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ウサギのはがれた网膜を新たなハイドロゲルで密着させる 二段阶の反応でゲル化を加速
新しく开発したハイドロゲル（左）と従来のゲル（右）がウサギの眼に埋植された様子
新しく开発したハイドロゲル（翱濒颈驳辞-罢别迟谤补笔贰骋ハイドロゲル）は透明なままだが、従来のゲルは时间が経つと炎症を起こし白浊する。研究グループは、ウサギの眼において硝子体を除いた后に注入したハイドロゲルが长期间にわたって安全であることを示し、また一年间副作用や拒絶反応が起きなかったことを観察した。またウサギの眼の中にハイドロゲルを注入することで、网膜剥离を治疗することにも成功した。
© 2017 酒井崇匡
东京大学大学院工学研究科の酒井崇匡准教授を中心とする国际研究グループは、液状のままウサギの目の中に注入すると、数分间のうちにゲル状に固まって、眼の中のゼリー状の物质硝子体に置き换わる弾性ゲルを新しく开発しました。このゲルは、眼球手术の技术に新たな道を切り开くかもしれないと期待されます。
网膜剥离をはじめとするさまざまな网膜の病気は、硝子体（网膜と水晶体の间を埋めているゲル状の物质）を置き换えるための手术を必要とします。従来はガスやシリコンオイルが硝子体に代わる物质として用いられてきましたが、これらは水とうまく混ざらないため长期间の使用には适していません。一方で、水を多く含み弾性のあるハイドロゲルは、生体软组织と似たような物质から构成されている上にほとんど水でできているため、有望な材料でした。
「従来のハイドロゲルの欠点は、年月が経つと水を吸収して膨らみ始めてしまうため周辺の组织に刺激や圧力をかけ、最终的に损伤してしまうことです」と本研究の共着者でありバイオエンジニアリングが専门の酒井准教授は説明します。「ハイドロゲルに含まれる高分子の量を抑えることで膨らむのを防げることはわかっていました。しかし高分子の浓度を下げ过ぎてしまうとゲルが固まるのに何时间もかかってしまい、実际の手术で用いることが困难になります」。
东京大学と筑波大学を含む研究グループは、高分子の浓度を低く抑えたうえに、液状のままでウサギの眼の中に注入することができ、かつ注入后10分以内にゲル化して硝子体に置き换え可能なハイドロゲルを开発しました。そして、研究グループは反応を二段阶に分けることでゲル化を加速させることに成功しました。具体的には、最初に二种类の四腕の高分子を混合することで高度に分岐した液状の高分子の集合体を作製しておき、その高分子の集合体が眼の中に注入された后すぐ互いに结合するように设计したのです。
开発したハイドロゲルを注入したウサギは食塩水を注入した场合と比べて、ハイドロゲルが膨らんで周辺の组织に与える圧力に顕着な差は见られませんでした。また、ハイドロゲルを注入したウサギでは注入后410日が経っても副作用が见られませんでした。このことから、今回开発されたハイドロゲルは生体に拒絶されず安全であることが示唆されます。
また、别の実験では、网膜剥离を患っていたウサギに今回开発したハイドロゲルを用いて治疗したところ、回復することが确认されました。
「ハイドロゲルは有望な生物材料ですが、物理的な性质を制御するのが难しいのです。私たちはそういった困难な点は分子形状を精密に设计することで克服できるということを示したかったのです。そして、今回それを示すことに成功しました」と酒井准教授は言います。
この新しいハイドロゲルの効果や安全性は、人间の生体内で検証する必要があります。一方で、シリコンオイルやガスを用いた场合は、剥离した网膜を抑えつけるために手术后に患者はうつ伏せ状态を保たなければいけませんが、このハイドロゲルではその必要がなくなるだろうと研究グループは期待を寄せています。
今回开発したハイドロゲルはあらゆる疾患の治疗への応用にも适した性质を持っており、空间充填ゲルとして外伤や肿疡、退行性疾患によって损伤を受けた生体软组织として用いることも梦ではないかもしれません。
论文情报
, "Fast-forming hydrogel with ultralow polymeric content as an artificial vitreous body", Nature Biomedical Engineering Online edition: 2017/03/10 (Japan time), doi:10.1038/s41551-017-0044.
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