卒業研究

Graduation Research

9982822

82UGRES401

塩本　昌平、菊池　明彦

Akihiko Kikuchi, Shohei Shiomoto

2024年度前期、2024年度後期

2024 first and second semesters

集中講義

Intensive course

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

6.0単位

卒研

Graduation research

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

高分子は､分子量が大きいがゆえに発現する低分子にはみられない性質をもつ｡この特性を巧みに生かす新しい高分子材料設計を通じ､材料が生体や生体由来の物質と関わるときに発現する種々機能･物性を積極的に制御する材料設計を目指したい｡年度初めに提案する研究テーマから一つを選択し、自主的に研究が進められるようになる。本科目はカリキュラム・ポリシーの1項及び4項、特に「科学現象の観察及び結果の解釈を自ら行うことができる」ようになるための科目である。また、本学科のディプロマ・ポリシー「材料工学の専門を基盤として社会に貢献するクリエイティブな人材の育成」の目的達成の一環をなすものである。　

Polymers have properties that are not found in small molecules that are expressed because of their high molecular weight. Through the new polymer material design that takes advantage of these properties, various types of materials that are expressed when materials are involved in living organisms and substances derived from living organisms I want to aim at material design that actively controls functions and physical properties. I will select one of the research themes proposed at the beginning of the fiscal year and will be able to proceed with my own research. This course is designed for students to be able to observe scientific phenomena and interpret their results by themselves. It is also a part of achieving the objectives of this department's diploma policy, "Developing creative human resources who contribute to society based on the expertise in materials engineering."

卒業研究では､医療に資する新しい機能性高分子材料の合成と構造解析､ならびに材料が発現する機能の評価を目的にする。
The graduation research aims at the synthesis and structural analysis of new functional polymer materials to be used in medical and diagnostic fields, and the evaluation of their functions of the materials.

それぞれのテーマに沿って、文献調査を行い、実験計画を立て、その計画に従って実験に取り組むことができるようになる。研究とその結果の解釈に関する議論を通して、研究の立案、実施、結果の考察、次の実験の立案を行う、というサイクルを理解し、創造性と独創性を培うことができるようになる。
Based on each theme, you will be able to conduct literature research, plan experiments, and work on experiments according to the plans. Through discussions on research and the interpretation of its results, students will be able to understand the cycle of planning, conducting research, examining results, and planning the next experiment, cultivating creativity and originality.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

卒業研究では自らが新しいものを創造するプロセスを学ぶことが重要である｡そのためには､日常的に､自主的に研究を進められるよう努力してほしい｡実験に失敗は付き物であり、失敗を恐れないでほしい。実験を失敗しても、どうしてそのような結果になったのか原因を考え、次の実験につなげられるように考察をし、実験方法の変更等を考え、工夫する姿勢が大切である。これらを記録として残すこと。また自身のみでは解決できない場合は、積極的に先輩や教員と論点を整理しながら議論ができるようになることが望ましい。日常的な議論を行い、自分の考えをまとめ、話すことができるようになる。
It is important for students to learn the process of creating new things by themselves in their graduation research. Even if you fail in an experiment, it is important to consider the cause of the failure, to think about how the failure could be linked to the next experiment, and to think about how to change the experimental conditions and devise new methods. These should be recorded in the research notebooks. If you cannot solve the problem by yourself, it is desirable to be able to actively discuss the problem with your seniors and faculty members while organizing the issues. Students should be able to discuss on a daily basis, summarize their own ideas, and talk about them.

