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“Drug Discovery”の記事でもお話しましたが、マテリアルデザインにおいては、現在一番進んでいる分野は創薬です。では、なぜ他の分野は創薬分野に追いつけないのでしょうか。ここでは、ポリマーを対象に、マテリアルデザインが抱える難しさを考えます。 ポリマーとは？ ポリマーは、小さな分子（モノマー）がたくさん連なった長い鎖状分子の総称です。我々の身近なところでは、車のタイヤ、ビニール袋などのプラスチック製品は全てこのポリマーです。図1は、その中でも代表的かつシンプルな高分子であるポリエチレンを表しています。ポリエチレンは、その名の通り、エチレン（C2H4）がいくつも結合し長くなったポリマーです。我々が目にするポリエチレンは、そのような鎖状分子が大量に混ざったものです。このような混ざりあったポリマーは、お互いが絡み合っており、この絡み合いがポリマーの機械的特性に大きく寄与していることが知られています。 図1：ポリエチレンの分子の様子ポリマーデザインの困難点 このような分子的背景を持つポリマーは、なぜAIを用いたマテリアルデザインが難しいのでしょうか。アメリカ国立標準技術研究所（NIST）のA. J. Debraらが出した論文を参考にしながら、要因をまとめます [A. J. Debra et al., ACS Macro Lett. 6, 1078 (2017)]。 ポリマーのデータ不足 A. J. Debraらは、まず、ポリマーのデータ不足を指摘しました。タンパク質や化合物は、古くからデータベースが確立されており、RCSBが管理するタンパク質構造データバンク（PDB）はその中

洗濯のりとホウ砂でスライム作りをやったことはあるでしょうか。学校の理科の実験や、大学のオープンキャンパスなどでやっていますよね。必要なものは洗濯糊とホウ砂、プラカップ（もしくは紙コップ）と割り箸があればOKです。着色する場合は、食用色素や水彩絵の具を用意してください（今回はインクジェットプリンターの詰め替え用インクを使いました）。洗濯糊は100円ショップやドラッグストア、Amazon、楽天市場などで購入できます。洗濯糊はポリビニルアルコール（以下、PVA）という水に溶ける高分子の水溶液です。ポリビニルアルコールはこのようなシンプルな構造で、この構造式は[ ]内の構造がn個繰り返されているという意味です。洗濯糊に使われているのは、n=1500～2000程度ではないかと推測されます。そしてホウ砂。これは薬局で購入出来ますが、Amazonや楽天市場でも購入可能です。ホウ砂はホウ酸とは違うので注意して下さい。ホウ砂は四ホウ酸ナトリウムという物質で、ホウ酸とは構造が異なります。ホウ砂とホウ酸を混同しているのをたまに見かけますが、毒性や取り扱いなどが異なっているので、間違えないように注意してください（ホウ酸でもスライムをつくる事はできますが、ホウ砂を推奨します）。四ホウ酸ナトリウムは水に溶かすと、B(OH)4-というホウ酸イオンが生成します。このホウ酸イオンがポリビニルアルコール水溶液（洗濯糊）をゲル化させます。まず、4%のホウ砂水溶液を作ります。ホウ砂1gを25mlのお湯（50℃くらい。ぬるま湯だと溶けません）に入れてかき混ぜます。ホウ砂を目や口に入れないように注意してください。ホウ砂が

Drug Discoveryは、マテリアルデザインの中で最も発展している領域の一つであり、基礎研究、国家プロジェクトから民間企業プロジェクトまで、その取り組みは多岐に渡ります。 今回は分子シミュレーションに着目したいと思います。 図１：Drug Discoveryの流れ分子シミュレーション 分子シミュレーションとは、分子の動きを再現できるコンピュータシミュレーションの総称です。ですので、実は、ドッキングシミュレーションというのは、分子シミュレーションの一つとなります。図１のように分子シミュレーションと分けているのは、分野としては適切ではありません。ここで指す“分子シミュレーション”は、“ドッキングシミュレーション以外の分子シミュレーション”として捉えて頂ければと思います。 分子シミュレーションは、大きく分けて以下の２つがあります： ■分子動力学（MD）シミュレーション：原子の動きを時々刻々と再現することで、分子の動きを再現できる手法 ■ モンテカルロ（MC）シミュレーション：乱数を使ったシミュレーションで、分子の動きの確率分布を得ることができる手法 MCシミュレーションは、分子の静的な性質（結合自由エネルギー、結合構造、etc）を得ることができます。MDシミュレーションは、分子の静的および動的な性質（拡散係数、粘度、etc）も計算することが可能となります。 ドッキングシミュレーションとの違い Drug Discoveryを考える上で、ドッキングシミュレーションと分子シミュレーションの違いを見ていきます。ドッキングシミュレーションは、「タンパク質と薬は構造的にくっつきやすいと良い