新しいスマート材料は、体内の小さな化学変化を感知し、需要のある薬物を放出することができます。研究者は、それが必要な場所で医学を正確に提供することにより、関節炎や他の疾患の治療を変えることができると言います。クレジット：ShutterStock
ケンブリッジの科学者は、炎症を感知し、必要な場所と場所を正確に放出する軟骨のような材料を開発しました。
ケンブリッジ大学の科学者は、身体の微妙な化学的変化を検出し、問題サイトですぐに薬を供給できる新しいタイプの柔らかい材料を作成しました。
ゲル様物質には、周囲の環境がわずかに酸性になると放出される抗炎症薬を注入できます。これは、炎症を起こした関節が健康な組織と比較してPHの低下を自然に示すときに、関節炎のフレアアップ中に特に役立ちます。
酸性度が上がると、素材はテクスチャーを変え、より柔らかく、より柔軟に変わります。そのシフトは信号として機能し、ゲルに保存された薬を放出するように促します。応答は特定のpH範囲内でのみ発生するため、治療は炎症を起こした領域を直接標的にし、望ましくない副作用の可能性を低下させることができます。
関節炎治療の可能性
関節炎の関節の人工軟骨として使用される場合、このアプローチは関節炎の継続的な治療を可能にし、痛みを和らげて炎症と戦うための薬物の有効性を改善することができます。関節炎は英国の1,000万人以上に影響を及ぼし、NHSに年間推定102億ポンドの費用がかかります。世界中で6億人以上に影響を与えると推定されています。
患者で材料を使用する前に広範な臨床試験が必要ですが、研究者は、彼らのアプローチが関節炎のある人や癌を含む他の状態の人々の結果を改善できると言います。それらの結果はで報告されています Journal of the American Chemical Society。
研究者は、関節炎のフレアアップ中など、身体内の小さな変化を感じることができる材料を開発し、必要な場所と時期を正確に放出しています。スクイーズ材料には、体内のpHの小さな変化に応じて放出される抗炎症薬を積み込むことができます。関節炎のフレアアップ中、関節は炎症を起こし、周囲の組織よりもわずかに酸性になります。クレジット：ケンブリッジ大学
ケンブリッジチームによって開発された材料は、ポリマーネットワーク内で特別にエンジニアリングされ、可逆的な架橋を使用しています。酸性度レベルの変化に対するこれらのリンクの感度は、材料に非常に応答性の高い機械的特性を与えます。
この資料は、ケンブリッジのユスフハミド化学部のオレンシャーマン教授の研究グループで開発されました。このグループは、さまざまな潜在的なアプリケーション用のこれらのユニークな素材の設計と構築を専門としています。
軟骨のような特性と薬物送達を組み合わせる
「しばらくの間、私たちはこれらの材料を関節に使用することに興味がありました。その特性は軟骨の特性を模倣できるからです」と、超分子およびポリマー化学の教授であり、メルビル合成研究所のディレクターであるシャーマンは述べています。 「しかし、それを非常にターゲットを絞った薬物送達と組み合わせることは、本当にエキサイティングな見通しです。」
「これらの材料は、身体に何かが間違っているときに「感覚」し、必要な場所に治療を提供することで反応することができます」と、最初の著者Stephen O’Neill博士は言いました。 「これにより、患者の生活の質を向上させながら、繰り返し投与する薬物の必要性が減少する可能性があります。」
熱や光などの外部トリガーを必要とする多くの薬物送達システムとは異なり、これは身体の化学によって駆動されます。研究者は、これが再燃に自動的に反応するより長い持続標的の関節炎治療の道を開く可能性があると言います。
臨床検査では、研究者に材料に蛍光色素を装填して、実際の薬物がどのように振る舞うかを模倣しました。彼らは、関節炎の関節に典型的な酸性度レベルでは、材料が正常で健康なpHレベルと比較して大幅に多くの薬物貨物を放出することを発見しました。
調整可能で柔軟なアプローチ
「これらのゲルの化学を調整することにより、炎症を起こした組織で発生する酸性度の微妙な変化に非常に敏感にすることができます」と共著者のジェイド・マッキューン博士は述べています。 「それは、薬物が最も必要なときにどこで必要な場所で放出されることを意味します。」
研究者は、このアプローチは、材料の化学を微調整することにより、さまざまな病状に合わせて調整できると述べています。 「これは非常に柔軟なアプローチであるため、理論的には、迅速な作用とゆっくりした薬物の両方を組み込むことができ、数日、数週間、または数ヶ月続く単一の治療法を持っています」とオニールは言いました。
チームの次のステップでは、生理学的環境でのパフォーマンスと安全性を評価するために、生活システムの材料をテストすることが含まれます。チームは、成功すれば、彼らのアプローチは、慢性疾患をより正確に治療できる新世代の反応性のある生体材料への扉を開くことができると言います。
参照：「機械的に応答性の高いポリマーネットワークのためのpH感受性複合体の運動ロック」Stephen JK O’Neill、Yuen Cheong Tse、Zehuan Huang、Xiaoyi Chen、Jade A. McCune、Oren A. Scherman、2025年9月8日、 Journal of the American Chemical Society。
doi：10.1021/jacs。 5C09897
この研究は、欧州研究評議会と英国の研究革新（UKRI）の一部である工学物理科学研究評議会（EPSRC）によって支援されました。オレン・シャーマンはケンブリッジのイエス・カレッジのフェローです。
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