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2年生の実験風景

先週の2年実験の様子を画像でご紹介します。

こちらはナノ実験。シリカゲルクロマトグラフィーで、自分たちで合成した色素化合物を精製しているところです。 

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カラム(ガラス製の筒)の中には、シリカゲルが充填されています。ちょっと化学的な話になってしまいますが、シリカゲルの表面にはヒドロキシ基(-OH)という枝のようなものが生えています。ヒドロキシ基(-OH)は構造が水(H-O-H, エイチツーオーですね)に似ていることもあって、少し水に近い性質をもっています(親水性といいます)。そこで、複数の物質からなる混合物がこのカラムを上から下に流れていく際、水に馴染みやすい物質はシリカゲルとも良く馴染み「なかなか下に落ちてこない」、また、水に馴染まない物質(疎水性の物質)はシリカゲルとも馴染まないので「早く下に落ちてくる」という具合に分離されていきます。
(高校生で化学を選択されている方は、水素結合を形成しやすいかどうかという観点から分離の原理を考えてみて下さいね。)

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これはきれいに分離できていますね。シリカゲル充填や試料導入の操作が良かったのでしょう。
下はバイオ実験の様子です。画像のみ掲載しておきます。

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前期期間も残りわずか。実験のレポート作成や前期末試験をクリアすれば、学生さんたちは夏休みです。下宿生の多くはご実家に帰省されて、リフレッシュされることでしょう。また、アルバイトや旅行で予定が詰まっている方もいることでしょう。

よく誤解されるのは「大学の先生って、夏休みは休みなんでしょ?」ということ。
とんでもありません。授業こそありませんが、研究室での研究活動は走り続けていますし、高校生や高校の先生対象の実験講義や模擬講義などもあり、普段にも増して忙しいくらいなんですよ。


3年生実験の紹介(4)

酵素や抗体など、わたしたちの体内の分子には、特定の物質を識別するという能力をもつものがたくさんあります。酵素が識別する物質は「基質」、抗体が識別する物質は「抗原」と呼ばれます。「識別している」と意識をされたことはなくても、これらの用語は聞かれたことはあると思います。

酵素や抗体などの「識別」能力を活かして、特定の物質を計測するようにつくられたセンサーを、バイオセンサーといいます。

土田君の3年前期のテーマは、農薬を検出するバイオセンサーの開発です。農薬は、(不本意にも漏れ出してしまうということではなく)積極的に環境中にまかれる物質ですので、環境中や農作物中の残留農薬のチェックは欠かせません。環境中や農作物中にはさまざまな成分が混在していますので、その中から農薬だけを識別して計測することができるバイオセンサーが役に立つ、というわけです。

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上の画像は土田君が作製したセンサー基板。チッ化ケイ素という素材の板の表面に、農薬を識別することができる「人工抗体」が薄く貼付けてあります(とても薄いのでこの画像ではよく見えません)。農薬が基板上にやってくると、この人工抗体にキャッチされます。下の画像の装置(反射型干渉分光計といいます)は、その様子が測定できるように設計されています。

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(さあ、農薬を注入して・・・、センサー応答が得られるか!?)

大変幸いなことに、小さいながらも、農薬に応答したシグナルが見られました。人工抗体と反射型干渉分光計を使って農薬を測定したのは、土田君がはじめて。まだ高濃度の農薬しか検出できませんので、実際の環境分析や農作物分析に応用するには、さらに感度を向上させる必要がありますが、うまくいけば「安価で大量生産可能な人工抗体で作製できる新しいタイプの農薬センサー」として専門誌に掲載される可能性があります。前期期間の終了まで、あと2週間。性能向上を目指して、がんばってください!


学生実験の位置づけ

今日は、開設準備委員会で話し合った「学生実験」の内容や運用に関するエピソードについて紹介します。

このFIRSTは、最先端研究を学び、次世代の最先端技術を創出する人材を育成することを前提につくられました。最先端を学び、将来、最先端分野で活躍できる人材を育成するために最も重要と考えたのは、学生実験のプログラムです。

