創傷被覆材にヒアルロン酸を使用する研究

肌は、ボディとして&#防衛の39の最初の行は、病原体の侵入に抵抗する上で非常に重要な役割を果たしています。しかし、日常生活の中では、皮膚は外傷や創傷形成に脆弱です。創傷治癒は、止血、炎症、増殖、修復を伴う複雑でダイナミックなプロセスです。創傷が感染したり、過度の炎症などの他の合併症が発生した場合、創傷治癒プロセスを予防または遅らせることができます。さらに、いくつかのやけどや外科的創傷は、しばしば皮膚の瘢痕化を引き起こし、皮膚の正常な機能に有害である皮膚線維症として知られています。皮膚組織が過度に瘢痕化すると、柔軟性が低下し、機能が異常になり、かゆみや痛みが生じることもある。創傷治癒プロセスの限界を克服するために、研究者たちは創傷被覆材を製造するためのさまざまな生体材料を開発してきた。創傷被覆材は、その形態に応じて、静電的に紡がれた絹、ハイドロゲル、膜、スポンジに分類される。種々の形態にもかかわらず、創傷被覆材のほとんどは非毒性、抗菌性、生体適合性および生分解性であり、迅速な創傷治癒特性を有する[1]。

ヒアルロン酸は陰イオン性ムコ多糖です脊椎動物の細胞外マトリックス、皮膚、眼硝子体、軟骨、関節液などに存在するn-アセチルアミノグルコサミンと交互に結合したd-グルクロン酸からなる。ヒアルロン酸の物理化学的性質には、親水性、抗酸化性、流動性、粘弾性などがあります。ヒアルロン酸の生物学的機能はその分子量に関連しています。例えば、高分子ヒアルロン酸は炎症、血管新生、瘢痕化を抑制しますが、低分子ヒアルロン酸は血管新生、炎症、瘢痕化を促進します。内因性ヒアルロン酸の役割は限られているため、創傷修復のために様々な種類の創傷被覆材を調製するために外因性ヒアルロン酸を使用することが重要です。ヒアルロン酸の分子構造を図1に示します。

1ヒアルロン酸の物理化学的性質

ヒアルロン酸は他のグリコサミノグリカンとは異なり硫酸化されておらず、通常コアタンパク質に共有結合していないグリコサミノグリカン群に対して。ヒアルロン酸が持つ親水性、流動性、粘弾性、抗酸化特性などのユニークな物理化学的特性は、様々な創傷被覆材の製造に広く使用されています。

1。1親水性

ヒアルロン酸はその重要な成分の一つです細胞外マトリックスです構造中に多数のヒドロキシル基とカルボキシル基が存在するため、ヒアルロン酸は非常に親水性が高い。この性質により、ヒアルロン酸は多くの負電荷を持つようになり、より多くの陽イオンと水分子を引き寄せるようになります。ヒアルロン酸は、吸水性、保水性などの性質を持ち、また、「自然」として知られている水分子を複雑にする強力な能力を持っています#39の保湿因子」、および眼の潤滑、保湿、およびドライアイの治療のために使用することができる。

120 Fluidising特性

ヒアルロン酸は関節液の重要な成分でもあり、関節を潤滑し、その流動性と切り離せない振動を減らすことができます。医療においては、気管挿管は機械換気や呼吸補助の重要なステップであり、心肺蘇生や呼吸器疾患などに使用されています。しかし、気管と人の組織との摩擦が長く続くと、喉頭気管の粘膜が損傷して炎症を起こしたり、関節ができなくなるなどの症状が現れ、深刻な場合には患者さんの命に関わることもあります。これらの症状を緩和するために、ベンジダミン塩酸塩ゲル、リドカイン5%ゲル/クリーム、コルチコステロイドクリームなどの臨床用潤滑剤が一般的に使用されています。最も多く使われている潤滑剤は、リドカインクリームだが、過敏反応を起こしたり、アトピー性皮膚炎を誘発する添加剤が含まれているため、潤滑剤ではなく、毒性のないものが研究されているヒアルロン酸は良い候補です.

