新しいアルギン酸塩の設計

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7213 (2022) この記事を引用

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1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

創傷治癒は複雑なプロセスであり、迅速な治癒には適切な微環境が必要です。 したがって、効果的な創傷被覆材の設計と製造は、創傷治癒の分野における印象的な革新です。 このシナリオで製造された創傷被覆材は、フィブリノーゲン (凝固剤として)、ナイシン (抗菌剤として)、エチレンジアミン四酢酸 (抗菌剤として)、アルギン酸塩などの適切な凝固材料と抗菌材料の組み合わせを使用して設計されました。 （創傷治癒剤として）。 生物物理学的特性評価により、フィブリノーゲンとアルギン酸塩の相互作用がタンパク質の二次構造のわずかな変化と関連していることが示されました。 立体構造研究により、このタンパク質は感染創傷の最高温度である 42 °C で構造的に安定であることが示されました。 膨潤、機械的抵抗、ナイシン放出、抗菌活性、細胞毒性、ゲルの多孔性、血液凝固などのヒドロゲルの特性が評価されました。 結果は、ナイシンが 48 時間かけてゆっくりと放出されることを示しました。 抗菌研究では、グラム陰性菌およびグラム陽性菌の増殖に対する阻害効果が示されました。 ヒドロゲルはまた、その十分な多孔性により、かなりの量の水を吸収し、酸素化を提供するだけでなく、その構造への薬物の組み込みも可能であった。 走査型電子顕微鏡では、ヒドロゲルの細孔サイズが約 14 ～ 198 μm であることが示されました。 細胞生存率の研究により、ヒドロゲルの高い生体適合性が示されました。 血液凝固試験でも、合成されたヒドロゲルが血栓形成のプロセスを促進する効果があることが確認されました。 in vivo 研究では、創傷治癒、再上皮化、コラーゲン沈着の速度が高いことが示されました。 インビトロおよびインビボ研究から得られた知見によれば、設計されたヒドロゲルは、さらなる前提条件の評価を経た後、新規で魅力的な創傷被覆材として考慮されることができる。

身体の最大の器官である皮膚は、機械的損傷や微生物による損傷に対するバリアとして機能することで、身体とその構成要素を保護することができます1。 したがって、皮膚の損傷や創傷は今日の主要な医学的問題となっています2。 世界中で 600 万人近くの人口がさまざまな種類の傷に苦しんでおり、その傷によってライフスタイルが混乱し、生活の質が低下しています。 特に、重度で治癒に 12 週間以上かかる慢性創傷は、再発を伴うことがよくあります。 これらの傷は、糖尿病や腫瘍疾患、重篤な生理学的感染症などの特定の疾患によって引き起こされます3。 したがって、効果的な創傷被覆材の設計は、創傷の治癒速度を高めるための主要な前提条件です。

適切な創傷被覆材は、塵粒子や細菌を透過させず、周囲との適切なガス交換を介して創傷治癒に好ましい微環境を提供する必要があります。 創傷部位への接着力が低いこと、および創傷表面から簡単に剥がれることも、適切な創傷被覆材のもう 1 つの特徴です4。 これまでに、ハイドロコロイド、フィルム、フォーム、ハイドロゲルなどを含む、さまざまな創傷用包帯が開発されてきた。 ハイドロゲル包帯の親水性は、余分な創傷分泌物の吸収、湿気の多い環境の保護、創傷部位への酸素の浸透、患者の痛みの軽減など、多くの利点をもたらします5。

最近の研究により、キトサン、コラーゲン、アルギン酸塩などの一部の天然生体高分子が創傷治癒プロセスを促進する能力があることが明らかになりました6、7、8、9、10。 線維芽細胞成長因子/血管内皮カドヘリンを含むキトサンとアルギン酸塩で作られた複合ヒドロゲルは、皮膚の傷の再生を促進することが示されています11。 さらに、ナイシンを含む別のキトサン-アルギン酸ヒドロゲル複合体が開発され、急性創傷の治癒に効果的であることが示されています12。 1980 年代以来、これら 2 つの天然化合物を含む多数の包帯が合成され、皮膚創傷、特に世界的な死亡率の主な原因の 1 つである糖尿病性創傷の治療に使用されてきました。 親水性の高い炭水化物であるアルギン酸塩は、褐海藻類や、アゾトバクターやシュードモナスなどの細菌源に由来します。 これは、(1,4)-結合-β-D-マンヌロネート (M) および α-L-グルロン酸 (G) 残基のホモポリマー ブロックを含むポリアニオン性コポリマーです14、15。 アルギン酸塩の最も重要な特性の 1 つは、金属イオンへの傾向であり、これは非常に強力なゲルの作成に役立ちます 16。 形成された構造は、細胞、DNA、タンパク質を捕捉するための決定要因であることに注意する必要があります14。 さらに、アルギン酸塩は、非免疫原性、化学的多用途性、費用効果が高く、低毒性、生分解性、生体適合性、独特の吸水性、および顕著な架橋能力を備えています。 これらにより、アルギン酸塩は医療用途、特に再生医療や創傷治癒において多くの注目を集めることができました17、18、19。