新しい酸素ジェルは糖尿病の創傷患者の切断を防ぐ可能性がある

傷が 1 か月以上開いたままになっている場合は、慢性として分類されます。世界中で毎年約 1,200 万人が慢性創傷を経験しており、その中には米国の約 450 万人が含まれます。これらの患者のうち約 5 人に 1 人が最終的に切断に直面することになります。

酸素欠乏と治癒の遅れ

研究チームは、慢性創傷の主な原因と考えられるもの、つまり損傷した組織の深部の酸素不足に焦点を当てました。酸素レベルが低すぎると、創傷は長期にわたる炎症段階に閉じ込められたままになります。この環境は、修復ではなく細菌の増殖と組織の破壊を促進します。

研究チームを率いたUCR生物工学准教授イマン・ノシャディ氏は「慢性創傷は自然に治らない」と語る。

「慢性創傷の治癒には4つの段階がある。炎症、組織が血管を作り始める血管新生、再構築、再生または治癒である。これらの段階のいずれにおいても、安定した一貫した酸素供給の欠如は大きな問題である」と同氏は述べた。

血流または周囲の空気からの酸素が組織のより深い層に到達できない場合、低酸素症と呼ばれる状態が発生します。低酸素症は体の通常の治癒プロセスを妨害します。研究チームは、酸素ターゲティングゲルのアプローチについて次のように説明しています。 ネイチャーコミュニケーションマテリアル。

酸素発生ジェルの仕組み

柔らかく柔軟なゲルは、水と、抗菌性、非毒性、生体適合性のあるコリンベースの液体で作られています。補聴器にあるものと同様の小型バッテリーに接続すると、この材料は小型の電気化学デバイスのように機能します。水の分子を分解し、時間の経過とともに着実に酸素を放出します。

表面にのみ酸素を供給する治療とは異なり、このジェルは傷の形状に正確に適応します。固化する前に、酸素レベルが最も低く感染リスクが最も高い傾向にある小さな隙間や凹凸のある領域を埋めます。

継続的な酸素供給が重要です。新しい血管の形成には数週間かかる場合があり、短時間の酸素の供給では持続的な修復をサポートするには不十分です。このシステムは酸素の流れを最長 1 か月間維持できるため、停滞した傷がより典型的な治癒パターンに戻るのに役立ちます。

糖尿病マウスや高齢マウスで有望な結果が得られる

この技術をテストするために、研究者らは、糖尿病マウスと高齢マウスの傷が高齢者の慢性傷に似ていることから研究した。未治療の動物では、傷がふさがらず、致命的な場合が多かった。酸素生成パッチを貼り付けて毎週交換すると、傷は約 23 日で治癒し、動物は生き残りました。

「ゲルを定期的に更新する必要がある製品としてこのパッチを作ることができます」と、ノシャディの研究室と論文の共著者であるUCR生物工学の博士候補者であるデイビッド・オコロ王子は述べた。

炎症と免疫反応のバランスをとる

ゲルは酸素サポート以上のものを提供する可能性があります。主成分の1つであるコリンは、免疫活動を調節し、過剰な炎症を軽減するのに役立ちます。慢性創傷には、細胞に損傷を与え炎症を拡大させる不安定な分子である活性酸素種が高レベルで含まれていることがよくあります。この過剰反応を鎮めながら安定した酸素を供給することで、ゲルは組織修復のためのより健康な状態を回復するのに役立ちます。

「包帯には液体を吸収するものもあれば、抗菌剤を放出するものもあります」とオコロ氏は言う。 「しかし、それらはどれも、根本的な問題である低酸素症に実際には取り組んでいません。私たちはそれに直接取り組んでいます。」

創傷ケアを超えて

潜在的な用途は慢性創傷の治療以外にも広がります。酸素と栄養素の不足は、ノシャディ研究室の長期目標である代替組織や臓器を増殖させる取り組みにおける大きな障壁となっている。

「組織の厚さが増すと、組織に必要なものを拡散させるのが難しくなり、細胞が死滅し始める」とノシャディ氏は語った。 「このプロジェクトは、より大きな臓器を必要とする人々のために、より大きな臓器を作り維持するための架け橋と言えるでしょう。」

増大する健康課題への対処

慢性創傷率の上昇の背後にある要因の一部は、医療機器だけでは解決できません。老化や糖尿病に加えて、ライフスタイル要因も影響します。

「私たちの座りっぱなしのライフスタイルが免疫反応の低下を引き起こしています」とUCRの生物工学者で共著者のバイシャリ・カンジラル氏は言う。 「私たちの問題の社会的根源にたどり着くのは難しい。しかし、このイノベーションは切断を減らし、生活の質を向上させ、身体が自然に治癒するために必要なものを与えるチャンスを意味する。」