臓器のための簡単な接着剤を開発

このブログでも触れていますが、私は接着剤に興味を持っています。これは高分子化学という分野を研究しており、できてくる樹脂に接着剤的な性質をもったものが出てきたためです。

接着剤研究はしませんでしたが、勉強してみると非常に奥深く興味をそそられるものでした。さてここでは岡山大学が開発した、外科手術時に臓器同士を簡単に接合したり外したりできる接着剤の話です。

これまで臓器を「貼り合わせる」際は主に縫う方法をとっていましたが、高度な技術がなくても迅速に接着できて、大量の水を注げば組織を傷つけることなくはがすことが可能です。

実用化すれば手術時間の短縮につながると共に、次世代に向けた体内埋め込み型デバイスの固定や脱着に使うことも可能です。岡山大学の研究グループは、手術の際に臓器同士を貼り合わせたり、視野を確保するために臓器を固定したりする際の課題を克服したいと考えていました。

縫う手技は時間がかかるうえ、術者の技量に依存します。元に戻すためには抜糸が求められ、複雑な処置となります。縫わない手法として、生体組織同士をくっつける「フィブリンのり」といわれる組織接着剤がありますが、接着のための重合に時間がかかり、接着力も弱いものでした。

研究グループは、骨ができるプロセスに着目し、形成時には骨の端で軟骨細胞の働きが活発になり、付近にある球状のミネラル同士がくっついて骨になります。ミネラル同士はその際、周囲のコラーゲン組織を「のり」のように利用しています。

この骨の成分をうまく接着剤として使えば、コラーゲンが多い臓器の表面にくっつくのではないかと考えました。骨や歯の主成分であるリン酸カルシウムの粉末を用いて、微細ナノ粒子にしたうえで形成し、高温で焼成しました。

これにより小さな空間が粒子間に存在する「空孔」が多数残った多孔質のプレートができました。1辺5ミリほどの大きさの無機セラミック系接着剤としました。

リン酸カルシウムが生体組織の水分を吸うことにより、臓器のコラーゲン成分を引き寄せて接着する仕組みで、軽く圧接するだけでくっつきます。これはフィブリンのりの3倍の接着力が出ることが分りました。

接着剤形成時の焼成温度が変わると、リン酸カルシウムの密度が変わります。600℃くらいまでは一定の接着力を有するが、温度を上げるほど接着力は下がっていくことも分かりました。

この温度差を利用すれば、強く張り合わせなければならないものと、弱い接着力で良いものといったコントロールが可能になります。なお水を大量に流すと接着力を失い、はがれます。

これは接着剤というよりは接着材と呼ぶべきものですが、臓器の接着という点では有用かもしれません。