1.3 Visco-elasticity

常温下ヒアルロン酸は白く乾燥した粉末状の固体です無臭で、無機溶媒に可溶、有機溶媒に不溶です。ヒアルロン酸を水に溶かすと、その水溶液は粘弾性と浸透圧が良好であり、非ニュートン流体特性も有します。ヒアルロン酸は化学修飾が容易であるため、高分子構造を形成することができます。高分子ヒアルロン酸の粘弾性溶液は関節の滑液を模倣するのに適していますが、機械的完全性には耐久性がありません[2]。

1.4抗酸化作用

ヒアルロン酸には抗酸化作用もありますまた、細胞の周囲に粘性のある細胞周囲の網目状構造が形成され、過剰な活性酸素種がタンパク質、脂質、dnaに損傷を与えることがある細胞や他の生体分子の近傍でのrosの動きを制限するため、抗酸化物質として作用する。ヒアルロン酸の抗酸化特性の一部は、紫外線によるアポトーシスや、酸によるdna損傷のリスクを軽減することができます。

2ヒアルロン酸の生物学的性質

ヒアルロン酸(ha)の生物学的機能は、その分子量と密接に関係していることが研究によって示されています[3-4]。ヒアルロン酸は、その分子量(mw)から5つのカテゴリーに分類できます。すなわち、haオリゴ糖(o-ha, mw <1×104 da)、血管新生、抗腫瘍、創傷治癒、骨形成、免疫および代謝調節、老化を促進することができます;とlow-molecular-weight HA(メラティ<年LMW-HA25×104 da)は、より簡単に人体に吸収され、創傷治癒を促進することができます。低分子量ha (lmw-ha、1×104 da <メラティ<25×104 da)は、より簡単に人体に吸収され、創傷治癒を促進することができます。中分子量ha (mmw-ha、25×104 da <メラティ<100×104 da)、保湿、潤滑、医薬品などの遅いリリース。高分子ha (hmw-ha、mw≥1×106 da)は、保湿性、潤滑性、接着性に優れています。高分子ha (hmw-ha、mw≥1×106 da)は、良好な保湿、潤滑、粘弾性、炎症を抑制することができます、抗血管新生、傷跡を抑制;超高分子ha (vhmw-ha、mw > 6×106 da)は、潤滑性、粘弾性等を有している。

2.1生分解性

ヒアルロン酸は無硫酸化の一種ですグリコサミノグリカンは、増殖・移動する細胞の細胞外マトリックスの主成分であり、特に初期胚に豊富に存在する。外生のヒアルロン酸は、物理的(ガンマ線、超音波)、化学的(酸加水分解、アルカリ加水分解、酸素分解)、および酵素の方法によって分解することができ、生物医学、化粧品、および薬物送達の用途で一般的に使用されています。内因性ヒアルロン酸は通常、ヒアルロニダーゼとフリーラジカルによって低分子ヒアルロン酸とグルコサミンに分解されます。

2.2静菌特性

ヒアルロン酸と他の天然高分子の抗菌効果を比較すると、キトサンは構造的にヒアルロン酸に似ており、抗菌特性を持っていることがわかります。バクテリアは、2つの方法でヒアルロン酸の阻害効果を回避することができる。それは、粘液カプセルとしてヒアルロン酸を産生する能力を持つ場合と、それを溶かすha分解酵素を産生することができる場合である。そのため、コンタクトレンズや創傷被覆材など、一部のヒアルロン酸用途では、感染症が発生することがあります。低分子ヒアルロン酸黄色ブドウ球菌に対する阻害効果はなく、高分子ヒアルロン酸は黄色ブドウ球菌に対する阻害効果は最小限です。

