FRPよりも強い繊維強化ゲル爆誕

新年早々にボーイング社の新型飛行機に大量の日本製素材が使用される、という新聞記事が日本経済新聞の一面を飾って盛り上がりました。日本の化学メーカーは環境や社会に優しい材料を作り出すことを得意としており、多種の素材を組み合わせて作り出す複合材料においては軽くて粘り強くて耐久性が高いなどの優れた特徴を持つ材料が多数登場しています。  

古くはFRPと呼ばれる強化プラスチック繊維が開発されましたし、近年はハイドロゲルと呼ばれる次世代材料が注目を集めています。ハイドロゲルは高分子をジャングルジムのような形に立体的につなぎ合わせ、その内部の空間に大量の水を含んだゼリーのような材料です。人間の身体はほとんど水だと言われるように、ハイドロゲルは人体との親和性が高いことから医療用途への応用が期待されています。  

ところが、ハイドロゲルは水を含むため、長期間の安定性に問題がありました。そこで北海道大学の研究者らはFRPに似た考え方のハイドロゲルの開発に取り組み、ゲルと繊維の複合材料「繊維強化ゲル」を開発することに成功しました。繊維強化ゲルは人間とほぼ同じ40パーセントが水でありながら、FRPを超える粘り強さを持ち、より医療用途に適した材料であると思われます。


2017-02-06 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ES細胞から「ミニ小腸」作製

様々な細胞に変えられる人のES細胞やiPS細胞から、構造や動きが本物に近い小腸を作ることに国立成育医療研究センターの研究グループが成功しました。腸の難病の原因解明やノロウイルスなどに効果のある新薬開発などへの利用が期待されます。腸の組織の一部を平面に作った例はすでにありますがが、体内の状態と同じように立体に再現したのは初めてのことです。  

この小腸は消化液分泌機能を持ち、栄養を吸収し、構造としては筋肉や神経も存在していました。食べ物を送る「ぜん動」のような動きも繰り返し、便秘薬や下痢止めの薬にも反応しました。  

ただし、できあがったミニ小腸自体は成長しないので、コレを育てて焼き肉用ホルモンの増産をすることは難しそうです。

ES細胞から「ミニ小腸」作製


2017-02-05 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

現実はガルデモやワルキューレをすでに超えていた

大阪大学などの研究チームは楽曲に対する脳の反応に基づいて自動作曲を行う人工知能の開発に成功しました。

音楽が脳の活性化状態に大きな影響を与えることは「Angel Beats!」「マクロス」や「SHOW BY ROCK!!」を見れば明らかですが、音楽というのはある意味でき上がったものですので、どのように脳をコントロールしたいときにはどのような音楽を使用する、ということを臨機応変に行うのは困難でした。ガルデモの人たちは割とそれに近いことをしていましたが、自分たちの持ち歌の中から経験的に最も適したものを選んでいるのが実情でした。

現実はガルデモやワルキューレをすでに超えていた

今回研究者らはヘッドホンと一体化した脳波センサを開発し、曲に対する脳波データの収集をしながら、曲と脳波の関係を機械学習し、ユーザのメンタル状態を活性化させるオリジナルの音楽を生成する技術を開発しました。

現実はガルデモやワルキューレをすでに超えていた  

音楽によって気分を高めたり、逆に敵の気分を沈めたり、をガルデモやワルキューレのような人間の陽動部隊に頼らずに、竹山君のコンピューターの技術で実現したり、兵器としてジークフリードに搭載したりできる時代が来たようです。

現実はガルデモやワルキューレをすでに超えていた


2017-02-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

世界初の3Dプリンター鉄橋

オランダのデルフト工科大学や3Dプリンターのベンチャー企業、建設会社が共同で鉄橋を印刷で架設する世界初のプロジェクトを進めています。MX3D社が開発した自走式鉄印刷用3Dプリンターを使ってアムステルダム市内に網の目のように流れる運河に美しい橋を架けよう、というのです。  

最も問題となったのが印刷できるほどに柔らかく、しかも架設した後は人が安全に渡れる強度を生み出す「鉄インク」の開発でした。地道な研究でこのたび鉄廃棄物のリサイクルで作り出した省資源かつ高性能な鉄インクにめどが立ち、2017年中にも架設を完了させる運びとなりました。  

建設における3Dプリンターの用途として橋の架設は最も注目を集めている分野の一つで、MX3D社が検討している鉄の他に、樹脂とセメントのハイブリッド材料の開発なども進んでいます。  

