東京理科大學研究生院理學研究科化學專業的手島涼太（研究生）等人組成的研究團隊宣佈，透過向海藻成分——海藻酸鹽與碳酸鈣的混合溶液中加入碳酸水的簡便方法，成功合成出了具有低粘附性和低膨脹性的創傷開墾凝膠。實驗證實這種凝膠具有很高的創傷治癒效果，並能防止傳統凝膠引起的傷口一時性擴大。該研究有望推動環保且高效的開墾凝膠的實際應用。相關研究成果已於2023年11月8日刊登在國際學術期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上。
研究成果概要（供圖：東京理科大學）
水凝膠是一種由聚合物透過交聯形成三維網狀結構，其網眼内富含水分的材料，有望作爲醫療素材得到實際應用。
迄今爲止的創傷開墾凝膠的設計一直認爲需要具備能隨皮膚活動的「粘附性」和能吸收體液的「膨脹性」。另一方面，水凝膠一旦在粘附皮膚的狀態下吸收滲出液而膨脹時，傷口也會被一起拉伸，有導致傷口擴大的危險。
本次研究中，研究人員製備海藻酸鉀和碳酸鈣的混合溶液之後，透過加入碳酸水合成了三種不同碳酸鈣濃度的海藻酸凝膠。從掃描電鏡和凝膠強度測量等的結果來看，所有凝膠都形成了三維網狀結構，抗變形能力強。此外，研究表明，增加碳酸鈣濃度雖然能縮短凝膠化時間，但會導致凝膠的透明度和交聯度等降低。
其次，研究人員以人皮膚纖維母細胞（NHDF細胞）爲實驗物件，評估了海藻酸凝膠的生物相容性和細胞附着性。結果顯示，在所有海藻酸凝膠中，NHDF細胞的存活率幾乎都是100％。此外，在組織培養聚苯乙烯板上培養的NHDF細胞呈現出細長伸展且附着的狀態，而在海藻酸凝膠上培養的NHDF細胞形成了所謂細胞球體（spheroid）的三維聚集結構。由此可知，海藻酸凝膠表面的細胞粘附性較低。
研究人員將新開發的凝膠與目前臨牀使用的水凝膠創傷開墾材料（由大鵬藥物工業株式會社出品的博格爾凝膠）進行比較，以驗證前者具有低粘附性和低膨脹性。研究人員爲創傷模式小鼠貼附凝膠，並觀察和測量隨時間推移的創傷開墾效果，結果顯示，兩種凝膠在治癒效果上並無顯著差異，均表現出較高的開墾效果。博格爾凝膠覆蓋的傷口由於其高粘附性和膨脹性，面積會一時擴大，而新開發的凝膠則抑制了傷口的類似擴大。
手島表示：「這項研究是我從國中時期就開始進行實驗延申而來。透過以廢棄材料成功開發出高性能的創傷開墾凝膠，有望爲環境問題和聯合國永續發展目標（SDGs）等做出貢獻。此外，由於可以用簡便的方法製作凝膠，在醫療現場可以根據個體需求進行調變。未來，我將致力於該成果的實際應用，透過與本校藥學部和企業等的合作，進一步推動研究。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST 客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：International Journal of Biological Macromolecules
論文：Low-adhesion and low-swelling hydrogel based on alginate and carbonated water to prevent temporary dilation of wound sites
DOI：10.1016/j.ijbiomac.2023.127928
