近年、日本における65 歳以上の人口の割合は、欧州諸国や米国にくらべて高く、急速に少子高齢化が進行しています。また、高齢化社会の到来にともない加齢による骨密度の低下から骨折や骨粗鬆症を発症する患者が増加しています。このようなことから、骨欠損部の補填や修復に使用される硬組織用代替材料の重要性が高まっています。
　ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2)に代表されるリン酸カルシウムは、骨などの硬組織用代替材料としてよく知られています。とくに、生体アパタイト以上に溶解性の高い材料として知られているβ型リン酸三カルシウム（β-Ca3(PO4)2;β-TCP）は、生体吸収性をもつバイオセラミックスとして注目されています。しかし、人工骨として応用する場合には、その溶解性の高さと低い機械的強度が問題となり、自家骨が形成する前に溶解が進行し、内部骨折などを引き起こしてしまいます。そのため、溶解性などの材料自身の物性を制御することが重要となります。
　我々はセラミックスの結晶構造と物性との関係を明らかにするために、β-TCPの結晶構造に着目しました。β-TCPは空間群R3cの菱面体晶系の構造をしており、その単位格子内にはAカラムとBカラムの2つのカラムで構成されています。これらのカラムに存在するカルシウムイオンのサイトは、様々な金属イオンを固溶させることができ、固溶した金属イオンの種類によってβ-TCPの機械的強度や溶解性などの物性をコントロールすることできます。得られたβ-TCPは、緻密体や多孔体に成形して焼結し、その材料物性を詳細に検討しています。また、物理学的および化学的な材料の物性だけでなく、生物学的な安全性や生体適合性についても評価しています。これは、骨リモデリングに関与する破骨細胞および骨芽細胞を用いて細胞評価を行い、得られたβ-TCPの骨細胞に与える影響についてもin vitro研究を進めています。
　このほかに、結晶配向性のハイドロキシアパタイトの合成、各種の手法を用いたβ-TCPの多孔体の調製、新しい生体骨セメントの開発などの研究も行っています。

　界面活性剤などに代表される両親媒性分子は、分子集合体の形成、可溶化および固体表面への特異的な吸着など様々な特徴を有することが知られています。私達の研究室では、これらの特徴を無機材料の合成や機能化に活用し、機能性無機材料の開発について検討を行っています。

両親媒性分子を構造規定剤および結晶成長規定剤として用いた無機酸化物粒子の合成　

　メソポーラス材料に代表されるように、両親媒性分子が形成する分子集合体存在下で無機合成を行うことで、分子集合体が鋳型として機能し、その構造が反映された多孔質無機材料を得ることができます。この多孔質無機材料は、均一な細孔径分布、規則的な細孔構造、高い表面積、種々の金属酸化物の利用が可能などの特徴を有するため、触媒、分離および吸着などの広範な分野での応用が期待されています。また、色素などの機能性分子を可溶化させた分子集合体を鋳型とすることで、多孔質無機材料の細孔内部への機能性分子の導入が可能となり、機能性分子と無機材料の相互作用に起因する新しい機能を付与することもできます。当研究室では、多孔質構造の構造規定剤として両親媒性分子を活用し、触媒材料や生体材料の開発を行っています。
　また、近年では、両親媒性分子が無機酸化物粒子に特異的に吸着し、無機酸化物の結晶成長に影響を与えることを見出しました。この系では、両親媒性分子が無機酸化物の結晶成長の方向を決定していることから、当研究室では結晶成長規定剤として命名し、無機酸化物粒子の結晶構造およびモルフォロジーの制御、さらに、そのメカニズムについて検討を行っています。

表面改質による無機材料の機能化　

　両親媒性分子を用いた固体表面の改質は、その両親媒性分子の特性に基づいた様々な機能を付与することが可能な、古典的かつ汎用性の高い技術としてよく知られています。この技術を用いて、無機材料の機能化についても検討を行っています。特に、光を照射することで超親水性表面を形成する酸化チタン薄膜に着目し、表面改質に伴った機能化を試みています。種々の両親媒性分子で表面改質を行うことで、酸化チタン薄膜表面における分子の吸脱着挙動を光照射で制御できるようになります。
　また、無機粒子や薄膜を表面改質によりデザインすることで、自己組織化による無機粒子の配列および集合体の制御についても検討を行っています。