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生物を模倣した驚きの技術、バイオミミクリーとは?

2017.05.26

提供元:東京農業大学

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生物を模倣した驚きの技術、バイオミミクリーとは?

私たちが生活の中で使っている技術をより効率良く、環境に優しく発展させることができたらいいと思いませんか?それを可能にするのが、近年、各界から注目を集める「バイオミミクリー」という技術です。バイオミミクリーとは生物の形や構造、機能を模倣して技術を開発すること。現在、すでに様々な分野でバイオミミクリーを利用した製品が実用化されています。今後、さらなる発展が期待されているバイオミミクリーについて見ていきましょう。

この記事をまとめると

  • 「バイオミミクリー」とは、生物の形や構造、機能を参考にして開発された技術。「色あせない食器」や「肌に優しく、紫外線をカットする化粧品」などがすでに実用化されています。
  • バイオミミクリーの研究によって実用化された技術は、蚊の針を模倣した痛くない注射針など多数。バイオミミクリーは、地球環境の破壊や資源の枯渇などの問題を抱える現代において各界から注目を集めている技術です。
  • 東京農業大学農学部のデザイン農学科(※)の学びでは、バイオミミクリーをはじめ、生物や生産物の機能性を解明するとともに、効果的な活用法を見出し、持続的かつ快適な社会のデザインを追求します。

「色あせない食器」「肌に優しく、紫外線をカットする化粧品」、どちらも昆虫をお手本にした製品

シルクにはさまざまな機能があり、紫外線のカットや脂肪吸着、アレルギーを起こさないなどの機能が注目されています。

シルクにはさまざまな機能があり、紫外線のカットや脂肪吸着、アレルギーを起こさないなどの機能が注目されています。

「色あせない食器」と言われると、「どれだけ頑丈な塗料を使っているんだ?」と思うかもしれません。でも、実はこれ、塗装をしているわけではないのです。では、どうして美しい色が出せているのでしょうか?そこにはタマムシの発色メカニズムである“構造色”を利用した技術が使われているのです。
美しい光沢を持つタマムシの体の色。これは色素による色ではなく、外皮の構造による色なのです。タマムシの外皮は透明な薄い膜が何層にも重なっていて、この層を光が通るときに特殊な反射が起こります。その反射が美しい光沢を生んでいるのです。このメカニズムを利用して金属の表面に膜を作り、膜の厚さを変えることで多彩な色を出します。石油系の塗料が含まれていないためリサイクルが容易で、化学物質の塗料を使っていないため色あせないというわけです。

では、次に「肌に優しく、紫外線をカットする化粧品」と聞くと、女性にとってはぜひ使いたくなる商品ではないでしょうか。この化粧品、実はシルク(虫たちが出す糸)から作られています。
シルクというと衣料品のイメージが強いですが、それだけでなく有用な機能性をたくさん持っているのです。
例えば、肌に優しくアレルギーを起こさない生体親和性、紫外線B波をほぼカットする機能、菌を増やしもしなければ殺しもしない静菌性、脂肪を包み込んでそのまま体の外へ出す脂肪吸着性などが挙げられます。また、シルクはタンパク質でできているため、化粧品だけでなく、食品へ利用することも可能です。溶かしたシルクを石油製品の代わりにする研究も行われています。医療分野ではすでに手術用の糸として使われていたり、 コンタクトレンズへの応用が研究されたりと、シルクはまだまだ大きな可能性を秘めているのです。

このように生物の機能や構造を参考にして開発された技術は「バイオミミクリー」と呼ばれ、近年、様々な分野において注目を集めています。

昆虫を人間の実生活に役立てる ”バイオミミクリー”が人類を救う!?

バイオミミクリーによる技術は幅広く応用されており、医療分野でも活躍しています。

バイオミミクリーによる技術は幅広く応用されており、医療分野でも活躍しています。

実際、バイオミミクリーの研究によって実用化された技術はたくさんあります。

医療の分野では、痛くない注射針というものがあります。
これもまさにバイオミミクリーによる実用例です。蚊に刺された時、痛みを感じないですよね。この注射針は蚊の針の構造をナノレベルで解明し、注射針に応用したのです。


カタツムリの殻が持つ構造を応用した汚れがつかないタイルも開発されています。カタツムリの殻には微細で規則的な溝があり、そこに水が溜まって薄い水の膜ができることで油などの汚れがつきにくくなり、水をかけるだけで汚れが簡単に落ちるのです。その構造を模したタイルは、風呂場や台所などで活用されています。


トンボが飛ぶメカニズムを応用した風力発電も注目されています。トンボを模した羽はごく微細な風でも風車が回るため、一般的な風車より効率的に発電できるそうです。


このようにバイオミミクリーによる技術は、次々と開発されています。なぜバイオミミクリーがこれほどまでに期待されているのでしょうか。産業革命以降、近代科学の発展により人々の生活は便利で快適に進歩してきました。しかし、それによって地球環境の破壊や資源の枯渇など重大な問題も生み出してしまったのです。そんな時代において、環境への負荷を低減しながら効率の良い技術を開発できるバイオミミクリーは、今後の人類にとって必要不可欠な技術といえるのではないでしょうか。

東京農業大学のデザイン農学科は 地球全体が学びのフィールド

バイオミミクリーについて学ぶことができるのが、東京農業大学農学部に2018年4月から開設されるデザイン農学科(※)です。

今や日本をはじめとする世界各国が、環境問題、資源・エネルギー問題、食糧問題などに直面しています。そんな時代にあって“農”が持つ多面的な機能性に着目。生物や生産物の機能性を解明するとともに、効果的な活用法を見出し、持続的かつ快適な社会のデザインを追求します。

デザイン農学科の学びは、生物由来の新機能製品の開発や農畜産物の加工技術の探求、食品機能の解明など自然科学(理系)の視点から探る「イノベーション農学」と、福祉農業、生活における動植物のあり方、地域における持続的な職能システムの構築や食育など社会科学(文系)の視点から探る「サスティナビリティ農学」の2分野で構成。これまでの研究活動では、ソーセージなどの食肉製品が持つタンパク質の網目構造を解明し、超高圧を加えることでソーセージの減塩化を可能にしました。また、ガソリンに混合して燃料として利用できるバイオエタノールの原料、熱帯・亜熱帯原産の作物「エリアンサス」の持続的な栽培システムを構築。排出される二酸化炭素はカーボンニュートラルなので、石油枯渇と地球温暖化という2つの問題対策を同時に実現する作物の栽培に成功しています。

様々な問題を抱えた現在の地球環境において、生物や農畜産物に眠る機能性を利用して豊かな未来をデザインする−−。大きな可能性を秘めたデザイン農学科で、次世代に貢献する発見をしてみませんか?

※2018年4月開設予定 届出書類提出中。内容は予定であり、変更する場合があります。

【広告企画】提供 : 東京農業大学

この記事のテーマ
農学・水産学・生物」を解説

私たちはほかの生物から栄養をもらって生活をしています。しかも、採集や狩猟だけではなく、食物を生産するという手段を得て、今日のように繁栄しました。人口増加や環境悪化などに対応し、将来的に安定した食料の確保を維持するためには、農業、林業、水産業などの生産技術の向上が必要です。さらに突き詰めて考えれば、動植物や微生物などの多様な生物に対する研究も重要です。自然との共生が大きなテーマになる学問です。

「農学・水産学・生物」について詳しく見る