臼井 健二 (ウスイ ケンジ)
USUI Kenji
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職名 |
准教授 |
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学位 |
博士（工学）(東京工業大学), 修士（工学）(東京工業大学) |
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専門分野 |
バイオ機能応用、バイオプロセス工学, 生物分子化学, ナノバイオサイエンス, 生体化学, ナノ材料科学, ケミカルバイオロジー |
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外部リンク |
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出身学校 【 表示 ／ 非表示 】
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東京工業大学 生命理工学部 生物プロセス専攻 卒業
- 2001年3月
学内職務経歴 【 表示 ／ 非表示 】
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甲南大学 フロンティアサイエンス学部 生命化学科 准教授
2016年4月 - 現在
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甲南大学 非電離放射線生体環境総合研究所 所長
2015年12月 - 現在
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甲南大学 フロンティアサイエンス学部 生命化学科 講師
2009年4月 - 2016年3月
学外略歴 【 表示 ／ 非表示 】
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東京工業大学大学院生命理工学研究科
2008年4月 - 2009年3月
国名：日本国
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日本学術振興会
2006年4月 - 2008年3月
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米国スクリプス研究所
2006年4月 - 2008年3月
所属学協会 【 表示 ／ 非表示 】
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日本化学会
2006年4月 - 現在
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日本工学教育協会
2023年9月 - 現在
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日本ペプチド学会(国内）
2006年4月 - 現在
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日本動物実験代替法学会
2016年4月 - 現在
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日本電磁波エネルギー応用学会
2015年9月 - 現在
論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Development of a CaCO3 Precipitation Method Using a Peptide and Microwaves Generated by a Magnetron 査読あり
Fumihiro Kayamori, Hiroyuki Togashi, Natsumi Endo, Makoto Ozaki, Kan Hirao, Yonejiro Arimoto, Ryuji Osawa, Takaaki Tsuruoka, Takahito Imai, Kin-ya Tomizaki, Tomohiro Umetani, Nobuhiro Nakanishi, Kenji Usui
Processes 12 ( 7 ) 1327 - 1327 2024年6月
出版者・発行元：MDPI AG
Microwave applications, such as microwave ovens and mobile phones, are ubiquitous and indispensable in modern society. As the utilization of microwave technology is becoming more widespread, the effects of microwaves on living organisms and physiological processes have received increased attention. This study aimed to investigate the effects of microwaves on calcium carbonate biomineralization as a model biochemical process. A magnetron oscillator was used to generate 2450 MHz microwaves because magnetrons are relatively inexpensive and widespread. We conducted transmission electron microscopy (TEM), atomic force microscopy (AFM), TEM-electron energy-loss spectroscopy (EELS), dynamic light scattering (DLS), and high-performance liquid chromatography (HPLC) measurements to analyze the calcium carbonate precipitates. Our findings showed the formation of string-like precipitates of calcium carbonate upon microwave irradiation from one direction, similar to those obtained using a semiconductor oscillator, as reported previously. This implied that the distribution of the frequency had little effect on the morphology. Furthermore, spherical precipitates were obtained upon microwave irradiation from two directions, indicating that the morphology could be controlled by varying the direction of microwave irradiation. Magnetrons are versatile and also used in large-scale production; thus, this method has potential in medical and industrial applications.
DOI： 10.3390/pr12071327
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Effect of linearly polarized microwaves on nanomorphology of calcium carbonate mineralization using peptides 査読あり
Kenji Usui, Makoto Ozaki, Kan Hirao, Tsubasa Kosaka, Natsumi Endo, Shuhei Yoshida, Shin-ichiro Yokota, Yonejiro Arimoto, Ryuji Osawa, Nobuhiro Nakanishi, Kin-ya Tomizaki, Tomohiro Umetani, Fumihiro Kayamori
Scientific Reports 13 12027 2023年7月
Microwaves are used for diverse applications such as mobile phones, ovens, and therapy devices. However, there are few reports on the effects of microwaves on diseases other than cancer, and on physiological processes. Here, we focused on CaCO3 mineralization as a model of biomineralization and attempted to elucidate the effect of microwaves on CaCO3 mineralization using peptides. We conducted AFM, ζ potential, HPLC, ICP-AES, and relative permittivity measurements. Our findings show that microwaves alter the nanomorphology of the CaCO3 precipitate, from sphere-like particles to string-like structures. Furthermore, microwaves have little effect on the mineralization when the mineralization ability of a peptide is high, but a large effect when the precipitation ability is low. Our findings may be applicable to not only the treatment of teeth and bones but also the development of organic–inorganic nanobiomaterials. This methodology can be expanded to other molecular/atomic reactions under various microwave conditions to alter reaction activity parameters.
