学術的背景 がんは世界的に複雑で高頻度に発生する疾患であり、年間約1000万人の死亡原因となっています。早期診断と有効な治療は患者の生存率を向上させる鍵です。現在、がんの治療手段には手術、化学療法、放射線療法、免疫療法などがあります。その中でも、放射線療法（radiation therapy）はがん治療の重要な構成要素であり、特に術後段階の患者に適しており、局所腫瘍の再発リスクを著しく低減することができます。しかし、放射線療法にもいくつかの課題があり、例えばがん細胞が放射線耐性を獲得したり、周囲の正常細胞に放射線誘発毒性（radiation-induced toxicity）を引き起こす可能性があります。この毒性は治療効果に影響を与えるだけでなく、患者の健康に長期的な損害をもたらす可能性があ...

学術的背景 創傷治癒は、止血、炎症、増殖、リモデリングなど、複数の段階を経る複雑な生理的プロセスです。しかし、重度の外傷や慢性創傷の場合、包帯や縫合などの従来の治療法は効果が限られています。近年、組織工学（tissue engineering）の発展により、創傷修復に新たなアプローチが提供されています。生体模倣スキャフォールド材料を構築することで、細胞に適した成長環境を提供し、組織再生を促進することが可能です。その中でも、ナノファイバーマトリックス（nanofibrous matrix）は、その高い比表面積と生体模倣構造から、組織工学において注目されている研究分野です。しかし、ポリカプロラクトン（poly(ε-caprolactone), PCL）のような単一の合成ポリマーは、優れた機械的特...

研究背景 病院感染（nosocomial infections）は医療環境でよく見られる深刻な問題であり、特に再利用可能な医療機器において、交差汚染やバイオフィルム（biofilm）の形成がその主な原因の一つです。この課題に対応するため、研究者たちは金属ナノ粒子を含むコーティング材料を使用して微生物の付着と増殖を防ぐ方法を探求し始めました。銀ナノ粒子（silver nanoparticles, AgNP）はその強力な抗菌および抗真菌特性から注目を集めています。しかし、銀ナノ粒子を医療機器のコーティングに効果的に組み込みながら、材料の物理化学的安定性と抗菌効果を維持することは、まだ解決すべき課題です。 本研究は、銀ナノ粒子とポリエーテルシロキサン（ureasil-polyether, U-PE...

学術的背景 ナノ粒子（Nanoparticles, NPs）は、バイオイメージング、バイオセンシング、ドラッグデリバリーなどの医療分野で広く応用されています。金ナノ粒子（Gold Nanoparticles, AuNPs）は、その独特な物理化学的特性から、生物医学研究の焦点となっています。しかし、AuNPsが治療において大きな可能性を示す一方で、その生物学的安全性については依然として議論が続いています。ナノ粒子が生物系に入ると、タンパク質やDNAなどの生体高分子と相互作用し、その構造や機能に影響を与える可能性があります。したがって、ナノ粒子とタンパク質の相互作用メカニズムを研究することは、より安全で効率的なナノ医薬品デリバリーシステムの開発にとって重要です。 本研究は、代謝経路解析と分子動力...

学術的背景 産業用大麻（Cannabis sativa L.）は、カンナビノイド、テルペノイド、フラボノイドなどの豊富な二次代謝産物を持ち、医薬品や産業分野で広く活用されています。特に、テトラヒドロカンナビノール（THC）とカンナビジオール（CBD）は、それぞれ精神活性作用や抗炎症、抗不安、神経保護作用など、顕著な薬理活性を示します。しかし、産業用大麻の二次代謝産物の生産量は、さまざまな環境要因に影響を受けます。従来の化学肥料の使用は生産量を向上させることができますが、環境への負荷が懸念されます。そのため、産業用大麻の成長と二次代謝産物の生産を最適化するための、環境に優しく効率的な代替方法の探求が研究の焦点となっています。 近年、プラズマ活性化水（Plasma-Activated Water...