2.3創傷治癒の促進

人間の体内ではヒアルロン酸はcd44に結合する傷のケラチノサイトの受容体で細胞の増殖と移動を刺激しますヒアルロン酸に対するcd44の親和性は、その分子量に関係している。すなわち、分子量が大きいほどレセプターに対する親和性が高い。

3創傷包帯におけるヒアルロン酸の異なる形態

独特の物理化学的・生物学的性質を持っていますヒアルロン酸の特性電気的に紡がれた絹、膜、ハイドロゲル、スポンジなど、さまざまな形の医療用創傷被覆材に幅広く使用されています。

3.1ヒアルロン酸ベースの静電紡績

静電紡績は、静電場下で、直径がミクロンからナノメートルスケールの荷電高分子フィラメントを製造するための有効な技術である。espによって調製された繊維創傷被覆材は、高い気孔率、優れた延性、優れた薬剤運搬能力を有し、創傷細胞の呼吸を可能にするだけでなく、細菌の増殖を抑制する。静電スパンドレースのドレッシングは、従来のドレッシングではカバーすることが困難な領域をカバーすることもできます。これらの優れた特性により、静電紡糸技術は幅広い生物医学用途に使用されています。

su senaら[5]は、動物からヒアルロン酸とケラチンを抽出し、それらを生物活性剤として同軸電気紡糸繊維構造に組み込み、創傷処理を行った。sun juan-fengら[6]は、キトサンとヒアルロン酸の複合凝集溶液から電気紡糸ナノファイバーを調製することに成功した。

abbas zakeri bazmandehら[7]が準備しましたヒアルロン酸架橋キトサンまた、静電紡糸によるゼラチンの静電紡糸膜(cs-gel-ha)についても、cs-gel-ha膜の方が細胞接着に適しており、皮膚再生を促進することが示されました。ヒアルロン酸は水に可溶であるが、そのイオン性は長距離の静電相互作用をもたらし、反イオンの存在はヒアルロン酸水溶液の粘度を劇的に増加させるが、安定で効率的なエレクトロスピニングのための十分な鎖のもつれを保証しない。morgane seon-lutzら[8]静電紡績技術を用いて、純水に不溶性ヒアルロン酸系ナノファイバーを調製。ポリビニルアルコール(pva)をキャリアポリマーとして添加し、ヒドロキシプロピルシクロデキストリン(hpbcd)を添加することで、ナノファイバースキャフォールドの効率的な形成が促進され、静電紡糸プロセスがより安定になることが明らかになった。yasmein husseinら[9]は、セルロースナノ結晶(cncs)をナノフィラーとして、l-アルギニンを創傷治癒促進剤として用いて、強化されたポリビニルアルコール/ヒアルロン酸ナノファイバーを作製した。ポリビニルアルコール/ヒアルロン酸ナノファイバー(pva / ha-nfs)を調製した。その結果、pva / ha / cnc / l-arginine nfsは、良好な血行適合性、高いタンパク質吸着、増殖、接着能力を有することが示された。

3.2ヒアルロン酸ベース膜

メンブレンは柔らかく柔軟な材料です。yin chuan-jinら[10]は、ヒアルロン酸(ha)をウシ血清アルブミン/銀(bsa / ag)の多孔質膜の表面に共有結合させ、コンタクトレンズとして使用できるbsa / ag / ha膜を作製した。この膜は、良好な透明度、高含水率、血液適合性、非細胞毒性、抗菌性を示した。ヨセフChmelařら[11]プロフェッショナル方法解決に造るwater-insoluble戸建て映画の平屋lauroyl-modifiedヒアルロン酸均質で、機械的に強く、柔軟な新しい生体材料として。abou-okeilら[12]は、局所の生物活性創傷被覆剤として使用するために、ヒアルロン酸/アルギン酸ナトリウムフィルムを調製した。rocha neto j . b . b .[13]は、bsa / ag / ha膜をコンタクトレンズとして使用した。また、rocha neto j . b . mら[13]は、ヒアルロン酸(ha)/キトサン(chi)ベースのフィルムを開発し、硫酸化された修飾機能性フィルムで血小板接着が著しく低下することを示し、新規の抗血栓性生体材料の開発に新たな知見をもたらした。。[14]フェルナンダZamboniら使用架橋剤で、その二(β-ethyl)ここに来るdisulphide (BIED) cross-linker。。[14]フェルナンダZamboniらcross-linker bis -(β-ethyl)ここに来る懐炉(BIED)均一高、HAそして電源オフに炭素nanofibresを機械の抗菌性能をoptimiseを生成しうる映画icmje会員優秀な機械の抗菌特性編集する着付けfilm-type傷。

