2025年ノーベル化学賞が、金属有機フレームワーク（MOFs）の分野を開拓した3人の科学者に授与されました。
ノーベル委員会は、MOFsを「ホテルの部屋」と例え、小さな分子が出入りできる構造だと説明しました。
受賞者である杉本進（Susumu Kitagawa）、リチャード・ロブソン（Richard Robson）、オマール・ヤギ（Omar Yaghi）の3人は、1980年代後半にこの分野を確立しました。
彼らの研究は、世界中での研究ブームを引き起こし、特にテキサス州の大学での研究が盛んになっています。
テキサス大学ダラス校の化学と生化学の准教授、ロナルド・スマルドン（Ronald Smaldone）は、「この分野を始めた人々は、MOFsを用いてポリマーやワクチン、水の浄化を行うことができるとは想像しなかっただろう」と語ります。
MOFsについて言えば、これらは原子スケールのレゴのような構造物です。
金属と炭素系のリンクが繰り返しパターンで結合し、さまざまなサイズや形状の微細な空洞がある3Dのキャベンを形成します。
初期の研究では、MOFsは水素やメタンなどのエネルギー関連のガスのタンクとして位置づけられていました。
現在では、これらの「スーパースポンジ」は、バッテリーやスーパーキャパシタ、燃料電池などに利用されています。
内部空間の広さにより、イオンがより速く移動でき、またその設計の柔軟性から、化学者は分子の貯蔵空間を改良できるのです。
さらに、テキサス大学ダラス校の化学と生化学の助教授、マリオ・ヴリード（Mario Wriedt）は、MOFsの可能性がバッテリー以上に広がると考えています。
彼は、3Dの「部屋」を利用して、分解に数千年かかる人工化学物質であるPFASを捕える手段としての研究を行っています。
PFASは、さまざまな消費者、商業、工業製品に使用されており、水や空気、土壌、野生生物、人間など、至る所に存在します。
PFASへの暴露は、人間や動物に有害な健康影響を引き起こすことが確認されています。
ヴリードのグループは、MOFsの孔のサイズを調整し、PFASにしっかりと吸着する化学的な利き手を追加することで、PFASを効率的に捕える方法を改良しています。
「私たちのラボでは、最先端の材料を超えるMOFがいくつかあります」とヴリードは述べます。
「PFASの除去の能力が記録的であり、数秒で超高速の除去が行われています」
長期的には、MOF層を持つ水浄化システムの構築を目指しています。
また、特に消火活動の後にPFASに汚染される恐れのある水質を現場で確認できるポータブルなMOFベースのテストの開発も考えています。
メダルの分子が持つ能力を利用したもう一つの分野では、テキサス大学ダラス校の助教授、ジェレミア・ガッセンスミス（Jeremiah Gassensmith）が注目されています。
彼はMOFsがワクチンや必須の薬剤を運ぶ能力を持つと指摘し、金属によって免疫系を適切に促進しうる可能性を強調します。
ガッセンスミスのラボでは、亜鉛で構成されたMOFをワクチンに使われるタンパク質の保護殻として利用しています。
このMOFは、タンパク質の劣化や高温などの厳しい条件から保護し、亜鉛が免疫系の反応を高めます。
彼のラボでは、再発する尿路感染症と結核に対するMOFベースのワクチン開発も行っています。
また、圧縮空気を用いてMOFベースのワクチンを送達する方法もテストしています。
この方法は、注射が苦手な人にとっての代替手段となる可能性があります。
スマルドンは、防空化学物質や化学兵器を分解するフィルターの開発のために陸軍と協力しています。
「これらの素材をマスクやフィルターにすることができるのです」とスマルドンは言います。
このMOFポリマーは、空気の汚染を解消する手段としても利用でき、アレルギーやがんのリスクを高める慢性的な曝露を減少させる助けになるでしょう。
スマルドンは、現在のMOF研究が科学探求の出発点として好奇心の重要性を強調していると述べています。
「最初の頃、ヤギ、ロブソン、北川のグループは、配位化学の研究をしたり、材料を作る方法を見つけたりしようとしていました」
「基本的な研究は非常に重要です。どの方向に進むかはわからないからです」
画像の出所：dallasnews