よく知られているように、接着は乾燥した表面でのみ効果があり、有機材料の場合は特に困難が伴います。人体は血液、血清、その他の体液で満たされており、接着材料で内部損傷を治療するのは非常に困難です。 。これまで使用されてきた粘着製品の多くは組織を刺激し、柔軟性に欠けます。つまり、以前のシステムに代わるシステムが求められているのです。ハーバード大学ウィス研究所の Jianyu Li 氏率いるチームは現在、自然にインスピレーションを得たコンセプトを発表しています。
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この物語は、自然界で技術的に実現可能な接着剤の特許を探すことから始まりました。こうしてリーと彼の同僚は最終的にナメクジのレシピにたどり着いたのです。具体的には、彼らはヨーロッパ原産の茶色のナメクジ ( Arion subfuscus ) から探していたものを見つけました。これらの軟体動物は、脅威を感じると、特別な種類の超粘着性の粘液を分泌し、敵がほとんど引き離すことができないほど強力に湿った表面に付着することができます。
研究者らの研究によると、この驚くべきスライム接着剤は、正に帯電したタンパク質が接着効果を保証する強固なマトリックスで構成されていることがわかりました。 Li と彼の同僚はこの概念を二層ヒドロゲルに実装しました。これは、接着層を担持するアルギン酸ポリアクリルアミド マトリックスで構成されています。これには、カタツムリの粘液中のタンパク質の効果を模倣する、正に帯電したポリマーがあります。
研究者らが説明しているように、ポリマーは静電引力、共有結合、浸透効果といったいくつかの効果によって生体組織に付着します。 「これまでのほとんどの素材は、生地と接着剤の間の界面にのみ焦点を当てていました。私たちの接着剤はマトリックス層を通してエネルギーを散逸させることができるため、亀裂が入る前にはるかに大きな応力にさらされることが可能になります」とリー氏は説明します。
可能性が芽生えてきている
研究者らは、皮膚や器官の表面など、さまざまな乾燥および湿った動物組織で接着剤をテストしました。新しい接着剤の粘着力を剥がすのに、従来品に比べて大幅に多くのエネルギーが必要であることが判明しました。最終的に接着が解けたとしても、それはヒドロゲル自体の破損によるものであり、接着剤と組織間の結合の破壊によるものではないと研究者らは強調している。これはかつてないレベルの接着強度です。
この接着剤は、研究者らがラットに2週間移植したところ、効果的で忍容性が良好であることも証明された。彼らはまた、ストレステストも実施した。接着剤を使って豚の心臓の穴を塞ぎ、臓器を機械的に膨張させ、その後再び収縮させた。 「カタツムリパッチ」はこのストレスに何万回も耐えた、と研究者らは報告している。
これにより、医療分野で多くの用途が可能になります。この材料は、希望のサイズに切断して組織表面に適用できるパッチとして使用できます。より深い損傷の治療には注射可能な溶液の形でも利用できます。この材料は、心臓機能をサポートする部品など、医療機器を対象の構造に取り付けるためにも使用できる可能性がある。共著者であるハーバード大学のジューダ・フォークマン氏は、「一見地味なカタツムリの概念から、外科的創傷治癒の技術がどのように発展していくのかを見るのは、とても興味深いことです。」と熱心に要約しています。
