茶ポリフェノール処理はハイドロゲルの機械的特性を大幅に向上させ、3Dプリントされた天然ポリマー足場の機械的特性も向上させる。

茶ポリフェノール処理はハイドロゲルの機械的特性を大幅に向上させ、3Dプリントされた天然ポリマー足場の機械的特性も向上させる。
寄稿者: Jiao Tianlianqin 寄稿部署: 西安交通大学機械製造システム工学国家重点研究室


天然ポリマーハイドロゲルは生体に安全で、代替不可能な生体材料です。しかし、機械的強度が低いため、構造組織工学の足場としての応用は大きく制限されます。

天然ポリマーハイドロゲルの機械的特性が悪いという問題を解決するために、天津大学の呉騰玲氏らは、中国の伝統的なスナックである茶卵にヒントを得て、タンパク質ゲルを茶葉に浸すだけで​​硬化できることを発見した。主な理由は、お茶には茶ポリフェノールと呼ばれる物質が含まれており、茶ポリフェノールとポリマー間の水素結合を通じてハイドロゲルの機械的特性を高めることができるためです。

研究チームは、GelMA(ゼラチンメタクリレート)とアガロースハイドロゲルを茶ポリフェノールで処理しました。茶ポリフェノールで処理した天然ポリマーハイドロゲルの機械的特性は大幅に向上しました。元のハイドロゲルと比較すると、引張/圧縮強度、ヤング率、破断伸び、破壊靭性はそれぞれ 19/30、8.4、6.1、72 倍に増加しました。茶ポリフェノールで処理された天然ポリマーハイドロゲルは、さまざまな大きな変形に耐えることができます。水溶液中では、茶ポリフェノールで処理した天然ポリマーハイドロゲルの強度は茶ポリフェノールの放出により低下しましたが、依然として強力な機械的特性が維持され、水分含有量、抗菌性および抗酸化活性が向上しました。


図1 茶ポリフェノールで処理したハイドロゲルの機械的特性は大幅に向上する

茶ポリフェノールで処理したGelMAハイドロゲルの創傷修復に対する効果を調査するため。研究チームは、SDラットの傷口を、それぞれ3DプリントしたGelMAハイドロゲルと茶ポリフェノールで処理したGelMAハイドロゲルで覆い、未処理の傷口をブランクコントロール群として設定しました。移植後12日目に創傷治癒効果が観察されました。結果によると、茶ポリフェノールで処理したGelMAハイドロゲルの創傷治癒率は他の2つのグループよりも有意に高く、茶ポリフェノールで処理したGelMAハイドロゲルが全層皮膚欠損モデルにおいて創傷治癒を促進できることが証明されました。

茶ポリフェノール処理により、3Dプリントされた弱い天然ポリマースキャフォールドの機械的特性が大幅に向上しただけでなく、抗菌性および抗酸化活性も向上し、天然ポリマーの能力が向上し、その応用範囲が広がりました。この研究は、バイオマテリアルの開発にとって大きな意義を持っています。


参考文献:

Wu T、Cui C、Fan C、Xu Z、Liu Y、Liu W。茶卵にヒントを得た高強度天然ポリマーハイドロゲル。生体活性材料、2021、6、2820-2828。


ハイドロゲル足場

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