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Construction of a Method to Design Fibril-Forming Peptides Applied to Biomaterials from 20 Beta-Sheet Peptides by Statistical Analysis 査読あり
Kazuya Iwata, Taisei Terao, Akira Takekawa, Tomohiro Umetani, Kenji Usui
Peptide Science 2022 141 - 142 2023年3月
担当区分：最終著者, 責任著者
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De novo design of a nanopore for single-molecule detection that incorporates a β-hairpin peptide. 査読あり 国際共著 国際誌
Keisuke Shimizu, Batsaikhan Mijiddorj, Masataka Usami, Ikuro Mizoguchi, Shuhei Yoshida, Shiori Akayama, Yoshio Hamada, Akifumi Ohyama, Kenji Usui, Izuru Kawamura, Ryuji Kawano
Nature nanotechnology 17 ( 1 ) 67 - 75 2022年1月
The amino-acid sequence of a protein encodes information on its three-dimensional structure and specific functionality. De novo design has emerged as a method to manipulate the primary structure for the development of artificial proteins and peptides with desired functionality. This paper describes the de novo design of a pore-forming peptide, named SV28, that has a β-hairpin structure and assembles to form a stable nanopore in a bilayer lipid membrane. This large synthetic nanopore is an entirely artificial device for practical applications. The peptide forms multidispersely sized nanopore structures ranging from 1.7 to 6.3 nm in diameter and can detect DNAs. To form a monodispersely sized nanopore, we redesigned the SV28 by introducing a glycine-kink mutation. The resulting redesigned peptide forms a monodisperse pore with a diameter of 1.7 nm leading to detection of a single polypeptide chain. Such de novo design of a β-hairpin peptide has the potential to create artificial nanopores, which can be size adjusted to a target molecule.
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ウォッシャーディスインフェクターのすすぎ排水中に含まれる洗浄剤残留量の測定によるすすぎ性能評価 査読あり
三軒隼人、藤田敏、川田原瑠勇、武川公、臼井健二、原田陽滋
医療機器学 91 315 - 332 2021年8月
書籍等出版物 【 表示 ／ 非表示 】
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生体への影響解析のための電磁波照射装置の開発と開発研究におけるアウトリーチ活動
臼井健二、梅谷智弘（ 担当： 単著）
甲南大学総合研究所叢書 2021年3月
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皮膚の安全性・有用性評価法
臼井 健二（ 担当： 共著 , 範囲: 第２章 第６節 ペプチド固定化樹脂を用いた皮膚感作性試験法の開発）
技術情報協会 2018年5月
weblink:https://www.cmcbooks.co.jp/products/detail.php?product_id=4945
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マイクロビーズ固定化ペプチドを用いたバイオ計測デバイスの開発
臼井健二, 南野祐槻, 宮﨑洋, 横田晋一朗, 山下邦彦, 濵田芳男（ 担当： 共著）
医療・診断をささえるペプチド科学 2017年10月
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バイオチップの基礎と応用―原理から最新の研究・開発動向まで―「生体分子解析・細胞解析に向けた設計ペプチドチップ」
臼井健二,堤浩,三原久和（ 担当： 共著）
シーエムシー出版 2015年10月 （ ISBN:978-4-7813-1079-4 ）
