新規熱可塑性バイオマテリアル、分解速度と機械的特性を独立制御し医療用途へ

英国バーミンガム大学と米国デューク大学の研究者たちが、体内での分解速度と機械的性能を独立して制御できる新規熱可塑性ポリエステルを開発しました。この材料は、軟組織修復とフレキシブルバイオエレクトロニクス向けに調整されています。

天然組織の弾性と強度に匹敵しつつ、臨床的に適切なペースで分解するバイオマテリアルの実現は極めて困難です。機械的強靭性をもたらす化学構造が、往々にして分解速度をも規定してしまうためです。

研究チームは、天然に存在する代謝産物であるコハク酸を組み込むことで、分解速度を微調整できるレバーになることを実証しました。

研究成果はNature Communications誌に掲載されました。このポリエステルは4ヶ月かけて着実に分解し、その間に新生組織が浸潤し最終的に足場を置き換えます。ラットでのin vivo試験で生体適合性と安全性が確認されました。コハク酸含有量を調整することで吸水性を制御し、分解ペースを制御可能です。重要なことに、天然ゴムを模倣した設計された立体化学により、機械的強度と分解速度が分離され、立体化学的チューニングにより強度を維持・回復できる——分解性バイオマテリアルにおいて前例のない能力です。

バーミンガム大学のアンドリュー・ドーブ教授（共著者）は、生体組織が多様な弾性挙動を示すことを指摘。「これらの特性に合致しつつin situで分解する合成代替材の設計は長年の難題でした」と語ります。「万能な解決策は不十分であり、我々の研究はインプラントを用途特有の性能プロファイルで設計可能になったことを示しています。」

化学、機械工学、材料科学に専門性を持つデューク大学のマシュー・ベッカー教授は、バイオマテリアル分野が限られた選択肢に制約されてきたと観察。「我々の開発は大きな前進です。この材料の調整可能性は、骨移植、血管ステント、ウェアラブルエレクトロニクスなど多様な用途への扉を開きます。更なる生体適合性試験と高度な実証を積極的に進めています。」

資金提供：米国科学財団、ジョン・S・&ジェームズ・L・ナイト財団、欧州研究基金、オーストラリア国立保健医学研究評議会。

本技術は、ウォーリック大学とアクロン大学による国際特許出願により保護されています。

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