医療用途向けに「微調整」された熱可塑性生体材料
英国のバーミンガム大学と米国のデューク大学の研究者は、新しい熱可塑性生体材料を「微調整」して、体内での劣化速度とその機械的特性の両方を独立して制御できるようにすることに成功しました。ポリエステルの一種で、軟組織の修復や柔軟な生体電子工学で使用するために設計されています。
生体組織の必要な弾力性と強度をうまく再現するが、適切なタイムスケールで生分解する材料は、設計が非常に困難です。これは、材料の機械的特性を生成するために使用される化学的性質が、通常、材料の劣化速度も左右するためです。
<画像>この研究チームは、体内で自然に見つかる製品であるコハク酸の添加を使用して分解速度を制御する方法を示すことにより、技術を進歩させました。
Nature Communications に掲載された新しい調査 研究者は、ポリエステル生体材料が4か月の期間にわたって徐々に分解し、健康な組織が成長して最終的にインプラントに置き換わる様子を示しました。材料の生体適合性と安全性を確認するために、ラットでのテストも実施されました。コハク酸の量を変えることにより、チームは水が材料に浸透する速度、したがって分解速度を制御することができます。通常、劣化速度を上げる構造変化は強度の低下を引き起こしますが、この材料は、天然ゴムを模倣し、その機械的特性を細かく制御できるようにする特定の立体化学で設計されています 。これは、適切な立体化学的調整を行うことで、強度の低下を補うことができることを意味します。これは、他の分解性生体材料ではこれまで達成されていない重要な進歩です。
研究の共著者であるバーミンガム大学のアンドリュー・ダブ教授は次のように説明しています。適切な物理的特性を持ち、体内で分解する可能性のある合成代替品を製造するための努力は、何十年も続いています。課題の一部は、「万能」アプローチが機能しないことです。私たちの研究は、特定のアプリケーションごとに微調整できる特性を備えた生物学的インプラントを設計する可能性を開きます。」
<画像>化学と機械工学および材料科学の二重の任命を持っているデューク大学のマシュー・ベッカー教授は、生物材料と再生医療のコミュニティは、この研究で報告された特性の多様性を欠くいくつかの材料に厳しく制限されていると述べています。 「私たちが開発した材料は、新しい生体材料の継続的な探索において真の進歩をもたらします。材料の調整可能な性質により、交換用の骨から血管ステント、ウェアラブル電子機器まで、さまざまな用途に適しています。材料の生体適合性と、より高度なデモンストレーションでのその使用を証明するための追加の作業が進行中です。」
この研究は、国立科学財団、ジョンS.およびジェームズL.ナイト財団、ヨーロッパ研究財団、オーストラリア国立健康医学研究評議会によって資金提供されました。
一方、この技術は、ウォーリック大学とアクロン大学によって提出された国際特許出願の対象となっています。
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