3.3ヒアルロン酸ベースのハイドロゲル

ハイドロゲルドレッシングは、含水率が高く、柔らかく、わずかに弾性のある湿式ドレッシングの一種です。火傷は最も致命的な損傷の1つであり、現代の治療法にもかかわらず、患者はいまだに多くの合併症や火傷後の瘢痕に直面しています。この点に関して、dong yi-xiaoたち[15]は、ヒアルロン酸ベースの幹細胞送達プラットフォームを設計し、創傷との接触を迅速にin situでゲル化することで、創傷部位の新細胞形成を促進し、やけど治癒を促進し、瘢痕化を減少させる。16zhang shao-hanらは[16]、ドーパミン機能化ヒアルロン酸(ha)に新しい抗酸化物質であるアルギニン誘導体(ad)を導入したが、これはやけどの治療に適していることが示されている。zhang shao-hanらは[16]、新規抗酸化物質であるアルギニン誘導体(ad)をドーパミン機能化ヒアルロン酸(ha-da)に導入し、抗酸化活性を持つ新しいハイドロゲルを作製した。dpphと- ohラジカルの除去率は、ha-daハイドロゲルよりも高かった。さらに、ヒドロゲルは外部酸化ストレス(rosとmdaのレベルの低下、sodとgpx酵素の活性の増加)に対するより良い細胞保護を提供し、より良い創傷治癒(vegfとcd31の発現の強化、組織の再構成の強化)を提供した。

止血中の血液細胞の自発的な詰まりに触発され、liu yi-haoらは5&を用意した[17]#39; -adenosine diphosphate-modified haemagglutinatingヒアルロン酸(HA-ADP)ハイドロゲルを物理的に架橋して凍結乾燥させることで、調製したハイドロゲルは血小板と赤血球の接着を促進し、血小板を活性化することで著しい凝固促進能を誘発し、試験管内で比較的短期間で止血を完了させることができた。ハイドロゲルは血小板と赤血球の接着を促進することができる。また、抗酸化作用を持つ材料は創傷治癒の分野でも注目されています。

3.4ヒアルロン酸ベースのスポンジ

スポンジ包帯は、傷の中の細胞間のガス交換を可能にし、傷の治癒を促進し、良好な吸水性を持って、傷を湿った状態に保ちます。しかし、一般的なスポンジドレッシングは機械的強度が弱く、その特性を十分に生かすためには他のポリマーと架橋する必要があります。

meng xinら[18]は、キトサン/アルギン酸を調製した/ヒアルロン酸複合スポンジ架橋機械的強度が高く生体適合性に優れ、血液凝固を促進するゲニピンを採用。sanda-maria bucatariuら[19]は、ヒアルロン酸とポリ(ビニルメチルエターアルト-マレイン酸)を無溶剤で熱架橋することによって、新しいタイプのスポンジドレッシングを得た。Sanda-Maria Bucatariuら[19]は小説(HA3P50)スポンジハイドロsolvent-free取得して熱ヒアルロン酸は熱架橋性、ポリ(メチルビニールエーテル-alt-maleic酸)と成长を支える利き材料と腫瘍の細胞とを模倣する3 dプラットフォームを提供するanti-tumourの腫瘍機能のスクリーニングdrugs.20mathie najbergら[20]軟部組織工学のために、フィリピン、ヒアルロン酸、ヘパリンを添加したエアロゲルスポンジを調製した。aerogelスポンジは、高い拡張性、高い空隙率、高い接続性と脳に近い柔らかい質感を持っています。

