RESEARCH ABSTRACT

有機/無機ハイブリッド材料開発のための高分子テンプレートブックマーク

Macromolecular templates for the development of organic/inorganic hybrid materials

Polymer Journal 47, 235-243; doi: 10.1038/pj.2014.107; Published Online 17 December 2014

数十年にわたって、バイオミネラルとその形成機構が集中的に研究されてきた。バイオミネラルは、精巧な構造ゆえに顕著な機械的・光学的特性を示すため、材料科学者から大きな注目を集めてきた。我々は、階層構造を持つ新規機能性ハイブリッド材料を作製するためには、天然バイオミネラルの形成と同様、豊富な元素と温和な条件を用いた方がよいと考えている。本論文は、有機(バイオ)ポリマーを用いたCaCO3系ハイブリッド材料の形成と、生物に倣うアプローチによる新しいハイブリッド材料の形成の理解に重点を置いている。バイオミネラリゼーション関連のタンパク質における構造と機能の関係について論じるとともに、ハイブリッド材料の特性を制御するための分子設計についても述べる。また、実験と分子シミュレーションの併用例についても紹介する。こうした研究例を提示することで、生体模倣アプローチによるハイブリッド材料開発に役立つアイデアを提供する。

Tatsuya Nishimura

Biominerals and the formation mechanisms of these materials have been studied intensively for decades. Biominerals have attracted much attention from material scientists because these compounds have significant mechanical and optical properties because of their elaborate structures. We believe that novel functional hybrid materials with hierarchical structures are best prepared using abundant elements and mild conditions, similar to the formation of natural biominerals. This review focuses on using an organic (bio)polymer for the formation of these hybrid materials based on CaCO3 and on understanding the formation of new hybrid materials via bio-inspired approaches. The structure–function relationships of biomineralization-related proteins are discussed. Molecular designs to control the properties of the hybrid materials are also described. The combination of experimentation and molecular simulation is also introduced. These studies provide useful ideas for the development of hybrid materials through biomimetic approaches.

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