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関節や軟骨の代わりになるハイドロゲルが開発された
最後に見直したもの： 01.07.2025
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ハーバード大学の科学者グループは、損傷した関節や軟骨の代わりとなる、強力かつ極めて柔軟なハイドロゲルの開発に成功した。
開発者は、力学、材料科学、組織工学の分野の専門家です。
最初のハイドロゲルは2003年に登場しました。これは特殊なゼラチン状の固体材料で、園芸、医療、その他の分野で幅広く応用されています。しかし、初期のハイドロゲルの性能は非常に限られており、小さな荷重ではほとんど使用できませんでした。弾力性と強度を与える最適な配合を開発する試みはすべて失敗に終わりました。
この物質は、主成分が水であることからハイドロゲルと呼ばれています。2つのポリマーネットワークが相互作用することで、非常に強力な効果を発揮します。ハイドロゲルは自己修復能力があり、非常に硬く、生体適合性も高く、後者の特性により医療用途に適しています。
「従来のハイドロゲルは機械的ストレスに非常に敏感です。スプーンを簡単に浸せるゼリーを想像してみてください」と、ハーバード大学工学応用科学大学院（SEAS）の研究員で筆頭著者のジョン・ユンサン氏は説明する。「しかし、生体適合性があり水性であるため、生体組織の培養や栄養培地として医療分野で使用されています。ハイドロゲルを科学や産業の新しい分野に活用するには、強度が低いという欠点を克服する必要がありました。そこで、二重ハイドロゲルのポリマーネットワークの1つを、炭化水素の長鎖であるアルギン酸（褐藻細胞から得られる）のネットワークに置き換えました。その結果、強度と柔軟性を兼ね備えたハイドロゲルが誕生しました。」
科学者らが作成したハイドロゲルのストリップは、従来の素材の10倍の機械的負荷に耐えることができ、類似品の20倍の伸縮性があり、配合の改良により、引っかき傷や切り傷などの機械的損傷に対する耐性も向上している。
専門家によれば、ハイドロゲルの特性向上により、その応用範囲が拡大する。特に、これらの材料は損傷した軟骨や関節の優れた代替品となり、人工筋肉の作成や傷の被覆にも使用できる。
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