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液状のりやガム、塗料に使われている樹脂、ポリ酢酸ビニル。木工用ボンドやアラビックヤマト、ガムベース、フェイスパックと、身近なものに応用されています。酢酸ビニル樹脂（＝ポリ酢酸ビニル）は、以下の図のように酢酸ビニルをたくさん結合させて作った高分子です。酢酸ビニル樹脂は略して酢ビと呼ぶことが多いです。そして、ポリ酢酸ビニルの酢酸基を、けん化という反応で水酸基に変えたのがポリビニルアルコール（PVA）です。＊図の[ ]は、[ ]内の構造がn個結合しているという意味の、高分子で使用される表記方法です。酢ビとPVAPVAは洗濯のりや液晶ディスプレイ用のフィルムなどに使われている水溶性高分子です。ポリ酢酸ビニルは水に溶けませんが、水酸基を持つPVAは親水性なので水に溶けます。ポリビニルアルコールは、下図のように酢酸基がある程度残っています。酢酸基がどれだけ残っているかで性質は大きく変わります（水溶性や成膜性など）。液状糊のアラビックヤマトに使われているPVAは、酢酸基が2~3割程度残っているものと推測されます（少し酢酸のにおいがしますね）。酢酸ビニルはその名の通り、原料に酢酸が使われるため、酢の匂いがします。木工用ボンドの独特の香り（？）はポリ酢酸ビニルによるものなんですね。また、ガムベースに使われていることから分かるように、ポリ酢酸ビニルは口に入れても問題ありません。そして、体温付近（30℃）に軟化点を持っているため、口に入れると柔らかくなります。ガムベースに最適な性質を持っているんですね（ガムベースには他の高分子も使われるため、ポリ酢酸ビニルとは限りません）。ポリビニルアルコールポリ酢

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

ゲルについてゲルは、寒天やこんにゃく、プリンに代表されるソフトでウェットな材料です。私たちの身体も殆どがゲルで出来ています。では、具体的にゲルとはどんな物の事を指すのでしょうか？高分子は、分子が沢山繋がってできた細長いものです。この高分子が化学結合や絡み合いなどで網目構造を作り、水などの液体を含んだものがゲルなんです。寒天や蒟蒻は約95%が水、ゼラチンで作ったゲルは約90%（濃度によって異なります）が水です。寒天は日本人にはお馴染みのゲルです。プリンやヨーグルトにも寒天が使われています（全てではありません）。人の身体は60~70%が水です（年齢によって変化します）。人の身体はタンパク質（アミノ酸がたくさん繋がって出来た高分子）で構成されたゲルですね。水を含んだゲルはハイドロゲル、オイルや有機溶剤を含んだゲルをオルガノゲルと呼びます。一般的には、ゲルと言えば水を含んだハイドロゲルの事を指すことが多いです。では、液体を含まない高分子の網目構造体はゲルじゃないのかというと、そうではありません。液体を含まないドライなゲルを、キセロゲルと呼びます。例えば、シリカゲルがそうです。シリカゲル（ある程度吸湿すると、写真のように変色するものもあります）吸湿剤としてよく使われますが、化学研究や食品・工業用原料の製造においては、不純物を取り除く吸着剤として大量に使用されています。見えないところで私たちの生活を支えている重要な材料です。他にも、特殊な方法で液体を気体と入れ替えて作る「エアロゲル」もあります。エアロゲルはキセロゲルとは別の分類になります。

“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

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