カスタマイズ可能なハイドロゲルインプラント製造システムを開発(Researchers Develop System to Customize Hydrogel Implants)

2026-06-25 ウースター工科大学(WPI)

米国ウースター工科大学(WPI)の賈維陽(Jiawei Yang)准教授らは、生体内で長期間機能するハイドロゲルインプラントを実現するため、機械的特性と生体機能を独立に最適化できるモジュール型設計システムを開発した。研究では、水分を多く含む高分子材料であるハイドロゲル表面に、ナノメートルからマイクロメートル厚の超薄膜ポリマーコーティングを施し、基材と表面機能を別々に設計できる構造を採用した。基材側では脳や筋肉、軟骨など組織ごとに異なる硬さへ調整し、表面コーティングでは組織接着性や免疫応答を制御することで、従来は両立が難しかった高い接着性と線維化(異物反応)の抑制を実現した。コーティング厚さをマイクロメートルにすると接着力が向上し、ナノメートルでは線維化を防止できることも確認された。本技術は、ドラッグデリバリーや神経・心臓・整形外科用インプラントなど、生体適合性と長期安定性が求められる医療機器への応用が期待される。

カスタマイズ可能なハイドロゲルインプラント製造システムを開発(Researchers Develop System to Customize Hydrogel Implants)
At left, hydrogels developed by Jiawei Yang and a team of researchers exhibit different colors according to their coatings. At right, a microscopic image of a hydrogel surface. Photos courtesy of Jiawei Yang.

<関連情報>

生体接着性、線維化、および硬さを個別に制御できるモジュール式ハイドロゲルシステム A modular hydrogel system with independent control of bioadhesion, fibrosis, and stiffness

Jiawei Yang, Yichao Zhao, William J. Jeang, Steffen Pabel, […] , and Daniel G. Anderson
Science Advances  Published:24 Jun 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aee3894

Abstract

Hydrogels that adhere to biological tissues and resist fibrosis are required to provide both optimal functionality and appropriate stiffness on diverse soft tissues to achieve therapeutic efficacy and biocompatibility. However, their performance is often limited by an intrinsic trade-off between functionality and stiffness. Through the incorporation of polymer brush coatings, we develop a modular hydrogel system to enable independent control of functionality and stiffness. By tailoring coating chemistry, coating thickness, and hydrogel network topology, we obtain consistent bioadhesion (~100 joules per square meter) and fibrosis suppression across the full stiffness range of soft tissues (1 kilopascal to 1 megapascal). Using this approach, we design a hydrogel that can maintain stable adhesion in vivo on a beating mouse heart and a hydrogel with no fibrotic capsule in immunocompetent mice over 40 days. This modular system offers a customizable approach for designing functional implants with tailored mechanical properties.

0504高分子製品
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