抗菌性材料とは細菌の繁殖を防ぐ材料であり、健康的な生活の支えとなっています。 中でも、電車のつり革やスマホの液晶画面に応用されている抗菌性ポリマーは感染症拡大の防止において重要な存在です。 堀田研究室では、ポリマーに抗菌性を組み込む方法を工夫することで、長期的な抗菌性獲得を目指しています。

エレクトロスピニング法という手法を用いると、直径がナノオーダーの微細な高分子繊維（ナノファイバー）を作製することができます。 堀田研究室では，特にスーパーエンジニアリングプラスチック、通称スーパーエンプラと呼ばれる、強度と耐熱性が非常に優れたポリマーのナノファイバー化に取り組んでいます。ナノファイバーはフィルム形状のものと比較すると、表面積が大きく、強度が増すなどの特徴を持ち、微粒子など特定の物質を吸着するフィルターなどに使用されています。 また、他の材料に複合化することによる材料の強化材としても注目されています． スーパーエンプラのナノファイバー化は機械材料の高機能化に向けて今後の高分子化学における有用な研究となり得ます。

宇宙ステーションで用いる材料にき裂が発生したらどうなるでしょうか？もちろんその材料を直しに宇宙へ行く必要があります。 しかし、宇宙へ行くのはコストおよびリスクがともないます。 そんなコストやリスクを軽減することができるのが自己修復材料です。 自己修復材料とはその名の通り、自身で破損個所を修復することができる不思議な材料です。 しかし、それは魔法でもなんでもなく、物理的な力を利用した科学的な材料です。私たちの研究室ではこのような材料を開発し、宇宙環境での使用に向けた研究を行っています。 また、自己修復性材料は製品の長寿命化に寄与するため循環型社会の構築に貢献できます。

自然由来の資源は、石油に代わるプラスチックの原料として注目されています。 現在多くのプラスチック材料は石油を原料としています。 自然由来資源は大気中の二酸化炭素を固定化した資源であるため、燃焼により生じた二酸化炭素は大気中の二酸化炭素濃度の上昇に寄与せず、カーボンニュートラルな資源であると言えます。 堀田研究室では、木材を構成する2大成分のセルロースとリグニンに着目しています。 セルロースの繊維は、ポリマーに組み込むことでその強度を何倍にもすることができます。 また、リグニンはその構造の複雑さゆえに応用が難しかったものの、最近ではポリマーの原料への変換が進められています。 当研究室では、リグニンから合成可能な物質を用いてゴム材料を開発しています。

生分解性プラスチックは通常のプラスチックと異なり、環境中に排出されても微生物によって分解されてなくなるため、ゴミが残りません。 そのため環境に優しい材料として近年注目を集めています。 堀田研究室では、この生分解性プラスチックによるマテリアルリサイクルを提案しています。 しかし生分解性プラスチックは分解速度が一定であるため、用途が制限されます。 堀田研究室では、生分解性プラスチックの分解速度を自在にコントロールし、より広い応用を可能にすることも目指しています。

糖尿病などの生活習慣が原因で手足の血管が細くなり、虚血状態となる危険性があります。そこで用いられるのが血管拡張ステントです。しかし、金属を材料とするステントは血管・血液との相性が悪いため、新たな血栓を生じる原因ともなります。 堀田研究室では、金属ステントに対して異物反応を抑制するポリマーコーティングを施し、生体適合性を高める研究をしています。さらに、ポリマーに薬剤を充填することで、並行して薬理的な治療をおこないます。これにより、ステントを安全に血管内に留置することができ、長期にわたって血流を確保することができます。