东京理科大学研究生院理学研究科化学专业的手岛凉太（研究生）等人组成的研究团队宣布，通过向海藻成分——海藻酸盐与碳酸钙的混合溶液中加入碳酸水的简便方法，成功合成出了具有低粘附性和低膨胀性的创伤修复凝胶。实验证实这种凝胶具有很高的创伤治愈效果，并能防止传统凝胶引起的伤口一时性扩大。该研究有望推动环保且高效的修复凝胶的实际应用。相关研究成果已于2023年11月8日刊登在国际学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》上。
研究成果概要（供图：东京理科大学）
水凝胶是一种由高分子通过交联形成三维网状结构，其网眼内富含水分的材料，有望作为医疗素材得到实际应用。
迄今为止的创伤修复凝胶的设计一直认为需要具备能随皮肤活动的“粘附性”和能吸收体液的“膨胀性”。另一方面，水凝胶一旦在粘附皮肤的状态下吸收渗出液而膨胀时，伤口也会被一起拉伸，有导致伤口扩大的危险。
本次研究中，研究人员制备海藻酸钾和碳酸钙的混合溶液之后，通过加入碳酸水合成了三种不同碳酸钙浓度的海藻酸凝胶。从扫描电镜和凝胶强度测量等的结果来看，所有凝胶都形成了三维网状结构，抗变形能力强。此外，研究表明，增加碳酸钙浓度虽然能缩短凝胶化时间，但会导致凝胶的透明度和交联度等降低。
其次，研究人员以人皮肤成纤维细胞（NHDF细胞）为实验对象，评估了海藻酸凝胶的生物相容性和细胞附着性。结果显示，在所有海藻酸凝胶中，NHDF细胞的存活率几乎都是100％。此外，在组织培养聚苯乙烯板上培养的NHDF细胞呈现出细长伸展且附着的状态，而在海藻酸凝胶上培养的NHDF细胞形成了所谓细胞球体（spheroid）的三维聚集结构。由此可知，海藻酸凝胶表面的细胞粘附性较低。
研究人员将新开发的凝胶与目前临床使用的水凝胶创伤修复材料（由大鹏药品工业株式会社出品的博格尔凝胶）进行比较，以验证前者具有低粘附性和低膨胀性。研究人员为创伤模型小鼠贴附凝胶，并观察和测量随时间推移的创伤修复效果，结果显示，两种凝胶在治愈效果上并无显著差异，均表现出较高的修复效果。博格尔凝胶覆盖的伤口由于其高粘附性和膨胀性，面积会一时扩大，而新开发的凝胶则抑制了伤口的类似扩大。
手岛表示：“这项研究是我从初中时期就开始进行实验延申而来。通过以废弃材料成功开发出高性能的创伤修复凝胶，有望为环境问题和联合国可持续发展目标（SDGs）等做出贡献。此外，由于可以用简便的方法制作凝胶，在医疗现场可以根据个体需求进行调制。未来，我将致力于该成果的实际应用，通过与本校药学部和企业等的合作，进一步推动研究。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST 客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：International Journal of Biological Macromolecules
论文：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