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"Peptides Targeting G-Quadruplex Structures", Chemical Biology of Nucleic Acids:Fundamentals and Clinical Applications 査読あり
K. Usui, A. Okada（ 担当： 共著）
Springer 2014年6月 （ ISBN:978-3-642-54452-1 ）
総説・解説記事（Misc） 【 表示 ／ 非表示 】
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ナノバイオ分野におけるマイクロ波の影響に関する研究 査読あり
栢森 史浩, 中西 伸浩, 臼井 健二
色材協会誌 97 ( 6 ) 156 - 159 2024年6月
掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）
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様々な分野に適用可能な皮膚感作性試験法の開発
臼井健二, 宮崎洋, 山下邦彦, 栢森史浩, 有海秀人
アレルギーの臨床 ( 11月 ) 2023年10月
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タンパク質の構造や酵素反応へのマイクロ波の影響 査読あり
栢森史浩、平尾莞、鶴岡孝章、中西伸浩、臼井健二
日本電磁波エネルギー応用学会論文誌 2023年
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ペプチドを用いたアレルギー感作性試験の開発および，ペプチド合成を学生実験に導入した試み
Peptide Newsletter Japan,
臼井健二 125 2022年7月
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マイクロ波照射による細胞への影響とその応用 査読あり
平田 桃, 川内 敬子, 西方 敬人, 中西 伸浩, 臼井 健二
日本電磁波エネルギー応用学会論文誌 5 38 - 48 2021年12月
講演・口頭発表等 【 表示 ／ 非表示 】
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光開裂リンカー固定化ビーズを用いたβバレル型ペプチドナノポアの作製
仮屋拓斗、栢森史浩、川野竜司、臼井健二
日本化学会第104春季年会
開催年月日： 2024年3月
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UV吸収による環境中の鉛イオンの簡便な測定を目指したペプチド固定化マイクロビーズの開発
吉田秀平、吉田光輝、鶴岡孝章、臼井健二
日本化学会第104春季年会
開催年月日： 2024年3月
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線維形成に関連する実測データと分子記述子を用いた細胞接着能を有するペプチド配列の探索
寺尾泰晟、武川公、梅谷智弘、栢森史浩、臼井健二
日本化学会第104春季年会
開催年月日： 2024年3月
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直線偏波マイクロ波による沈殿能の異なるペプチドを用いたCaCO3沈殿物の形状変化
平尾莞、中西伸浩、栢森史浩、臼井健二
日本化学会第104春季年会
開催年月日： 2024年3月
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自在配列設計ペプチドを用いたナノポアへのセンサー機能の付与
小林もえ、栢森史浩、臼井健二
第17回日本電磁波エネルギー応用学会研究会
開催年月日： 2024年1月
産業財産権 【 表示 ／ 非表示 】
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鉛イオン結合用アフィニティ固相
臼井健二, 吉田秀平
出願番号：特願2023-113327
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被験物質の皮膚感作性の検定方法
臼井健二・目片秀明・宮崎洋・山下邦彦
出願番号：2016-092093
出願国：国内
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樹脂固定ペプチド
臼井健二・目片秀明・宮崎洋・山下邦彦
出願番号：2016-092094
出願国：国内
その他研究活動・業績等 【 表示 ／ 非表示 】
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Communications Chemistry, 4, 1（2021）の論文がCommunications Chemistry誌の５周年記念記事（Communications Chemistry, 6, 33 (2023)）に”most highly cited articles”として紹介された。
2023年3月
Communications Chemistry, 4, 1（2021）の論文がCommunications Chemistry誌の５周年記念記事（Communications Chemistry, 6, 33 (2023)）に”most highly cited articles”として紹介された。
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Protein & Peptide Letters誌のSpecial Issue "Organic-Inorganic Hybrid Materials and Their Applications"でゲストエディターを務めた