下の写真は自分が印刷した橋の上を移動しながら橋を先に延ばしていく自走式3Dプリンターのイメージ(想像CG)です。

世界初の3Dプリンター鉄橋
2017-02-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

ヴォイニッチの科学書 Chapter-638 磁場と気候の関係

立命館大学の研究グループは宇宙を飛び交う高エネルギー粒子(=宇宙線)が雲を作って地球の気候を変えることの証拠を発見しました。

宇宙線が地球の大気で雲を作ることはスベンスマルク効果としてすでに知られていましたが、大規模な地球環境に影響をどの程度与えるかはわかっていませんでした。今回の研究では地球が寒冷化した時代と宇宙線の量が多かった時代が一致することに着目し、この両者を結びつける証拠を探す取り組みが成されました。  

地球には強い磁場があります。それによって宇宙線は補足されて、地上に到達する量は著しく少なくなります。ですが、過去の地球においては磁場が弱まり大量の宇宙線にさらされた時代がありました。地層の成分や化石から確認できる過去の気候と照らし合わせると、磁場が弱まって宇宙線に地球がさらされた時代には、寒冷化が起こっていたという証拠がたくさん見つかっています。ですが、当時の雲の量がどうだったかを知る方法が無かったので、宇宙線と磁場と雲と気候の四者を結びつける証拠はありませんでした。  

立命館大学の研究者らは、78万年前と107万年前に地球の磁場が逆転した際、一時的な磁場の減弱によって現在の2倍にも達する宇宙線が降り注いでいたことに着目しました。  

大阪湾の地下1700mまでの地層に含まれている花粉の化石から各時代の夏の気温、冬の気温、雨量を推定したところ、
・地球磁場が逆転する時には数千年間も寒冷化の時代が続いた
・夏も冬もその前後の時代より数度気温が下がった
・雨の量も著しく少なくなった ことがわかりました。  

このことから、雲によって太陽光が遮られ、地球上に届く日射量が減り、海よりも温まりやすく冷めやすい陸でより速やかに寒冷化が起こったことが予測されました。  このことは磁力が弱まると、宇宙線が地球の雲の量を増加させ、地球は気温の低い時代を迎えること、数千年が経過して磁場が復活すると気温が元に戻ることを示しています。


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2017-02-04 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

Chapter-636 遺伝子の優勢・劣勢を支配する分子を発見

ヴォイニッチの科学書(有料版)2017年1月14日配信 
Chapter-636 遺伝子の優勢・劣勢を支配する分子を発見

子供は両親からそれぞれ一セットの遺伝子を受け取ります。父親と母親どちらの遺伝子の情報が子どもに現れてくるかが決定される現象がメンデルの「優性の法則」です。髪の毛や肌、目の色などの姿形や性格、遺伝病などとして複雑な優劣関係が表れることが知られています。

子どもで現れる遺伝子を優性遺伝子、見えてこない方を劣性遺伝子と呼びます。 優勢と劣勢が決定されるメカニズムについて、東北大学などの研究グループは、優性側の遺伝子から作られる小さな分子(低分子 RNA)が、劣性の遺伝子の働きを阻害していることを発見しました。

研究グループはナタネの遺伝子解析を行ったところ、優劣な遺伝子の近くには低分子 RNAがまるで優性遺伝子の使い魔のように存在していることがわかり、使い魔低分子RNAが何をしているのかを調べたところ、劣性側の遺伝子の活性化を調節する部分に作用していました。

そこで、優性遺伝子の低分子RNAを劣性遺伝子のナタネに遺伝子操作で組み込んだところ、優勢と劣勢の立場が逆転し、もともとは優勢だった遺伝子の活性化を指令する部分がメチル化という科学変化を受け、優勢遺伝子に起動を指示できなくなってカギのかかったように抑制されることがわかりました。
 

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2017-01-14 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

Chapter-635 ゲルマネン

ヴォイニッチの科学書(有料版)2017年1月7日配信
Chapter-635 ゲルマネン

炭素だけでできた、原始1個分の厚さのシートグラフェンが電子材料として非常に優れた特性を示していることから、グラフェンと類似の構造を持ち、グラフェンには無い性質を持つ次の物質を探す研究が盛んです。 元素周期表で縦に並んでいる元素は類似した性質を持っていますので、周期表で炭素と同じ第14族元素に属するシリコンやゲルマニウムなどが有望で、これらの元素で構成された、1原子層の厚みしかない原子シートの合成及び物性探査が行われています。シリコンのシートをシリセン、ゲルマニウムのシートをゲルマネンと呼びます。

ゲルマネンは自然界に存在しない構造のため、実験が難しく、2014年に金とイリジウムの基板上でゲルマネンの合成にやっと成功した段階です。合成ゲルマネンを用いて日本原子力研究開発機構の研究者らは陽電子ビームをゲルマネンに斜めに照射し、反射した陽電子を観測する全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法でゲルマネンの原子配列を実験的に明らかにしました。

ゲルマネンは、省エネ・高速・小型の次世代電子デバイスを実現させるための新材料として期待されています。今回実験的に決定した原子配置を理論計算にフィードバックすることにより、グラフェンにはないゲルマネンが発現する物性の予測が進むことも考えられます。

