寄生虫が粘着医療用テープの改良にインスピレーション

次世代の医療用テープの製造を検討しているとします。 皮膚と他の臓器が治癒するまでの間、それらを保持するものが必要です。 縫合糸よりも便利で、ステープルよりも過酷ではないことが必要です。 簡単に貼り付けられ、しっかりと保持され、痛みなく剥がせる必要があります。

インスピレーションを探すのに、魚のはらわたよりも最悪な場所があります。

魚の腸には、棘頭虫、またはアカントセファランと呼ばれる一群の寄生虫が生息しています。 彼らの最も特徴的な特徴は、寄生虫が宿主の腸壁に突き刺す棘で覆われた鼻です。 中に入ると、2つの筋肉が収縮し、長い鼻が急速に膨らみ球状になり、ワームを所定の位置に固定します。 固定された寄生虫は、流れてくる栄養素の川を深く飲み込み、皮膚から吸収することができます。

魚にとって、ワームのとげのある頭は健康を害するものです。 ジェフリー・カープにとって、それは見習うべきものでした。 ボストンのブリガム アンド ウィメンズ病院の彼のチームは、インスピレーションを常に自然に求めながら、医療用接着剤の開発に長年費やしてきました。 たとえば、2008 年には、ヤモリの足をベースにした粘着テープを開発しました。 そして昨年、彼らはヤマアラシの羽ペンを基にして人工マイクロニードルを作成した。その構造により、肉に刺しやすいが引き抜くのは難しい。

ヤモリは粘着力があることで有名で、ヤマアラシは刺しやすいことで有名ですが、カープ氏はまた、寄生虫が宿主に自分自身を固定する素晴らしい方法を持っているに違いないことにも気づきました。 こうして彼は、とげのある頭の虫、特にある種、Pomphoryhnchus laevis に出会ったのです。

Karp のチームメンバーである Seung Yun Yang は、2 層のマイクロニードルを作成することで、P.laevis のフックを模倣しました。 ポリスチレン製の硬い円錐形のコアを持ち、使い捨ておむつに使用される吸収性化学物質であるポリアクリル酸製の柔らかい外層で覆われています。 針が肉を突き刺すとき、芯は同じままですが、外層はすぐに水を吸収して膨らみます。ちょうど P.laevis の鼻のようにです。 膨らんだ先端は矢じりのようになり、針全体を所定の位置に固定します。 包帯やテープにこれらの針をコーティングすると、2 つの組織を簡単に保持できます。

Karp 氏にとって、ワームベースの針の最も明白な用途は、皮膚移植片を所定の位置に保持することです。 これらの皮膚のパッチは、火傷、外傷、または大規模な手術によってできた大きな傷をふさぐためによく使用されます。 今のところ、ほとんどの外科医は、端の周りをステープルで留めたり縫い合わせたりして、患者に固定しています。 しかし、これらの方法には問題があります。

特にステープルは非常に深く刺さるため、組織、血管、神経を損傷する可能性があります。 引き裂かれた組織はステープルの幅よりわずかに広い穴を作り、感染性細菌が容易に侵入してしまいます。 また、ステープルは端の周囲にのみ適用されるため、流体が中央の空間に溜まり、移植片が下の皮膚に癒着するのを妨げる可能性があります。

対照的に、虫をベースにした斑点は、その上にあるあらゆる肉と継続的に接触していました。 下にある組織にはほとんど損傷を与えず、膨らんだ先端が穴を自動的にふさぎ、細菌の侵入を防ぎます。また、現在の接着剤よりも強力です。 ヤン氏が 100 本の針を備えたパッチを作成し、死んだ豚の皮膚と腸でテストしたところ、通常のステープルで留められた移植片を引き抜くのに 3 倍以上の力が必要でした。

Karp の針には他にも利点があります。 縫合糸とは異なり、適用が簡単で、ほとんどの包帯や絆創膏とは異なり、乾いた表面でも濡れた表面でも同様に機能します。 これは、腱や靱帯を所定の位置に保持したり、肺の腸の漏れをふさぐために体内で使用することもできることを意味します。 「これは軟組織用の万能接着剤になる可能性があります」とカープ氏は言う。

他のグループは、同じ働きをするマイクロニードルのパッチを作成しようとしましたが、これらは皮膚に浸透できるように硬い傾向があります。 これは、ぎこちない動きによって患者の体内で針が折れてしまう可能性があることを意味する。対照的に、カープ教授は「虫体システムは挿入時には硬いが、腫れた後はマイクロニードルを破損することなくパッチを回転させることができる」と述べている。