2016年12月 - 2018年4月
Protein & Peptide Letters誌のSpecial Issue "Organic-Inorganic Hybrid Materials and Their Applications"でゲストエディターを務めた
学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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生物工学研究会 鎌田泉博士論文賞
2006年3月 生物工学研究会
臼井健二
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Awards of the DIMITRIS N. CHORAFAS Foundation
2005年11月 Awards of the DIMITRIS N. CHORAFAS Foundation
臼井健二
科研費（文科省・学振）獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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マイクロ波による非平衡局所加熱現象を利用した位置選択的なペプチドの変換反応の開発
2024年4月 - 2027年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
担当区分：研究分担者
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難水溶性物質の皮膚感作性を評価するペプチド結合試験法の開発
2021年4月 - 2024年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
有海 秀人, 臼井 健二, 浜田 芳男
本研究の目的は、親水・疎水両溶媒になじむレジン樹脂に固定化したペプチドを用いることで、難水溶性物質のペプチド結合性試験を可能とし、被険物質と結合していないリジンのNH2残基に対してピクリン酸の指示薬を、システインのSH基に対してエルマン試薬の指示薬を組み合わせることで、分光法で検出が可能な極めて簡便な試験法の開発を目指すことである。
【2021年4月～2022年3月】高純度ペプチドビーズを用いた精油成分の皮膚感作性試験の実施
精油成分の被険物質（チモール、カルバクロール、オイゲノール）や陽性対照物質（ベンゾキノン）、陰性対照物質（イソプロパノール）を用いて、Lysペプチドを含む樹脂(0.5mg)と10mMピクリン酸を30分間反応させ、2％NaOHを加えてLys残基に結合したピクリン酸を吸光度で測定した（１）。次に皮膚感作性を有するシンナムアルデヒド、ハイドロキノン、オイゲノールとLysペプチドを含む樹脂を反応させた後、Lysペプチドと未反応のLys残基をピクリン酸で測定し（２）、吸光度の減少率（（２）／（１）＊100）を求めた。
シンナムアルデヒドおよびハイドロキノンをLysペプチドと反応させた後のピクリン酸の吸光度の減少率は5.9±22.8%、35.2±11.2%であった。また、オイゲノールと反応させた後のピクリン酸の吸光度は74.4±2.5%に減少したものの、シンナムアルデヒドやハイドロキノンのような減少率ではなかった。
従来の高速液体クロマトグラフィーを用いる、感作物質と結合したペプチドと未反応のペプチドを測定する方法とは異なり、本試験法は、96wellプレート上で感作性物質と未反応のLys残基をピクリン酸で定量できることが検証された。これらの情報を蓄積することにより、迅速かつ安価なアレルギー感作性試験代替法を提供することができると考えられる。 -
線維形成能および細胞毒性を有する短鎖ペプチド配列の予測・探索法の確立
2019年4月 - 2022年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
臼井 健二, 梅谷 智弘
線維形成能および細胞毒性を有する短鎖ペプチド配列の予測・探索法の確立
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金属錯体多面体を用いた外場応答型人工イオンチャネルの創製
2018年4月 - 2021年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
古川 修平, 臼井 健二, 坂口 怜子, 川野 竜司
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ペプチドと核酸の人工複合二次構造を用いた刺激応答感覚素子の作製
2015年4月 - 2017年3月
学術振興機構 科学研究費助成事業 新学術領域研究「感覚と知能を備えた分子ロボットの創成」
ペプチドと核酸の人工複合二次構造を用いた刺激応答感覚素子の作製
科研費以外の競争的資金獲得実績 【 表示 ／ 非表示 】
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環境水中における様々な重金属イオンの簡便検出が可能なペプチド固定化ビーズの開発
2024年10月 - 2025年9月
公益財団法人クリタ水・環境科学振興財団 公益財団法人クリタ水・環境科学振興財団 研究助成
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医療機器におけるペプチドビーズを用いたアレルギー感作試験法
2022年1月 - 2023年3月
テルモ生命科学振興財団 その他財団等 テルモ生命科学振興財団・研究助成
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ペプチドビーズを用いた反応速度論による迅速・詳細なアレルギー感作試験法の開発