課題に対する作文　Essay／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／反転授業　Flipped classroom／PBL (課題解決型学習)　Problem-based learning／実験　Experiments／実習　Practical learning

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準備学習：自ら実施する実験について、日付をつけた上で、実験プロトコルをノートに書き出し、安全に実験を行うために注意することは何か、考えること。分析・測定機器の取り扱い法を理解すること。
復習：行った実験は全てデータをまとめ、ノートに記録するとともに、考察すること。失敗実験であってもその記録をつけること。
実験ノートは、研究の知的財産であることを意識すること。あとで第三者が見てもどのような目的でどのような実験を行ったか、さらに実験が再現できるように記載するよう努めること。
Preparatory learning: Write out the experimental protocol in a notebook for the experiments to be performed, date them, and think about what you should pay attention to for safe experiments. Understand how to handle analytical and measuring instruments.
Review: Summarize the data from the experiments performed, record them in a notebook, and discuss them. If you think the experiments were failure, it should be recorded in the research notebook.
Be aware that your lab notebook is the intellectual property of your research. You should try to describe the purpose of the experiment and how the experiment was conducted so that it can be reproduced later by a third party.

日常の卒業研究への取り組み姿勢､研究進捗検討会､卒業研究論文の内容､卒業研究発表などから総合的に評価する。
Comprehensive evaluations will be made based on attitudes toward daily graduation research, research progress review meetings, the contents of graduation research papers, and graduation research presentations.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

自身の研究に関連する専門学術書籍、学術論文など。
Specialized academic books and papers related to your research.

1 　高分子からなる医療用材料-バイオマテリアル-は､現在の医療分野では必須なものとなってきている｡特に､従来から用いられる汎用高分子材料から､生体や生体成分との相互作用を積極的に制御(非活性界面､活性化界面など)する材料開発が進められている｡このような材料は､今後の医療における診断､治療､予防､の各分野できわめて有用になるものと考えられる｡本卒業研究では､生体分子が存在する水環境下での応用を念頭に､特に水中で刺激に応答して物性を大きく変化させる高分子を新たに設計･合成し､この高分子を修飾した種々材料界面の開拓などを目指して研究を行う｡具体的には主として下記のような研究を行う｡
　　 (1)｢原子移動ラジカル重合法による温度応答性ポリマーの調製とバイオマテリアルへの応用｣原子移動ラジカル重合開始剤を用い、温度刺激に応答する高分子を鎖長を制御して合成する｡この材料の物理化学的特性を解析するとともに､マクロモノマー化し、種々機能性モノマーと共重合を行い、微粒子を作製する｡機能性微粒子の診断、治療材料への応用を検討する。
　　(2)｢温度刺激に応答する分解性ポリマーの調製とバイオマテリアルへの応用｣ラジカル開環重合により主鎖に分解性基を付与しうる温度応答性高分子を調製し、この高分子が形成する有機分子濃厚相を利用した有機ー無機コンポジット材料を調製する。これらの物理化学的特性を明らかにするとともに、バイオマテリアルとしての特性を、細胞培養、動物実験から明らかにする。
　　 (3)「機能性ゲルの合成とその特性解析」生体内環境変化に応答して膨潤-収縮・ならびに分解するゲルの合成とその物性を評価できる。
　　 (4)｢水酸基化合物に結合性を示す官能基を有する高分子修飾表面の調製とバイオマテリアルへの応用｣水酸基に可逆的に結合する官能基を側鎖に有する高分子修飾表面を設計し､この表面への水酸化物の相互作用を解析する｡
　　(5)「機能性かつ生体適合性ポリマーの調製とバイオマテリアルへの応用」生体適合性でかつ、特定の細胞と相互作用を行う材料の設計とそのバイオマテリアルとしての評価を行う。

2　以上のようなテーマから選択した各自の研究テーマに従い、第一四半期（前期の前半）には、研究の背景とこれまでの成果を調査するとともに、実験遂行上必要となる実験手技手法を身につけることを主眼において研究を始めることができる。

3　第二四半期（前期の後半）では、身につけた実験手法を元に、各自のテーマに従って研究をスタートさせる。定期的に研究の進捗状況について検討会を行い、研究上注意すべきこと、研究遂行上のアドバイスを行うとともに、今後の方針を決めながら研究を進めていくことができる。

