木質を化学する　樹木から学び、新たな素材の創製へ

樹木活用のカギは細胞壁の理解にあり

近年ますます注目の集まる生物由来の再生可能資源、バイオマス。その90%を占めるのが、主に樹木である木質系バイオマスであり、持続可能社会の実現に欠かせない素材です。
木材として利用されているものは主に樹木内側の【木部】と呼ばれる部分で、これは細胞死によって残された細胞壁です。この細胞壁は非常に複雑な高分子複合材料になっています。樹木の種類や、育ち方、あるいは幹・枝・根・葉といった組織ごとにその性質は違っており、それぞれの場所に必要な機能・物性を兼ね備えています。木質系バイオマスのポテンシャルを最大限に活用するためには、この細胞壁をもっと詳しく知る必要があります。

細胞壁を木化させるリグニン

植物は細胞壁の化学構造を巧みにあやつることで、用途に応じて様々な機能・物性を実現していると考えられています。細胞壁の主な高分子成分は多糖類と芳香族化合物（リグニン）です。
多糖類の骨格にリグニンが沈着する現象を【木化】と呼びます。リグニンは細胞壁に疎水性・強度・紫外線耐性・抗生分解性などを与え、細胞壁を【木部】たらしめている成分です。しかし、防御物質でもあるリグニンを、強固に一体化した細胞壁から取り出すことは簡単ではありません。そのため化学分析は難しく、燃料以外としての利用も難しいのが現状です。

植物細胞壁の構造－機能相関から新たな発想へ

細胞壁の柔軟な機能・物性はどのような化学構造で実現されているのか、その具体的な【構造－機能相関】の全容はよくわかっていません。完成した細胞壁の分析だけでなく、それをどうやって作っているのか、という過程の調査も必要です。マイクロ・ナノメートルの世界で細胞壁が作られる過程を見るために、イメージング化学分析法の開発が進められています。
細胞壁の構造－機能相関の解明は、バイオマスのさらなる活用のみならず、高度な複合材料を設計する新たな発想にもつながります。樹木から学び、新たな素材の創製へとつなげることが、持続可能社会の実現に必要です。

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先生情報 / 大学情報

名古屋大学農学部生物環境科学科森林化学研究室准教授青木弾先生

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木質科学、天然高分子化学、分析化学

メッセージ

我々が何かを考えるには材料が必要で、知らないこと同士の掛け合わせは発想できません。ある単語の意味を調べるだけなら、検索すればわかるでしょう。しかしその先、一言では言い表せないものの組み合わせになったとき、どんな材料が頭の中にあるのかで、思いつく幅に大きな差ができます。
学問分野は材料の多様性そのものです。嫌い・触れたくないになってしまったとき、その材料からの発想を捨てることになります。「得意じゃないけど必要なら」という姿勢があなたの発想を豊かにします。せっかくだから、捨てずに取っておきましょう。

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名古屋大学は、研究と教育の創造的な活動を通じて、豊かな文化の構築と科学・技術の発展に貢献してきました。「創造的な研究によって真理を探究」することをめざします。また名古屋大学は、「勇気ある知識人」を育てることを理念としています。基礎技術を「ものづくり」に結実させ、そのための仕組みや制度である「ことづくり」を構想し、数々の世界的な学術と産業を生む「ひとづくり」に努める風土のもと、既存の権威にとらわれない自由・闊達で国際性に富んだ学風を特色としています。この学風の上に、未来を切り拓く人を育てます。