科学研究の最前線を探る当シリーズの一環として、世界経済フォーラムの若手科学者ピエール・カラムは、ベイルート・アメリカン大学の化学教授で、資源が限られた環境で水系感染症や感染症を監視・管理するため、バイオセンサーをスマートフォンに組み込む研究を行っています。
解決しようとしている大きな課題は何ですか？
私は小型の温度計の開発に取り組んでいます。最初は大したものに聞こえないかもしれませんが、現在使われている技術は、1654年にトスカーナ大公フェルディナンド2世が組み立てた温度計とほぼ同じです。フェルディナンド2世はガラス管にアルコールを満たし、温度変化の測定に用いました。
それ以来、科学技術は大きく進歩し、現在の研究の多くはマイクロスケールやナノスケールで行われています。これらのスケールは温度計の先端よりもはるかに小さく、温度変化を正確に測定することは不可能です。例えば、人間の細胞の直径は数ミクロンです。細胞内の小器官の温度を測定したい場合や、薬剤が細胞代謝にどのように影響しうるかを理解したい場合、現在の技術ではそれを行うことはできません。私たちの研究は、この差し迫った問いを解決しようとするものです。
それを解決するために用いようとしている大きなアイデアは何ですか？
私たちは共役ポリマーが持つ独特の蛍光特性を活用しようとしています。これらのポリマーは当初、柔軟で安価な有機太陽電池を作製するために開発されたものです。水への溶解性は非常に低いのですが、望ましくない性質と考えられていたこの特性が、私たちの用途には理想的であることがわかりました。そのため、室温での低い溶解性を私たちにとって有利に利用しています。温度変化は溶解性に影響を与え、それが色の変化として現れます。
5歳の子どもにどのように説明しますか？
体調を崩したときに親が使う体温計を、科学の力で小さくして、目で見えないほどにしようとしています。非常に小さくなったら、体の最も小さな部分の一つの温度を測定するために使います。体の小さな部分で何が起きているかを理解できれば、より良い薬を開発して、より早く元気になれるようにできるため、これは重要です。
この取り組みの中で最も困難だった点は何ですか？
レバノンのように資源が限られた国で研究することは、多くの面で困難を伴います。ベイルート・アメリカン大学に所属していることは幸運で、同大学は私たちの研究を少しでも進めやすくするためにあらゆる努力をしてくれています。しかし、物資の輸送にはかなりの時間がかかるため、手に入るものを工夫して使ったり、改造したりする必要がよくあります。
人々があまり知らない、最も衝撃的な事実は何ですか？
研究室で合成された分子が、『自然に』生成される同じ分子と同一ではない、あるいはそれより価値が低いと人々が考えていることには、今も驚かされます。
あなたの研究には興味深い背景がありますか？
多くの発見と同じく、ナノ温度計の開発は全くの偶然でした。ある午後、実験を行っていたところ、その時点ではあまり意味がないと思われた偶然の観察をしました。その夜遅く、いつものように、深い眠りに落ちかけながら、頭の中でデータを分析し翌日の計画を立てていました。そのとき、数週間前に読んだ、溶液中の温度を測定する革新的な方法に関する論文を思い出しました。その日に得た結果と発表された研究をなんとか結びつけ、自分の結果から温度変化を報告できるかもしれないと推測しました。興奮して身支度をし、研究室へ行き、その夜すぐに実験を試しました。最初の試みから大成功でした。おかしなことに、最初に使った比率が最適なものであることがわかりました。