研究者は、実験の計画を立て、それを評価できる実験法を考案し、実験を遂行する。それによって得られた結果を纏め、考察し、考察をもとに研究をさらに探究させていく、ということを繰り返していきます。そのため、研究者として活躍するには「実験計画能力」「実験遂行能力」「科学的考察力」などの能力が必要となります。また、これらの能力は講義で身に付くものではなく、実験を繰り返し行っていく中で実践的に身につけることとなります。そのため、これら研究能力を育成する学生実験プログラムはとても重要と考えました。しかし、限られた教育時間の中で、研究者に不可欠な能力すべてを身につけることはとても難しいのが現状です。逆に言えば、限られた時間だからこそ、本当に必要な実験を厳選して、学生が効果的に学べる学生実験を考案する必要があったわけです。

このような考えの下、つくったのが今のFIRSTの学生実験プログラムです。

FIRSTでは、幅広い知識や技術が融合する生命科学の分野で学生さんが将来活躍できるように化学、生物の分野を両方とも使いこなせる人材を育成することを目標としています。学生実験では、遺伝子組み換えや、最新の機器を使った機器分析、電子顕微鏡操作、有機合成、細胞培養など、生物系学部出身者と化学系学部出身者が学ぶ実験技術を両方ともに、1年生から実験プログラムを通じて実践的に学び、身につけていきます。

「1年生は講義でそのような知識を習得してないだろうに実験をさせても大丈夫なの?」と、よく高校の先生に質問されることもあります。そもそも、研究というのは、誰もしていないことを探究することで、誰かに習ったから研究することはありません。そう考えれば、授業でしたことをすることに意味がないこともわかっていただけるのではないかと思います。逆に、習っていない中で実施する学生実験こそ、研究者としての能力を身につけるのにふさわしいと言えるのではないでしょうか。

ただし、そうは言っても自分たちがしたことのない実験をさせられるわけなので、実験の予習なしでは実験がおわりませんし、得られた実験結果を解析、考察することもままなりません。1年生の最初の頃は苦労している学生さんもたくさんいますが、我々も陰ながらサポートしつつ、がんばってもらっています。それもあってか、2年、3年になるとたくましく育ってくれています。

FIRSTは少人数体制で教育が行われていること、また、1年生から本格的に実験を行うことを学びの特徴としています。これはすべて新しい最先端技術を創りだせる研究者を育てることを目的としているためです。我々が言うのもなんですが、1年生から全員が機器を触り、使いこなしながら、最先端の研究テーマに取り組むことができるのは、全国的に見ても稀だと思います。

学生実験

FIRSTを開設して3年経ちましたが、今の学生さんを見ていると、この実験プログラムは成功しているのではないか、と感じる我々です。


今週の1年実験(画像紹介)

今週の1年生の実験風景を紹介します。

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(クロマトグラフィーに使用する展開液を調製中。極性の高い溶媒と低い溶媒を適切な比率で混合して、試料分子が適度に展開されるようにします。溶媒をはかりとる量にばらつきがあると、再現性の高い実験ができません。地味ですが、大切な操作です。) 

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(遠心分離機にかけた試料・プラスミドDNAの様子を確認中。先生に確認してもらっています。)

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(試料の酢酸臭が鼻にツンときている二人。いろいろと経験を積めば、酢酸臭はまだ「良いにおい」に分類される方だということがわかるでしょう。) 

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(1年生前期も終盤に入り、ピペットの使い方もサマになってきました。)

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 (最後に ・・・ 腰の低い謙虚な姿勢の学生。ではなくて、ギックリ腰だそう。実験系の学部では体も大切です。) 


今週の2年生実験

以前にも紹介しましたが、2年生のナノ実験、その中でも有機合成に関する実験のテキストは英語で書かれています。これは将来(といっても2年生にとっては1年後)、研究に近い実験をするときに(つまり未知の事柄にチャレンジするときに)、参考になるのは教科書・参考書の類よりも、論文であることが多いからです。で、論文というのは、多くの人の目に触れるように英語で書かれていることが多いわけです。

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さて、今日はちょっと趣向を変えて、問題形式。下の画像の操作、テキストのどの部分に相当するでしょうか?

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英語が得意な方、化学に興味がお有りの方、ぜひチャレンジしてみて下さい。このブログをご覧の高校生のみなさんは、夏のオープンキャンパス(8月6日,7日)の際にポートアイランドキャンパスにお越しの上、正解をお申し出いただければ良いことがあるかも!?

下はバイオ実験とナノバイオ実験の様子です。

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(実験内容について確認中。実験を始める前に完全に頭に入っているとよいのですが 。。。)

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(紫外可視スペクトルを測定して、合成したペプチドの収量を調べています。)