ETH Zurichの科学者らが、体内の自然な骨治癒プロセスを模倣したヒドロゲルインプラントを発明した。水が主成分のこの素材は、レーザーを使って精密に成形可能で、骨組織に似た詳細な構造を作成できる。この革新は、従来の移植片や金属インプラントのより優れた代替を目指している。
骨が重度の骨折を起こしたり腫瘍除去が必要になった場合、外科医は通常、患者自身の体からの自家移植片か、硬質の金属やセラミックインプラントを使用する。自家移植片は追加の手術を要し、回復期間を長引かせリスクを高める一方、自然骨より硬い金属インプラントは時間とともに緩むことがある。nnこれらの問題に対処するため、ETH Zurichのバイオマテリアル工学教授Xiao-Hua Qin氏とそのチームは、ETH教授Ralph Müller氏を含むメンバーで、修復プロセスに生物学を統合したヒドロゲルを開発した。「適切な治癒のためには、修復プロセスに生物学を組み込むことが重要だ」とQin氏は述べた。nnこのヒドロゲルは97％が水、3％が生体適合ポリマーで構成され、損傷後の骨治癒の初期段階である柔らかく透過性の高い状態を再現する。それは免疫細胞や修復細胞が入り込み栄養を供給できる一時的な足場を形成し、最終的に固形骨へと変化するヘマトーマに似ている。nn2つの特殊分子で制御が可能で、1つはポリマー鎖を連結し、もう1つは光照射で素材を固化させる。元博士課程学生のWanwan Qiu氏は連結分子を設計し、「これにより、亜マイクロメートル範囲でヒドロゲルの高速構造化が可能になる」と述べた。nnレーザーパルスを用いて、チームは500ナノメートルもの細かい構造を毎秒400ミリメートルという速度で印刷する——世界記録である。彼らは骨の梁状格子やナノスケールのトンネルを再現し、サイコロサイズの骨モデルに74キロメートルのチャネルを内蔵させた。nn実験室テストでは生体適合性が確認され、骨形成細胞がヒドロゲルに容易に浸潤しコラーゲンを産生する。ベース素材は特許取得済みで、研究者らはAO Research Institute Davosと共同で動物実験を計画し、生体内性能を評価する。この研究はAdvanced Materialsに掲載されている。
