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外科用縫合糸
外科用縫合糸は、創傷閉鎖に不可欠な材料であり、組織接着剤よりも大きな力を発揮し、自然治癒プロセスを促進できます。この目的のために、生分解性プラスチック、非生分解性プラスチック、生物由来タンパク質、金属など、様々な外科用縫合糸が使用されてきましたが、その硬さゆえにその性能には限界がありました。従来の縫合糸は、不快感、炎症、治癒の阻害など、術後合併症を引き起こす可能性があります。
この問題を解決するために、モントリオールの研究者らは、人間の腱にヒントを得た革新的な強靭なゲルシース（TG​​S）手術用縫合糸を開発しました。
この次世代縫合糸は、軟部結合組織の構造を模倣した、滑らかでありながら強靭なゲル膜で覆われています。研究者らは、この強靭なゲルシース（TG​​S）外科用縫合糸を試験した結果、ほぼ摩擦のないゲル表面が、従来の縫合糸によって引き起こされる損傷を軽減することを発見しました。
従来の外科用縫合糸は何世紀にもわたって使用され、治癒が完了するまで傷口を繋ぎ止めるために使用されてきました。しかし、組織の修復に理想的とは言えません。粗い繊維が、すでに脆弱な組織を切断したり損傷したりし、不快感や術後合併症を引き起こす可能性があります。
研究者によると、従来の縫合糸の問題の一つは、軟部組織と縫合糸の硬さの不一致にあり、縫合糸は接触する組織に擦れてしまう。マギル大学とINRSエネルギー材料通信研究センターのチームは、腱の力学を模倣した新技術を開発することでこの問題に取り組んだ。
人間の腱にインスピレーションを受けて
この問題に対処するため、研究チームは腱の力学を模倣した新技術を開発しました。「私たちの設計は、人体における腱鞘に着想を得ています。腱鞘は二重のネットワーク構造により、強靭で強い構造をしています。」
「コラーゲン繊維を束ね、エラスチンネットワークがそれを強化し」と、マギル大学でジャンユ・リー助教授の指導を受ける博士課程の学生で、論文の筆頭著者であるジェンウェイ・マー氏は言う。
腱鞘は滑りやすい表面を形成して周囲の組織との摩擦を減らし、また腱損傷の組織修復に必要な細胞や血管、物質輸送、腱修復などの材料を運びます。
研究者らによると、強靭なゲルシース（TG​​S）手術用縫合糸は、患者のニーズに基づいた個別化医療を提供するように設計できるという。
次世代縫合材料
マギル大学の縫合糸は、このシースを模倣したゲル状のエンベロープ内に、市販の編組縫合糸を封入したものです。強靭なゲルシース（TG​​S）外科用縫合糸は、最大15cmの長さまで製作でき、凍結乾燥することで長期保存が可能です。
研究者らは、まず豚の皮膚、次にラットのモデルを使用して、これらが標準的な外科手術の縫合や結び目に使用でき、感染を引き起こすことなく傷を閉じるのに効果的であることを実証した。
強靭なゲルシース（TG​​S）外科用縫合糸は、エンドテノンシースと同様に、個別の創傷治療を行うように設計することもできます。
個別化された創傷治療
研究者らは、感染防止、創傷床のモニタリング、薬剤送達、バイオイメージング用途のために、縫合糸に抗菌化合物、pH検知微粒子、薬剤、蛍光ナノ粒子を充填することでこの原理を実証した。
「この技術は、高度な創傷管理のための多用途なツールを提供します。薬剤の投与、感染予防、さらには近赤外線画像による創傷のモニタリングにも活用できると考えています」と、機械工学科のリー氏は述べています。
「傷を局所的に監視し、よりよい治癒のために治療戦略を調整する能力は、探求すべき刺激的な方向性です」と、バイオマテリアルと筋骨格の健康に関するカナダ研究委員長でもあるリー氏は言う。
主な参考文献:
1. マギル大学
2. バイオインスパイアード強靭ゲルシースによる堅牢かつ多用途な表面機能化。Zhenwei Ma他 Science Advances, 2021; 7 (15): eabc3012 DOI: 10.1126/sciadv.abc3012