傷や炎症をその場で直接治療することには、明らかな利点があります。有効成分がすぐに標的に到達し、身体の無関係な部分に副作用はありません。しかし、従来の局所投与法では、有効成分を長期間にわたって正確に投与するとなると限界があります。軟膏がチューブから出たり、注射液が注射器から流れ出たりすると、有効成分の量を制御することはほぼ不可能になります。そのため、ザンクトガレンにある Empa の Advanced Fibers 研究所の Edith Perret は、非常に特殊な「内部値」を持つ医療用繊維を開発しています。ポリマー繊維は、治療成分を含む液体コアを包み込みます。目標は、外科用縫合材、創傷被覆材、繊維インプラントなど、鎮痛剤、抗生物質、インスリンを長期間にわたって正確に投与できる特別な機能を持つ医療製品です。もう 1 つの目標は、個別化医療の意味で、患者ごとに異なる薬剤投与量を実現することです。
生体適合性とオーダーメイド
従来の繊維を医療製品に変える決定的な要因は、繊維シースの材料です。チームは、医療分野ですでに効果的に使用されている生体適合性および生分解性ポリマーであるポリカプロラクトン（PCL）を選択しました。繊維シースは鎮痛剤や抗菌剤などの有用な物質を包み込み、時間の経過とともに放出します。研究者は独自のパイロットプラントを使用して、溶融紡糸法によって連続液体コアを備えたPCL繊維を製造しました。初期のラボテストでは、安定した柔軟な液体コア繊維が製造されました。さらに、Empaチームは、スイスの産業パートナーと共同で、このプロセスがラボだけでなく産業規模でも機能することをすでに実証していました。
医療用繊維が封入された薬剤を放出するパラメータは、最初に蛍光モデル物質を使用して調査され、その後、さまざまな薬剤を使用して調査されました。「鎮痛剤のイブプロフェンなどの小さな分子は、外皮の構造を徐々に通過します」とエディス・ペレットは言います。一方、より大きな分子は繊維の両端で放出されます。
正確に制御可能で長期的に効果的
「さまざまなパラメータのおかげで、医療用繊維の特性を正確に制御できます」と、Empa の研究者は説明します。蛍光分光法、X 線技術、電子顕微鏡を使用した徹底的な分析の後、研究者は、たとえば、シースの厚さとシース材料の結晶構造が液体コア繊維からの薬剤の放出速度に与える影響を実証することができました。
有効成分に応じて、製造プロセスも調整できます。溶融紡糸中の高温に敏感でない有効成分は、連続プロセスで繊維のコアに直接組み込むことができます。一方、温度に敏感な薬剤の場合、チームはプロセスを最適化することができ、最初にプレースホルダーが液体コアを満たし、後で敏感な有効成分に置き換えられます。
リキッドコアファイバーの利点の 1 つは、リザーバーから有効成分をより長い期間にわたって放出できることです。これにより、幅広い用途が可能になります。直径が 50 ～ 200 マイクロメートルのこのファイバーは、たとえば丈夫な織物に織り込んだり編んだりできるほどの大きさです。しかし、医療用ファイバーは体内に誘導してインスリンなどのホルモンを送達することもできると Perret 氏は言います。もう 1 つの利点は、薬剤を放出したファイバーを補充できることです。リキッドコアファイバーを使用して簡単、便利、かつ正確に投与できる有効成分の範囲は広範です。鎮痛剤に加えて、抗炎症薬、抗生物質、さらには生活習慣病の薬も考えられます。
研究者たちは次のステップとして、手術用縫合材に抗菌特性を持たせたいと考えています。この新しいプロセスは、手術中に傷口の細菌が感染を引き起こす可能性がない方法で組織を縫合するために、さまざまな液体コア材料に抗生物質を充填するために使用されます。Empa の研究者 Perret 氏は、臨床パートナーとの将来の協力が、さらに革新的な臨床応用の基盤となると確信しています。
ソース：
ジャーナル参照:
先生、奥様。 他. (2024). 溶融紡糸液体コア繊維による薬物送達。 ポリマー。 doi.org/10.1016/j.polymer.2024.126885。
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#液体コア繊維は医療用繊維で長期の薬剤送達を可能にする
2024-06-26 06:47:00