2021年11月 - 2024年3月
コーセーコスメトロジー財団 その他財団等 コスメトロジー研究助成
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人工ペプチドと核酸を用いたミネラリゼーション制御による金ナノワイ ヤーの作製
2020年6月 - 2021年5月
その他財団等 村田学術振興財団 研究助成 (自然科学)
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工場内におけるアレルギー感作評価が可能なペプチドビーズを用いた簡易検査法の開発
2019年4月 - 2020年3月
公益財団法人ニッポンハム食の未来財団 公益財団法人 ニッポンハム食の未来財団 公募型研究助成
共同・受託研究活動実績（公開） 【 表示 ／ 非表示 】
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固定化ペプチドを利用した新規アッセイ装置の開発
提供機関：国内民間企業 国内共同研究
2015年7月 - 現在
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膜透過ペプチドに関する研究
提供機関：国内大学 国内共同研究
2015年4月 - 現在
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ペプチド線維に関する研究
提供機関：国内民間企業 国内共同研究
2014年12月 - 現在
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ペプチドと無機化合物に関する研究
提供機関：龍谷大富崎研究室 国内共同研究
2012年9月 - 現在
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ペプチドと電波に関する研究
提供機関：株式会社ディーエスピーリサーチ 国内共同研究
2012年8月 - 現在
研究シーズへのリンク 【 表示 ／ 非表示 】
共同研究希望テーマ 【 表示 ／ 非表示 】
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細胞内での分子挙動を測定・解析できる機器の開発
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本研究に適したマイクロアレイの基板開発
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固定化ペプチドの応用利用に関する研究
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ペプチドマイクロアレイの基板開発
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アミロイドに関する研究
研究費にかかる研究（調査）活動報告書 【 表示 ／ 非表示 】
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2023年度 生体分子工学、生体機能関連化学、タンパク質・ペプチド工学 人工ペプチドを用いたナノ・バイオへの工学的応用展開
研究費の種類： 教員研究費・各外部資金など
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2021年度 生体分子工学、生体機能関連化学、タンパク質・ペプチド工学 人工ペプチドを用いたナノ・バイオへの工学的応用展開
研究費の種類： その他
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2020年度 生体分子工学、生体機能関連化学、タンパク質・ペプチド工学 人工ペプチドを用いたナノ・バイオへの工学的応用展開
研究費の種類： その他
教育活動に関する受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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優秀ポスター賞
2024年9月 第18回バイオ関連化学シンポジウム
受賞者： 吉田秀平 -
ポスター発表チャレンジング賞
2024年8月 第56回若手ペプチド夏の勉強会
受賞者： 吉田光輝 -
一般講演チャレンジング賞
2024年8月 第56回若手ペプチド夏の勉強会
受賞者： 吉田秀平 -
ポスター発表チャレンジング
2024年8月 第56回若手ペプチド夏の勉強会
受賞者： 小林もえ -
奨励賞
2024年1月 第17回日本電磁波エネルギー応用学会研究会
受賞者： 小林もえ 自在配列設計ペプチドを用いたナノポアへのセンサー機能の付与
その他教育活動及び特記事項 【 表示 ／ 非表示 】
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2019年3月
日本薬学会第139年会
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2018年8月
サイエンスライブチケットvol.31、32、33
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2018年4月
ゲストエディター
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2017年8月
サイエンスライブチケットvol.27、28
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2015年5月-現在
数学および演習キャッチアップセミナー
ティーチングポートフォリオ 【 表示 ／ 非表示 】
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2022年度
