慢性的な皮膚疾患や組織工学に利用されるハイドロゲルは、その保水性や薬物の送達、そして生分解性が評価されていますが、製造が複雑で外部の力に対して弱く、細菌感染に対しても脆弱です。これらの欠点を克服するために、研究者らは自然な抗生物質特性を持ち、細胞成長を促進する新しいハイドロゲルを開発しました。
アメリカ物理学協会（AIP）の「APL Materials」に2024年4月2日に掲載されたオープンアクセス論文「Methacrylated Gelatin Hydrogel Conjugated with Epsilon-Polylysine and Enriched with Platelet-Rich Plasma for Chronically Infected Wounds（ε-ポリリジンと血小板豊富血漿を共役したメタクリル化ゼラチンハイドロゲルの慢性感染創傷への応用）」では、研究者らが合成しやすく、自然な抗生物質特性を持ち、細胞成長を促進するハイドロゲルを開発したことが報告されています。
中国吉林省長春市の中国日本連合病院に所属する著者らの一人、ジン・サン（Jing Sun）博士は、「糖尿病患者は代謝疾患のために皮膚の傷が治りにくいことがあります」と述べています。「患者はエリスロマイシンのような外用薬を使用することがありますが、長期間使用すると抗生物質耐性が生じ、症状を和らげることができなくなることがあります。」
研究者らは一般的なハイドロゲルであるGel-MAにアミノ酸であるポリリジンと血小板豊富血漿を加え、創傷ケアに適した特性を持つハイドロゲルを作り上げました。その結果、このハイドロゲルはより強く、創傷内で膨張し、長持ちし、細菌を殺し、新しい細胞の成長に適した環境を提供することができるようになりました。
「このハイドロゲルは創傷表面でポリリジンを継続的に放出し、細菌の成長を抑制します」とサン博士は説明しています。「ε-ポリリジンは細菌の成長を抑制し、抗生物質の乱用や薬剤耐性の問題を解決し、細胞の増殖や発達に悪影響を与えません。また、ゼラチンメタクリレートと結合することで、抗菌作用を持ち、ハイドロゲルの機械的強度を向上させます。」
大腸菌と黄色ブドウ球菌（スタフィロコッカス・アウレウス）を用いた試験では、このハイドロゲルが細菌の細胞膜を破壊し、細菌細胞の死を引き起こしました。健康な細胞に対しては、血小板豊富血漿の添加により成長因子が放出され、生存細胞の数が増加しました。
「最も興味深くエキサイティングな瞬間は、ポリリジンと血小板豊富血漿の溶液を混合し、それがUV照射下でハイドロゲルを形成するかどうかを確認した時でした」とサン博士は述べています。
実験は成功し、ハイドロゲルは8時間の凍結と解凍を繰り返す代わりに、UVランプで30秒間硬化させることができるようになりました。
「皮膚科の臨床医として、そして研究者として、私は患者に対してより良い治療法を提供する義務があります」とサン博士は言います。「糖尿病、栄養失調、その他の病気と組み合わせた慢性的な感染創傷を持つ患者や、長期間寝たきりの患者はこの解決策によって助けられるでしょう。」
この記事の著者は、すべて中国吉林省長春市の中国日本連合病院に所属するペイユー・ヤン（Peiyu Yan）、シャンル・チェン（Xiangru Chen）、シン・ヘ（Xin He）、ザオヤン・リウ（Zhaoyang Liu）、およびジン・サン（Jing Sun）です。
この研究は、慢性的な感染創傷に対する新しい治療法として、製造が簡単で自然な抗生物質特性を持ち、細胞成長を促進するハイドロゲルの開発に成功したことを示しています。特に糖尿病患者や長期間寝たきりの患者にとって、大きな希望となるでしょう。ハイドロゲルがUV照射で迅速に硬化するという発見も、実用化への大きな一歩です。
