本領域では、高齢化社会において「健康で長く暮らせる未来の医療」を実現することを目標に、バイオマテリアルとバイオミネラルに関する研究を行っています。 バイオマテリアルとは、医療や再生医療で体の細胞や組織に安全に接するための材料の総称です。 一方、バイオミネラルとは、骨や歯、尿路結石、血管の石灰化など、生き物の体の中で作られる、無機物と有機物が混在する結晶のことを指します。 骨や歯のようなバイオミネラルは、私たちの体を支えるのに欠かせない大切な材料です。 しかし、体の中での結晶化の仕組みが乱れると、尿路結石や血管の石灰化、骨粗鬆症などの病気の原因にもなってしまいます。 そのため本領域では、これらの結晶がどのようにでき、どのように変化するのかを、結晶工学と電気電子工学の両方の視点から明らかにすることを目指しています。 具体的には、光干渉などの最先端の計測技術を使って、体内のバイオミネラルがどのように振る舞うのかを「見える化」する研究を進めています。 さらに、レーザー光を利用した新しい結晶化技術を開発し、結晶ができる過程そのものを思い通りにコントロールすることにも挑戦しています。

In this research area, we aim for “Future Medical Innovation that Supports Healthy Longevity” in an aging society, and conduct research on biomaterials and biominerals. Biomaterials are a general term for materials that can safely contact the human body in medical and regenerative medicine applications. Biominerals, on the other hand, refer to composite crystals of inorganic and organic components that are produced inside living organisms, such as bones, teeth, urinary stones, and vascular calcifications. Biominerals like bones and teeth are essential materials that support our bodies. However, if the mechanisms of crystallization in the body become disturbed, they can cause diseases such as urinary stones, vascular calcification, and osteoporosis. Therefore, in this research area, we aim to clarify how these crystals form and change, from the viewpoints of crystal engineering and electrical and electronic engineering. Specifically, we use state-of-the-art measurement techniques, such as optical interferometry, to “visualize” the behavior of biominerals in the body. Furthermore, we are also working on controlling the crystal formation process itself by developing new crystallization techniques that use laser light.

●これまでの研究と未来のビジョン

PDF

●異分野連携研究の推進

PDF

医工のみならず、さまざまな分野の研究者たちが連携して研究を推進します。「結晶成長」を主軸として、異分野連携プロジェクトにより、他に無いユニークな結果、社会還元できるシーズの発見などを目指します。
丸山研の学生たちは、この異分野連携プロジェクトを一緒に担っていきます。柔軟なものの見方は武器の一つです。自分の考えをメンバーに伝え、思い切り議論し、新しいことに挑戦していく中で、社会で通用する着眼点や発想の転換、人間力を身につけていけるはずです。

●観察し、理解し、制御する

PDF

研究の基本は、「現象を見る」ことです。結晶の変化（成長、溶解、相転移など）を、目的に合った手法で観察することができれば、多くの必要な情報を得られます。バイオミネラルの難しい点は、様々な物質の混合物であること、主要な物質の他に、何百種類という不純物が取り込まれていることなどです。また、物質の安定性も、考えるべき重要な点です。

光計測技術を用いた尿路結石形成機序の解明および治療法開発に関する研究

リン酸カルシウム結晶相転移に着眼した骨リモデリング機構の解明に関する研究

レーザー技術、超音波、溶液撹拌などの外部刺激を用いた有機結晶の結晶化技術開発

生命に関わる結晶の相転移現象とその制御