rania abdel-basset sanadら[21]は準備に成功したchitosan-hyaluronic酸/ andrographolide創傷治癒とannapoorna mohandasら[22]は、キトサンとヒアルロン酸から構成され、血管内皮増殖因子(vegf)を搭載した複合スポンジドレッシングを作製した。その結果、スポンジドレッシングは創傷治癒における血管新生を誘導する可能性があることが示された。有効haemostasisは非常に重要であると同時に、傷の治療に柳Jia-Yingらであっ【23】昔、簡単なself-foaming polysaccharide-basedをだす技法でhaemostatic多孔質スポンジ、ヒアルロン酸やcationisedデキストランで構成され、icmje会員優れ実験マウスのモデルを生体内haemostatic特性inて15日付の肝ない

4まとめと展望

ヒアルロン酸はその優れた物理化学的および生物学的特性により、他の多くの中で最も魅力的な生体材料の1つとして。高い分子量と優れた吸水性により、組織の機械的完全性、恒常性、粘弾性および潤滑性の維持に貢献します。さらに、細胞接着、移動、増殖、分化、血管形成などの重要な生物学的プロセスに積極的に関与し、炎症調節、創傷治癒、組織修復、形態形成、腫瘍の増殖および転移において重要な役割を果たしています。

ヒアルロン酸ベースの生体材料の優れた生分解性と生体適合性は、生物医学分野での幅広い応用に貢献しています。ヒアルロン酸とその基質の使用は、製品の需要の増加に伴い増加しています。このため、ヒアルロン酸を基材とした効能の異なる新しいスマートドレッシングが各国の研究者によって開発されています。この記事では、静電紡糸、膜、ハイドロゲル、スポンジなど、さまざまなタイプの創傷被覆材におけるヒアルロン酸の使用について体系的に説明し、新しい生体材料の開発のためのアイデアを提供します。今後、ヒアルロン酸配合創傷被覆材は、臨床的な創傷修復に非常に有用である。

参照

[1] gruppuso m, turco g, marsickh e,et al。今日も適用資料です2021、24:101148。

[2] dovedytis m, liu z j, bartlett s .ヒアルロン酸とその生物医学的応用:レビュー[j]。人工再生、1:102-113、2020います

[3] mariana f p g, sonia p m, catia s d c,et al。Carbohyd Polym 20/20、241:1-17。

[4] qiu y b, ma y q, huang y y,et al.ヒアルロン酸の分子量変化生合成における現在の進歩[j]。炭水化物ポリマ-,2021 269:118320。

[5] su s, bedir t, kalkandelen c,et al。創傷治癒のための抽出されたヒアルロン酸およびケラチン系ナノファイバーの同軸およびエマルジョンエレクトロスピニング[j]。欧州のポリマージャーナル」を皆に告げ、142:110158。

[6] SUNJ、「ペリー s l, schiffman j d .キトサン/ h a ronic ac c idcomplexcoacervatesからのエレクトロスピニングナノファイバー[j]。2019年Biomacromo lecules 20(11): 4191-4198。

[7] abbas z b, esmaeil m, milad f,et al.キトサン-ゼラチン/キトサン-ヒアルロン酸の二重スピンレットナノファイバー/ゲル構造asa創傷被覆:in vitroおよびin-vivo研究[j]。international journal of biological macromolecules,2020,162:359-373。

[8] morgane sl, anne c c, severine v,et al.ヒアルロン酸/シクロデキストリンナノファイバーの水中でのエレクトロスピニングとin situクロスリンク:薬物放出制御による創傷包帯へ向けて[j]。炭水化物ポリマ-,2018 207:276-287。

