新しい材料:静電紡糸は適合しない成分を1本のナノ繊維に混合する

 

連邦物理化学医学臨床研究センター、モスクワ物理技術研究所、ロモンノソフモスクワ国立大学のロシア研究者は、電気紡績繊維に2つの不適合成分(タンパク質とポリマー)が混入する可能性があることを明らかにした。この研究は「RSC進展」にも発表され、得られたマットがタンパク質を徐々に放出できることを示した。タンパク質を含む混合シートは、火傷や傷口塗料、薬物送達および放出のためのマトリックス、および組織工学における生物医学的応用に有望である。

　せいでんぼうし

超微細繊維からなる電気紡績パッドには多くの応用がある。これらは、吸着剤および触媒マトリックスとして、防護服、抗菌傷口ペーストおよび組織工学における液体およびガス濾過、細胞培養、薬物輸送に用いることができる。

電気紡糸はポリマーからマイクロファイバとナノファイバを製造する方法であり,静電場の使用に関する。約20キロボルトの高圧下で、クーロン反発力が表面張力を克服すると、ポリマー溶液の一滴が帯電し、細繊維に伸びる。

この技術はかなり柔軟で,種々の成分を電気紡績パッドに組み込むことができる:性質の異なるミクロンとナノ粒子,カーボンナノチューブ,蛍光染料,薬物と抗菌剤,ポリマーとバイオポリマーの混合物。このようにして、マットの特性を微調整して、特定の実用化に適合させることができる。

　　こうぶんしたんぱく質パッド

電気紡績パッドは、通常、キャリアポリマーから作られ、安定した繊維形成を確保し、他の成分を加えることができる。生物医学的応用には、通常、生分解性および生体適合性のポリマーが必要であり、ポリ乳酸は最も一般的なポリマーの1つである。PLAは分解可能な包装,手術用ねじ,ねじ,ピンの製造に用いられる。

生物学的および医学的にPLAを使用する主な問題は疎水性であるため、細胞接着性が劣る。この問題を解決するために、ポリマーは、無毒、親水性、天然代謝であり、治療剤として機能することができるため、タンパク質と混合される。

研究者は水不溶性PLAと牛血清アルブミンまたはBSAと呼ばれる水溶性球状タンパク質からなる混合パッドを研究した。水媒質中で行った実験は,タンパク質成分がマットから溶液中に徐々に放出されることを示した。具体的には、マットの約半分のタンパク質が1週間以内に溶解する。この作用は、タンパク質ベースの薬物の放出を延長するために適用される可能性があることを示している。

混合パッドの性能を予測するために、研究チームはタンパク質分布を研究せざるを得なかった。ほとんどのポリマーはよく混合されていないことに注意しなければならない。ポリマー−タンパク質−溶媒系では、成分は2つの溶液に分離する傾向がある。これは確かにPLAとBSA解に適しているが，静電紡糸は研究者にマット中の相分離を克服させる。これら3つの独立した解析法により，蛍光顕微鏡，EDXスペクトルおよびRamanスペクトルの両方の成分が各ファイバ中に存在することを示した（図1）。

　　「電気紡績ポリマー-タンパク質混合シートには多くの応用可能性があります。タンパク質の量を変えることによって、シートの生物分解速度を調整することができます。このタンパク質の多くの機能基は、化学化合物をシート表面に付着させることによって修飾することができます。タンパク質混合パッドに基づいて、選択的なフィルターとして使用したり、薬物放出時間を延長したりすることもできます。例例えば、火傷や傷口の敷物に使用します。」研究共同著者のDmitry Klinov氏はコメントした。彼はMIPT分子と転化医学部の研究員であり、ロシア連邦医学と生物局物理化学医学連邦研究臨床センター医学ナノ技術実験室の責任者である。