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Jun 12, 2023

バイオインスパイアされたゼラチンベースの粘着性ハイドロゲルで、熱傷ケアのさまざまな表面に使用可能

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13735 (2022) この記事を引用する 4694 アクセス数 4 引用指標の詳細 適切な熱傷管理では、患者のコンプライアンスを考慮し、

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13735 (2022) この記事を引用

4694 アクセス

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メトリクスの詳細

適切な熱傷管理では、患者のコンプライアンスが考慮され、創傷閉鎖を促進する環境が提供されます。 粘着性のハイドロゲルは創傷管理に役立ちます。 これらは、制御された薬物送達と多様な表面付着性を備えた予防感染パッチとして機能します。 仮説に基づいた研究により、ポリビニルアルコールとデンプンがヒドロゲル骨格として機能するゼラチンベースのヒドロゲル (GbH) における生物由来のポリドーパミン特性が調査されています。 GbH は、O-H 基が豊富な表面を持つ有望な物理的特性を示しました。 GbH は、乾燥した表面 (ガラス、プラスチック、アルミニウム) や濡れた表面 (豚肉や鶏肉) に粘着性がありました。 GbH は経皮製剤の数学的動態を実証し、試験モデルにおける GbH の in vitro および in vivo 毒性により、モデルの健全な成長と生体適合性が確認されました。 ケルセチンを負荷した GbH は、ラットモデルの第 2 度熱傷に対して 4 日目に 45 ～ 50% の創傷収縮を示し、これはスルファジアジン銀治療グループと同等でした。 引張強度、生化学物質、結合組織マーカーおよびNF-κBの推定値は、皮膚の正常レベルを模倣するために、GbH治療された治癒創傷において21日目に回復した。 生体からインスピレーションを得た GbH は、ラットモデルにおける 2 度熱傷の効率的な創傷治癒を促進し、その前臨床応用可能性を示しています。

人類は自然からのインスピレーションを求めて、新規で機能的なハイドロゲルの作成に成功しました1。 ナメクジベースの保護粘液の生体模倣は、アルギン酸塩とポリアクリルアミドを組み合わせた、丈夫で表面に粘着するヒドロゲルの開発に貢献しました 2,3。 ドーパミンが水中接着の主成分として作用する、ムール貝などの水生動物にヒントを得た、表面接着ヒドロゲル設計における効果的なドーパミン複合体が最近開発されました4。 生物からインスピレーションを得たヒドロゲルの多くは、分子構造から巨視的形状に至るまで、生物系の多様な機能を理解するためのモデルとして生物系を使用して設計されています5。 ヒドロゲルは、親水性ポリマー鎖の複雑な三次元 (3-D) ネットワークであり、その親水性を考慮すると、大量の水を含んでいます 6,7。 特に人体の主成分は水であり、ヒドロゲルは大量の水を含む可能性があるため、水にさらされると膨潤を示します。 したがって、組織工学、薬物送達、自己修復材料、バイオセンサー、止血包帯など、さまざまな生物医学用途の優れた候補となる可能性があります8,9。

私たちの体の最大かつ不可欠な器官である皮膚は、外側の防御層です。 乾燥布地（吸収性ガーゼまたは綿）などの古典的な創傷被覆材は、薬効がほとんどなく、痛みを伴い、被覆材を頻繁に調整する必要があるため、患者に継続的な苦痛を与えます。 ハイドロゲルは、創傷部位の適切な湿度レベルを維持することで治癒を促進するため、有望です。 ほとんどの創傷治療研究では、ハイドロゲルが天然の細胞外マトリックスに似た 3 次元構造を持ち、創傷を湿潤な雰囲気に保つため、ハイドロゲルが創傷被覆材の最良の候補であると考えられています 10,11。 上皮の骨折と結合システムは、外的危害から十分に保護する人体の能力を支えています12。 皮膚は、打撲傷や引っかき傷から火傷に至るまで、人体のすべての器官の中で最も傷つきやすいようです。 統計的に、熱傷は外傷の中で 4 番目に頻繁に遭遇する衰弱性の形態です 13。 熱傷は長期間の治療が必要となるため、理想的な熱傷包帯は短期間での回復を促進し、痛みを軽減することが期待されます。

過去 10 年間で、イガイにヒントを得たカテコール化学は、特にハイドロゲル 14 において科学の興味深い部分となってきました。ハイドロゲルでは、ポリアクリルアミドおよびビスアクリルアミド組成物がカテコールを捕捉したハイドロゲル系の共通のマトリックスとなっています 15。 研究では、動物モデルにおいて、ポリアクリルアミドおよびビスアクリルアミドと皮膚との長期または頻繁な接触が皮膚炎やがんを引き起こす可能性があることが示されています16。 前臨床所見は、動物モデル研究におけるポリアクリルアミドおよびビスアクリルアミド組成物への継続的な曝露が生殖系および神経系を損なったことを示唆しています17。 市場では複数の包帯が容易に入手可能ですが、熱傷に対処するための革新的な創傷治療ソリューションを確立する必要があります。 現在の研究は、「ポリドーパミンはヒドロゲル製剤の非毒性組成物中で接着特性を示す」という仮説に基づいています。 そこで、GbH 創傷被覆材が開発され、さまざまな表面におけるその物理的および生物学的性能が評価されました。 最後に、ラットモデルにおける第 2 度部分熱傷の創傷治癒における製剤の薬物拡散パターンを理解するために、創傷被覆材ヒドロゲルパッチからの薬物放出パターンの評価を評価しました。