし、いかにして、外界からのシグナルを生物が受容・認知し、行動・本能が制御されているかに迫りたいと思っています。　 　私達の嗅覚基礎研究は、おいしさを追求する食品科学への応用、そして、臨床における嗅診や、社会の安心・安全のための嗅覚センサーの開発にもつながる、実用的な側面をたくさん備えています。社会から失われつつある「におい」の風景を大事にし、厳密に設計された嗅覚空間を構築することはポストゲノム時代の感性科学のひとつであると考えています。人と人とのコミュニケーションの必要性を再認識し、食生活を豊かにすることを目標に、人類の幸せにつながるような新しい嗅覚の利用法を模索していきたいと思っており、研究成果の応用に関心のある企業との連携を希望します。

土壌は、非常に貴重な天然資源である。昨今、その土壌が劣化する砂漠化、塩類化をはじめ、工場や家庭からの排水による土壌汚染、そして地下水汚染や、農地において貴重な土壌が失われる土壌侵食といった問題が起きている。これらは、重要な地球環境問題である。ところが、土壌に関わる様々な物理・化学・生物的な現象について、まだたくさんのブラックボックスがある。そこで、環境地水学研究室では、まず国内、海外のフィールド（たとえば塩類化が起きている中国など）における現地調査・測定にて、様々な問題が、どのようにして実際に起きているのかを調べる。また、現地の土を実験室に持ち帰って、その土はどういう性質の土なのか、現場で起きている現象を再現できるのか、といったことを徹底して調べている。このように、様々な実験で得られたデータを解析することで、土の中で起きている現象を明らかにしている。 以下のような研究テーマに取り組んでおり、応用・実装に関心のある企業・団体との連携が可能である。 　研究テーマ 　　土壌環境保全が地球環境に与える影響 　　化学物質の形態と移動に関する研究 　　土壌中の物質循環過程の解明 　　土壌科学を基礎とした沙漠化防止、持続的農業 に関する研究 　　土壌汚染の予測と対策

当研究室では、様々な酵素（タンパク質）に対して個々の立体構造を解き明かしながら、その機能や働きの成り立ちを探る研究を進めている。現在の研究対象は、ビフィズス菌が腸内で各種のオリゴ糖・糖鎖を分解する酵素、様々な刺激や分子の入り口となる受容体や輸送体タンパク質、バイオ燃料の生産に用いられるバイオマス分解酵素などである。これらの酵素やタンパク質には、基礎の枠を超えて実用面でも関心の高いもの、あるいは未だ解析されずにいるタンパク質が多く含まれており、改変をほどこすことにより有用物質の生産に用いられるものもある。 産業上有用な控訴の応用技術開発に関心のある企業との連携を希望する。

生物環境工学研究室では、生物生産システムの効率化や生産物の高品質化、さらには環境問題の解決を念頭に置きながら、おもに植物と環境の関係を組織、器官、個体、あるいは群落レベルで解析し、新たな知見の獲得と新たな領域の開拓を目指して研究を進めている。基本的には工学と生物学の境界領域を研究対象としており、その内容は、生物生産システムのための光、水、ガス環境制御法の開発などの工学的色合いの濃いものから、環境要素に対する植物の光合成応答の解析などの植物環境生理学に近いものまで、比較的広範囲に及ぶ。 以下のような研究を行っており、研究成果の応用・実用化に関心のある企業との連携が可能である。 　　分光分布を制御可能なLED人工太陽光光源システムの光植物学研究および植物栽培用LED光源開発への利用 　　温室作物の生産性及び品質向上ののための二酸化炭素および光環境調節 　　人工環境下の光合成の生理生態学・モデル化と施設園芸への応用 　　植物を利用した有用タンパク質生産における環境調節

植物と環境の関係を解析し，植物生産に応用することを目的として研究している。LEDを活用して光合成の光環境応答を解析する植物生理学的研究や，温室・植物工場における環境制御法の開発など，生物学と工学の境界領域が研究対象である。特に近年は，植物を利用してワクチンや抗体などの有用タンパク質を生産する技術に興味を持ち，植物工場を用いた効率的な生産のための栽培技術・環境制御法の開発に取り組んでいる。 このような技術の共同開発、研究成果の実用化などに関心にある企業との連携を希望している。