4 　第三四半期（後期の前半）では、第二四半期からスタートさせた各自の研究に関し、必要な文献を調査し、内容を理解して研究に役立てるとともに、それぞれのテーマに従って、研究を進められる。定期的に研究進捗検討会を行い、研究の方向性を見失わないようにするとともに、得られた結果の考察ができるようになる。また、結果をもとに次の実験の計画をたて、遂行できるようになる。

5 　第四四半期（後期の後半）では、1年の研究成果をまとめるべく、自身の研究の1年の成果を見直しつつ、データが必要なところをピックアップして研究を進めることができる。第四四半期の最後には、1年間の研究をまとめ、卒業研究発表を行うとともに、卒業論文を執筆、提出する。

以上を通じ、科学現象の観察及び結果の解釈を自ら行うことができるようになるとともに、その成果をまとめ、発表できるようになる。

1 Polymer-based medical materials-bio-have become indispensable in the current medical field. In particular, the interaction between conventional polymer materials and living organisms and biological components Development of materials that actively control (eg, inactive interface, activated interface, etc.) is underway. Such materials will be extremely useful in the fields of diagnosis, treatment, and prevention in future medical treatment. In this graduation study, we designed and synthesized a polymer that greatly changes its physical properties in response to a stimulus, especially in water, with application in the water environment where biomolecules exist. We conduct research with the aim of exploring the interface of various modified materials. Specifically, we mainly conduct the following research.
(1) “Preparation of temperature-responsive polymer by atom transfer radical polymerization method and its application to biomass” Use of atom transfer radial polymerization initiator to synthesize polymer responsive to temperature stimulus with controlled chain length. Analyze the physicochemical properties of the material, convert it into a macromonomer, copolymerize with various functional monomers, and produce fine particles. Study the application of functional fine particles to diagnostic and therapeutic materials.
(2) "Preparation of degradable polymer in response to temperature stimulus and its application to biomaterials" A temperature-responsive polymer that can provide a degradable group to the main chain by radical ring-opening polymerization is prepared and formed. An organic-inorganic composite material using a concentrated organic molecule phase is prepared. In addition to elucidating these physicochemical properties, the properties as biomaterials will be elucidated from cell culture and animal experiments.
(3) “Synthesis of functional gels and analysis of their properties” It is possible to evaluate the synthesis and physical properties of gels that swell, shrink, and degrade in response to environmental changes in the living body.
(4) "Preparation of polymer-modified surface having a functional group capable of binding to a hydroxyl group compound and application to vial" Designing a polymer-modified surface having a functional group that reversibly binds to a hydroxyl group in a side chain, Analyze the interaction of hydroxide on this surface.
(5) “Preparation of functional and biocompatible polymer and its application to biomaterials” We design materials that are biocompatible and interact with specific cells and evaluate them as biomaterials.

2 In the first quarter (the first half of the previous term), the research background and past achievements will be investigated, and the experimental methods required to perform the experiments will be examined in the first quarter (the first half of the previous year) in accordance with the research theme selected from the above-mentioned themes. You can begin your research with a primary focus on learning.

3 In the second quarter (the latter half of the previous term), start research according to your own theme based on the experimental methods you have learned. In addition to conducting regular research meetings on the progress of research, giving advice on research and giving advice on conducting research, it is possible to proceed with research while deciding on future policies.

4 In the third quarter (the first half of the second half), for the research that started in the second quarter, the necessary literature was investigated, the contents were understood, and the research was used. Can be advanced. Regular research progress meetings will be held to keep track of the direction of the research and to be able to consider the results obtained.

5 In the fourth quarter (the latter half of the second half), in order to summarize the results of the year's research, while reviewing the results of one year of your own research, you can pick up where you need data and proceed with the research. At the end of the fourth quarter, she summarizes her research for the past year, presents her graduation research, and writes and submits her graduation thesis.

Through the above, you will be able to observe scientific phenomena and interpret the results yourself, as well as summarize and present the results.

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