教育の責任（何をやっているか：主たる担当科目）：
数学及び演習 (1年前期必修科目3単位)、生化学（1年C期選択必修科目2単位）、生命分析化学（1年D期選択必修科目2単位）、ナノバイオラボベーシックB(1年生後期必修科目2単位）、ナノバイオラボ1A (2年前期必修科目4単位)、ナノバイオラボ2A (3年前期必修科目6単位)、ナノバイオラボ2B (3年後期必修科目6単位)、ナノバイオ卒業研究（4年通年必修科目15単位）など
教育の理念（なぜやっているか：教育目標）：
私の教育理念・目標は、学生が生命や化学を中心とした理科系の基礎的知識から最先端知識を理解し、研究活動においてそれを活かして、課題の発見、解決できる能力を習得することである。そして最終的には、理系研究にかかわる分野はもちろんのこと、どのような分野においても社会人として活躍できる人材を育成することを目標とする。
教育の方法（どのようにやっているか：教育の工夫）：
学生が主体的に学習を進める機会を作るために、生化学、生命分析化学などの授業においても演習問題を解く時間を多く設けている。また、ついていけない学生においてはキャッチアップセミナー、より発展的な理解・習得を望む学生においてはアドバンスドセミナーを各教科において実施している。ナノバイオラボ1Aでは、基礎的な実験を独力で実施し、データ分析できるよう、一人で実験を行うような体制にし、最終的にはレポート作成後のフィードバックも個別に行っている。大学院では、各学生を一研究者と認めて、専門以外の新たな研究技術を習得できるような実験技術について講義するほか、研究に関するディスカッションや発表を重視している。オンライン授業対応も行い、講義内容や学生のニーズに合わせて、リアルタイム形式やオンデマンド形式どちらにも対応できるように技術も会得している。
教育方法の評価・学習の成果（どうだったか：結果と評価）：
各授業において、学生が自主的に学び、授業時間外に学習の時間を設け、課題の発見、解決に取り組んでいることが確認できた（エビデンス１）。基礎的な実験の習得については、自作の専用の教材を使用したりオンライン講義については動画やPDFの用意をしたり（エビデンス２）、毎年度教材の更新を行うことで実験教育の質を高めることができた。より実践的な実験・研究科目においては、4年生にもかかわらず学会発表を行えたり、院生においては学会において優秀発表を受賞したりするなどの効果を得ることができた。（エビデンス３）
改善点・今後の目標（これからどうするか）：
実験科目などで、学生同士が授業時間外に相談、議論し、資料収集、データ解析、レポート検討を行う機会を設け、自分自身にフィードバックできるシステムを引き続き構築したい。また、ウェブサイトやクラウドの資料を使った事前事後学習を用意しつつあるが、より一層対応できるようにしていきたい。
根拠資料（資料の種類などの名称）：
エビデンス１ リアクションペーパーやレポート（非公開）、MyKonan課題提出状況（非公開）、授業改善アンケート
エビデンス２ ナノバイオラボ1A テキスト、動画資料、PDF資料
エビデンス３ 臼井研究室ウェブサイトの業績欄・News欄
https://www.konan-u.ac.jp/hp/FIRST_usui/presentations.html
https://www.konan-u.ac.jp/hp/FIRST_usui/news.html
所属学協会等の委員歴 【 表示 ／ 非表示 】
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2024年5月 - 現在 特定非営利活動法人 日本電磁波エネルギー応用学会 副理事長
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2022年5月 - 現在 特定非営利活動法人 日本電磁波エネルギー応用学会 理事
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2021年12月 - 現在 一般社団法人日本動物実験代替法学会 代議員
社会貢献活動 【 表示 ／ 非表示 】
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模擬講義（西宮今津）
役割：講師
兵庫県立西宮今津高等学校 2024年10月
対象： 高校生
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模擬講義・実験（城南）
役割：講師
福岡県立城南高等学校 2024年8月
対象： 高校生
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模擬実験（舞子）
役割：講師
兵庫県立舞子高等学校 2024年8月
対象： 高校生
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模擬講義（津名）
役割：講師
兵庫県立津名高等学校 2024年7月
対象： 高校生
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模擬講義（川西緑台）
役割：出演, 講師
兵庫県立川西緑台高等学校 2023年7月
対象： 高校生
提供可能な資源 【 表示 ／ 非表示 】
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細胞内外の生体物質の挙動解析
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融合タンパク質の設計やプラスミド構築、発現精製
a
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生体分子の分子物性や物理化学的性質の解析や測定
a
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ペプチドを中心とした生体分子の設計と合成
a