刺激応答性ハイドロゲルを用いた医療材料・癒着防止材の開発

第1部. 生体内でゲル化するハイドロゲルの開発と医療材料・癒着防止材への応用

(2017年5月19日 10:00〜11:30)

　生体内で架橋可能なゲル”in situ架橋ハイドロゲル“は、様々な材料が報告されている。骨格ポリマーとして、多糖類、タンパク質、PEGなどの合成高分子などが用いることが可能である。架橋反応としては、生体直行性反応や光化学反応、イオン架橋、酵素反応など多岐に渡った反応が利用できる。 　骨格ポリマーと架橋反応の組み合わせで、医療用途に応じた様々なハイドロゲルが設計できる。さらに投与法として、ダブルシリンジ、スプレーなどが選択され、モノづくりのプロセッシングの観点から、コーティングによる薄膜化、インクジェットなどによる3次元構造制御、紡糸によるファイバー化、微粒子開発などへの応用展開も期待されている。 　腹腔鏡や内視鏡などと連動させ、非侵襲的に局所薬物徐放・創傷被覆材・止血材・癒着防止材・塞栓療法・組織再生などを行うことが期待でき、高い生体適合性から細胞を用いた再生医療への応用も期待されている。

1. in situ架橋医用ハイドロゲル
   1. in situ架橋ハイドロゲルとは
   2. 共有結合架橋
   3. イオン架橋
   4. 熱応答性・pHゲル
   5. 酵素反応の利用
   6. その他のゲル化反応
2. ハイドロゲルの物性評価
   1. ハイドロゲルの構造
   2. 機械的強度
   3. ゲル化速度
   4. 拡散物性
3. 新しい医用ハイドロゲル材料の開発事例
   1. ヒアルロン酸を用いたカッパーフリークリック反応の利用
   2. 樹状高分子を用いたイオン架橋ハイドロゲル
   3. アルギン酸誘導体を用いた細胞封入カプセル材料
4. in situ架橋ハイドロゲルの疾患治療への応用例
   1. 腹膜癒着防止材料
   2. 腹膜播種への薬物送達
   3. 止血材
• 質疑応答

第2部. 体液と接触してゲル化するヒドロゲルによる癒着防止材の開発

(2017年5月19日 12:15〜13:45)

　癒着防止材としてヒアルロン酸とカルボキシメチルセルロースをベースとするフィルム状のものが広く使用されている。 　我々は、フィルム状のものよりも、より扱いやすい癒着防止材として、水溶液として塗布した後に目的部位表面でヒドロゲルを形成するヒアルロン酸をベースとする材料について開発、検討を行っている。 　このヒドロゲル形成に関する詳細や応用、癒着防止材としての性能などに関して紹介する。

1. 酵素反応をつかったゲル化
   1. 酵素反応によるゲル形成の概要
   2. 酵素反応より得られるゲルの組織工学・再生医療用材料としての性能
2. 創傷被覆材としての有効性
3. 癒着防止材としての有効性
• 質疑応答

第3部. ハイドロゲルの調整と医療材料への応用

(2017年5月19日 14:00〜15:30)

　ハイドロゲルには生体内吸収性と非吸収性が存在する。 　吸収性として生分解性多糖類とポリ乳酸系ハイドロゲルの調整とその医療応用、 並びに、生体内非吸収性として高強度・高透明ポリビニルアルコールハイドロゲルの調整とその医療用途について実例を挙げて述べる。

• 質疑応答

第4部. バイオマーカーを認識して溶ける刺激応答性ハイドロゲル開発

(2017年5月19日 15:45〜17:15)

　ハイドロゲルの形成には、ネットワーク化した分散剤 (主として繊維状構造) の存在が不可欠である。近年、分子量が数百のゲル化剤とよばれる低分子化合物を構成成分とする超分子ハイドロゲルと呼ばれる比較的新しいタイプのハイドロゲルに関する研究が活発に行われている。超分子ヒドロゲルの内部には、ゲル化剤分子が自己集合によって形成されるナノファイバーのネットワーク構造が存在する。このような超分子ハイドロゲルは、ゲル化剤分子を設計することで多様な機能を引き出せる可能性がある。 　講演者らは、超分子ハイドルゲルに刺激に応答する機能を付与する目的で、ゲル化剤分子に化学反応性部位を導入する研究を進めている。本講座では、超分子ハイドロゲルに対して、バイオマーカーを含む生体分子に応答して溶ける刺激応答機能を付与する講演者らの研究成果を中心にその最先端の研究状況をご紹介する。

• 超分子ハイドロゲル
• 刺激応答性ハイドロゲル
• 化学反応型超分子ハイドロゲルの設計戦略
• 酸化反応型超分子ハイドロゲルの開発
• 酵素酵素との反応共役による刺激の拡張
  (～バイオマーカー応答性ハイドロゲルの開発～)
• グルコース応答性ハイドロゲルによるインスリン放出制御
• 還元反応型超分子ハイドロゲルの開発
• 還元酵素との反応共役による刺激の拡張
• 酸化および還元反応を組み合わせることによる論理応答型ハイドロゲルの開発
• 刺激応答性ハイドロゲル開発に関する今後の展望
• 質疑応答