学術的背景 世界人口の急速な増加に伴い、2050年までに97億人に達すると予測されており、食料安全保障の問題が深刻化しています。農業生産性はさまざまな要因によって影響を受けますが、その中でも害虫による作物の被害が特に深刻です。タバコガ（Spodoptera litura）は、アジア・太平洋地域およびオセアニア地域に広く分布する多食性の害虫で、大豆、綿、ピーナッツ、トマトなどの経済的に重要な作物を含む128種の植物に被害を与えます。長い間、農家は合成化学農薬に依存して害虫を防除してきましたが、これらの農薬は非標的生物、人間の健康、環境に悪影響を及ぼしています。さらに、害虫の農薬に対する耐性も増加しています。そのため、環境に優しく持続可能な代替品の開発が緊急の課題となっています。植物由来の農薬は...

学術的背景 ニッケル酸化物（NiO）は、p型半導体として、その優れた光学特性、化学的安定性、および光エレクトロニクス、光触媒、バイオセンサーなどの分野での広範な応用により注目を集めています。NiOの高透明度、調整可能な導電率、および広いバンドギャップ特性は、太陽電池、光検出器、エネルギー貯蔵システムにとって理想的な材料となっています。しかし、NiOの抗菌性能とバイオメディカル分野での応用可能性は、さらなる研究が必要です。これまでの研究では、NiOが活性酸素種（ROS）を生成することで細菌の成長を抑制できることが示されていますが、その抗菌効率は結晶サイズ、欠陥密度、表面構造などの要因に影響を受けます。 近年、ドーピング技術はNiOの性能を最適化するために広く使用されています。BaO（酸化バリウ...

学術的背景 世界人口の継続的な増加に伴い、2050年までに世界人口は100億人に達すると予測されており、特に発展途上国では食糧需要が大幅に増加する見込みです。世界で最も人口の多いインドでは、食料、燃料、その他の物品の需要を満たすために農作物の生産量を50％増加させる必要があります。しかし、農家は資源の限界と専門知識の不足に直面しており、限られた条件下で農作物の生産量をどのように向上させるかが喫緊の課題となっています。従来の肥料の使用はある程度生産量を向上させていますが、過剰施肥、環境汚染、資源の浪費などの問題も引き起こしています。そのため、新しい高効率肥料の開発が農業研究の重要な方向性となっています。 同時に、エネルギー貯蔵技術も急速に発展しており、スーパーキャパシタは高パワー密度と長いサイ...

背景紹介 がんは世界的に死亡の主要原因の一つであり、治療において大きな進展があったにもかかわらず、腫瘍の複雑さ、特に腫瘍低酸素（tumor hypoxia）の問題は、治療成功の主要な障害となっています。低酸素領域（hypoxic regions）は固形腫瘍に普遍的に存在し、これらの領域は血管異常や血液供給不足により、酸素濃度が正常組織よりも著しく低くなっています。低酸素は腫瘍の急速な成長を促進するだけでなく、化学療法や放射線療法の効果も低下させます。そのため、腫瘍低酸素領域を効果的にターゲットすることががん治療の鍵となります。 近年、ナノテクノロジーを腫瘍治療に応用することで、新しいアプローチが提供されています。ナノキャリア（ポリマー、リポソーム、無機ナノ粒子など）を使用することで、薬剤を腫...

地球規模での持続可能な開発と環境保護に対する関心が高まる中、バイオマスは天然で豊富な炭素源として注目を集めています。バイオマスには植物の葉、草、籾殻、コーヒーかす、農業廃棄物、食品生産廃棄物、都市ゴミなどが含まれ、再生可能で生分解性があり、経済的に実行可能な特性を持っています。しかし、これらのバイオマス資源を高性能材料、特にセンシング技術に活用するための変換方法は、依然として重要な研究テーマです。近年、バイオマス由来のグラフェンナノ材料と金属有機構造体（MOFs）は、その安定性、再生可能性、経済性から、センシング応用において重要な材料として注目されています。グラフェンとMOFsは、高い表面積、優れた光学・電気的特性、生体適合性、安定性を備えており、センシング技術において大きな可能性を秘めてい...