MITが開発した「スマートな包帯」は衛生の未来を変えるか

MITの研究者らは、未来のバンドエイドと言えそうな『smart wound dressing』（スマート傷包帯）を開発した。

この『smart wound dressing』は、粘着性と伸縮性を持っている、ジェルのような素材でできている。

『smart wound dressing』には、温度センサーやLEDなどの電子機器を植え込むことができ、薬を溜めたり流したりする仕組みを持たせることもできる。

例えば、電子機器と組み合わせれば、皮膚温の変化に応じて薬物を投与するといったことも可能になるという。

柔らかく伸縮性が高い素材に電子装置を埋め込む

『smart wound dressing』は、肘や膝といった曲げ伸ばしする部分にあてがった場合でも、体の動きに合わせて伸縮するため、埋め込まれた電子機器などが機能を損なうことがない。

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『smart wound dressing』の鍵は、MIT機会工学部のXuanhe Zhao准教授が開発した、ヒドロゲルにある。

ヒドロゲルは、殆どが水でできたゴム状の素材で、金やチタン、アルミニウム、シリコン、ガラス、そしてセラミックスに強固に結合する様に開発されている。

科学誌の『Advanced Materials』に掲載されたところでは、ヒドロゲルは伝導ワイヤーや半導体チップ、LED、温度センサーなどの様々な電子装置を埋め込むことが可能だとしている。

これは、ヒドロゲルマトリックスを体の表面だけでなく、体内でも活用でき、生体適合性のグルコースセンサーや、柔らかい神経測定器を埋め込んで使えるかもしれないことを示している。

Xuanhe Zhao氏が言うには、一般的に硬くて乾燥している電子装置を、柔らかくて湿った人体に接触させ、医療モニタリングや薬物投与に使うのであれば、それらの電子装置も柔らかくて伸縮性のある素材にする必要がある。

ところが、これまでのヒドロゲルでは脆すぎ、伸縮性も弱く他の素材への結合力も弱かった。そのため、それらは分解可能な生体適合物質として使われてきた。

しかし、電子装置として使用するのであれば、もっと長期的な安定性を必要としていたのだ。

より丈夫で伸縮性の高い素材へ

そこで研究者らは、より強靱なヒドロゲルを開発した。

10〜100キロパスカルの剛性と柔らかさ、そして伸縮性を兼ね備えた素材とするために、水と選ばれた生体高分子を混合してみたという。

また、様々な非多孔質な素材の表面に結合できるようにする研究も行われた。

そして、開発されたヒドロゲルに、チタンワイヤーをカプセル化して伸縮性のある導電体を作ったり、関節部分に装着しても機能するLED証明を作ったりすることができた。

さらに、『smart wound dressing』を作るために、一枚のヒドロゲルのシートに、様々な電子装置を埋め込み、温度センサーが検知した体温の変化に反応して、薬物が投与される実験を成功させた。

『smart wound dressing』は将来、火傷や怪我などで失われた皮膚を補いながら、治療も行える“スマート包帯”として期待されるだろう。

【参考・画像】

※ Stretchable hydrogel electronics – MIT News

【動画】

※ Stretchable hydrogel electronics – YouTube