[9] yasmein h, esmail m e, elbadawyl a k,et al. electrospun pva /hyaluronic acid/ l-arginine nanofiber for wound healing applications: nanofiber optimization and in vitro bioevaluation[j]。^「international journal of biological macromolecules,2020,164 - 667-676」(英語). international journal of biological macromolecules . 2016年4月6日閲覧。

[10] yin cj, qi xj, wu j,et al.ヒアルロン酸と銀で作られた治療用コンタクトレンズ、ウシ血清アルブミン多孔質フィルムを配合した。^ international journal of biological macromolecules,2021,184:713-720。

[11] JOSEFC、吉Š傍観lauroyl』から、ワイルドカードH et al.Biodegradableの自立式作品を映画派生物hyaluronanか[J]。2019年炭水化物高分子224 (C): 115162。

[12] abou-o a, fahmy h m, el-b m k,et al.局所生理活性創傷被覆材としてのヒアルロン酸/ na -アルギン酸フィルム[j]。欧州ポリマー日誌109:101-109、2018年には

[13] rocha n j b m, copes f, chevallier p,et al。^ a b「bioint erfaces」。bioint . 2018年2月13日閲覧。

[14] zamboni f, okoroafor c, ryan mp,et al.ヒアルロン酸複合膜の静菌活性について[j]。Carbohyd Polym皆に告げ、260:117803。

[15] dong y x, cui m h, qu j,et al.コンフォーム性ヒアルロン酸ハイドロゲルは、脂肪由来幹細胞を送達し、火傷の再生を促進する[j]。Acta Biomaterialia 20/20、108:56-66。

[16] zhang s h, hou j y, yuan q j,et al.アルギニン誘導体は、ドーパミン-ヒアルロン酸ハイブリッドハイドロゲルが創傷治癒のための抗酸化活性を高めるのを助ける[j]。^ a b c d e f g h i、2017年3月29日、2頁。

[17] liu y h, niu h y, wang c w,et al. bio-inspired,生分解性アデノシン5'-ジリン酸修飾ヒアルロン酸配位疎水性ウンデカン修飾キトサンヘモスタシスと創傷治癒のため[j]。22年生体、生体活性材料17:162-177。

[18] meng x, lu y, gao y,et al.キトサン/アルギン酸/ヒアルロン酸ポリ電解質to r ic om ito m i e pon escrosslinkedwithgenipinforwound dressing application[j]。^ international journal of biological macromolec ules,2021,182:512-523。

[19] BUCATARIU s - m、consanti n Mは、NIC私VARGA ヒアルロン酸とポリ(メチルビニルエーテル-alt-マレイン酸)をベースとした新しいスポンジ型ハイドロゲルで、腫瘍細胞の成長のための3 dプラットフォームである[j]。international journal of biological macromolecules, 2020,1 05:2 528-2540。

[20] mathie n, muhammad h m, theodore t,et al. aerogel軟部組織工学のための絹繊維イン、ヒアルロン酸およびヘパリンのスポンジ:組成-特性の関係[j]。炭水化物ポリマ-,2020 237:116107。

[21]ラニアa-b s、ナチュラルm a-b。アンドログラップholide-loaded lipid nanoparticlesforenhancedwound healingを濃縮キトサン-ヒアルロン酸複合スポンジ足場[j]。炭水化物ポリマ-,173:441-450、2017年。

[22] annapoorna m, anisha b s, chennazhi k p,et al.キトサン—創傷の血管新生を高めるためのヒアルロン酸/ vegf充填フィブリンナノ粒子複合スポンジ[j]。^ a b c d e f『人事興信録』人事興信録、2015年、125 - 125頁。

[23] liu jy, yang l, yang h,et al. hemostatic porous sponges of cross linked hyaluronicacid/cationizeddextranby oneself-foaming process [j]。物質Science&エンジニアリングC、83:160-168、2018年