近年、携帯機器の発達により、人々は電子機器の柔軟性に注目するようになった。人々は電子機器の柔軟性により注目している。特にインターネット時代を契機としたウェアラブルデバイスの波では、人々は柔軟な電子デバイスを期待している。以上のことから、タンパク質材料は非常に柔らかいだけでなく、生体適合性にも優れている。そのため、タンパク質材料を用いた電子デバイスは、当然ながら研究のホットスポットとなっている。一方、人々は、情報を感知し処理できる電子デバイスを動物に移植したいと考えている。そのため、生体適合性のある光学チップや電子チップが研究者に好まれている。

1911年にクモの糸を使って細胞の排出を誘導することに人類が初めて成功して以来、細胞分裂と成長を誘導するこの方法はセルパターニングと呼ばれてきた。セルパターニング法は、シンプルな実験シミュレーショ ンの手段として、実験系を単純化し、3次元の細胞環境をシミュレーショ ンできるという利点がある。その結果、セルパターニングは広く利用されるようになり、その成果の多くは商品化されている。その例として、組織工学、薬物スクリーニング、外傷治療などの分野が挙げられる。

近年、バイオヘルス分野における人類の緊急なニーズにより、人類は天然生体高分子材料（タンパク質、糖類、ペプチド、リボ核酸、セルロースなど）にますます注目しており、天然高分子材料を化学修飾することにより、工程や複雑さを最小限に抑え、天然高分子材料の環境に優しい特性を保持し、機能化デバイスの研究を行うことを人類は望んでいる。機能化デバイスの研究には、修飾されていない天然高分子材料が使用される。一方、生体高分子ベースの材料やデバイスを調製するために、機械的特性、電気的特性、光学的特性など、生体分子固有の特性を直接利用する研究も行われている。例えば、デオキシリボ核酸の塩基対の相補的特性を利用して高感度センサーを作製し、重金属イオンの検出やセンシングに利用することができる。環境応答特性を利用したタンパク質材料を利用してセンサーを作製し、温度、湿度、PH値の変化をモニターするのに利用することができる。

タンパク質ベースの物質化-装置化-機能化を達成する手段は以下の通りである：

1.フェムト秒レーザー直接描画法によるタンパク質光導波路の作製

フェムト秒レーザー直接描画法を用いてタンパク質系材料に導波路状デバイスを加工し、貫通光試験を行い、タンパク質系材料から導波路状デバイスが作製できることを実証した。そして、導波路状デバイスが良好なデバイス表面形状で作製されることを証明し、導波路状デバイスの光透過試験を行った。

2.紫外線リソグラフィー平版印刷技術による蛋白質薄膜の作製

自作UVリソグラフィ装置を用いて、UVリソグラフィ平版印刷でタンパク質薄膜を作製した。タンパク質ベースの周期的なマイクロナノストライプデバイスをマスクプレートを用いて作製し、周期的なマイクロナノストライプの形態とストライプの品質がマイクロナノグレーティングデバイスとして使用できるかどうかを実証するためにグレーティング試験を行った。さらに、周期的なストライプを基板として使用し、細胞と共培養することで、周期的なストライプが細胞の成長や列を誘導し、細胞のパターニングを可能にすることを実証した。本研究は、UVリソグラフィーによるタンパク質ハイドロゲル材料のデバイス化に焦点を当てたものである。

3、紫外線リソグラフィーを用いた炭素ドット-タンパク質機能化デバイス作製技術

前論文で構築したUVリソグラフィーシステムを用いて、炭素ドット-タンパク質ハイブリッド材料を複合ハイドロゲル材料に混合し、ハイブリッド材料フィルムを作製した。このハイブリッドフィルムは、可視光触媒の機能化の探索にも使用した。