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Chapter-634 ウイルスを検出する画期的技術

ヴォイニッチの科学書(有料版)2016年12月31日配信
Chapter-634 ウイルスを検出する画期的技術

飛行機や車、船などで大量に人や物が世界中を動き回るとそれに病原体がくっついて移動することによって感染症がこれまでに無かった地域へ拡散してしまいます。日本国内においても季節性インフルエンザウイルスやノロウイルスなどの以前からよく知られた病原体に加え、デング熱などのこれまでになかったウイルス感染症の国内上陸が社会問題化しています。また、エボラウイルスのような致死率の高いウイルスが国内に入り込まないように簡単確実な検査方法の発明が待ち望まれています。

産総研(国立研究開発法人産業技術総合研究所)は微生物で浄化処理した後の排水(二次処理水)にごくわずかに含まれているウイルスを、直接、高感度に検出できるバイオセンサー(EFA-NIバイオセンサー)を開発しました。

EFA-NIバイオセンサー技術はウイルスに磁気微粒子と光を散乱する微粒子を付着させて、磁石と反射光によりウイルスを動く光の点として検出を行うことによって極めて微量のウイルスを簡単な操作だけで検出する技術です。この方法を用いれば牛乳瓶一本分(200mL)の都市下水の二次処理水にノロウイルスが800匹いれば検出可能でした。これまでは微量のウイルスを検出するには遺伝子増幅などの実験室での高度な分析が必要でしたので著しい進歩です。


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Chapter-633 プラトニック変異体

最新科学情報ポッドキャスト「ヴォイニッチの科学書」
2016年12月24日更新
Chapter-633 プラトニック変異体

東北大学では求愛だけを行い交尾に至らないオスのショウジョウバエ(プラトニック変異遺体:プラトニックショウジョウバエ)の突然変異種を飼育しています。 

子孫を残すという生物の重要な使命からすると不可思議としか言いようのないプラトニックショウジョウバエの行動を遺伝子的に、そして神経科学的に解明する研究が進められてきました。

その結果、特定の遺伝子が欠損することによって人間の脊髄に相当する部分に本来あるはずの神経伝達物質セロトニンを合成する数個の神経細胞が失われていることがわかりました。 セロトニンは体内で作られますので、セロトニンの原料となるアミノ酸をプラトニックショウジョウバエの成虫に食べさせたところ、プラトニックショウジョウバエは交尾をするようになりました。

そこで、プラトニックショウジョウバエに遺伝子治療を施して失われた遺伝子を活性化するとどうなるかを試みたところ、幼虫の時期に遺伝しスイッチをオンにすれば成虫になってから交尾を行うものの、成虫になってから遺伝子のスイッチを入れたのでは交尾はしないことがわかりました。 特定部位のセロトニンが減少すると、なぜ求愛はするものの交尾を行わなくなるのか、そのメカニズムは依然としてナゾのままです。

今週の無料版はこちら「心停止への水素ガス吸入、臨床試験始まる」



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2016-12-26 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :

Chapter-632 くすぐられて笑うネズミの脳の観察に成功

2016年12月17日 
Chapter-632 くすぐられて笑うネズミの脳の観察に成功

くすぐったいと感じる場所は、首筋や脇の下など動脈が皮膚に近いところを通っている弱点部位です。そこを保護するために神経が密に存在し、刺激に敏感になっているものと推測されています。神経からの情報は自律神経を司る小脳に伝えられますが、脳が感覚を司っていますので自分で自分をくすぐるなどは脳によって予想される範囲の刺激なのでくすぐったいとは感じません。一方で不意にくすぐられると小脳は予期し得ない突然のアクシデントと判断して不快な感覚を「くすぐったい」と認識させます。

つまり、くすぐったいという感覚は動物にとっての本能ですので、人間以外の動物もくすぐったいことを感じることができます。ドイツフンボルト大学の研究者らはマウスを使ってくすぐりに対する脳の反応を調べました。マウスがくすぐったいという感覚を持つことが科学的に示されたのは1999年のことでしたが、マウスをくすぐると人間には聞こえない超音波の笑い声を上げるようです。

この研究によると、くすぐりによって反応する脳の部位は「体性感覚皮質」と呼ばれる領域で、触覚に含まれる感覚であることがわかりました。逆にこの領域に電極を差し込んで脳を刺激するとくすぐっていないのに、超音波で笑い始めるとのことです。


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2016-12-20 : ヴォイニッチの科学書 : コメント : 0 :
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おびおがしかし

Author:おびおがしかし
会社員をしながら科学のコンテンツを作ってます。書籍とか、トークライブとか、セミナーとか、ネットラジオとか、Webコンテンツとか。でも、楽しいことしかしません。楽しいことしかできない病、TD! それがおびおなのです。
苦手な食べ物:シーチキン、レバー、昆虫系
Web:ヴォイニッチの科学書
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