【氷点下使用可】ドリアンの皮で作られたハイスペックな包帯

南洋理工大学の研究チームは、ドリアンの皮を使った抗菌性ゲル包帯を開発しました。
氷点下でも使用することができ、酵母由来の天然の抗菌化合物が含まれていて、毒性のない包帯です。

Conventional hydrogel patches are commonly available at pharmacies, usually used to cover wounds from surgery to minimise the formation of excessive scar tissue, resulting in a softer and flatter scar. The patch keeps the skin hydrated instead of drying up when conventional band-aid or gauze bandages are used.

参照元：https://media.ntu.edu.sg/NewsReleases/Pages/newsdetail.aspx?news=5095d999-7221-4668-8f47-2fcd8bbe0f46
– 南洋理工大学 Nanyang Technological University. 2021 3 24 –

シンガポールの南洋理工大学（NTUシンガポール）の食品科学者たちは、人気のトロピカルフルーツ、ドリアンの廃棄された殻を利用して、抗菌性のあるゲル包帯を作りました。

東南アジアで「果物の王様」と呼ばれるドリアンは、トゲトゲのついた厚い皮を捨てますが、中の種を囲む甘い果肉は珍重されています。

NTUの研究者たちは、ドリアンの殻から高品質のセルロースを抽出し、バイオディーゼルや石けん産業の副産物であるグリセロールと組み合わせることで、シリコンシートのような柔らかいゲルを作り、これをさまざまな形や大きさの包帯に切り分けることができました。

さらに、パン酵母から生成される有機分子「天然酵母フェノール」を加えることで、バクテリアにとって致命的な包帯が完成しました。

NTUの食品科学技術プログラムのディレクターであるウィリアム・チェン教授が開発したこの革新的な技術は、米国化学協会の査読付きジャーナルであるACS Sustainable Chemistry & Engineering誌に掲載されました。

従来のハイドロゲルパッチは薬局で一般的に販売されており、通常は手術後の傷口を覆って過剰な瘢痕組織の形成を最小限に抑え、柔らかく平らな傷跡にするために使用されます。

このパッチは、従来のバンドエイドやガーゼの包帯を使用したときに皮膚が乾燥するのではなく、皮膚の水分を保つことができます。

Chen教授によると、従来のハイドロゲルパッチは、ポリメタクリレートやポリビニルピロリジンなどの合成素材で作られています。

また、抗菌作用のあるものは、銀イオンや銅イオンなどの金属化合物を使用しています。

このような合成素材は、バイオメディカル分野での使用が認められていますが、天然の廃棄物から作られた新しいハイドロゲルに比べてコストがかかります。

抗生物質に耐性のあるスーパーバグの脅威が高まる中、世界は感染症を防ぐための複数の代替手段を必要としています。

開いた傷口を保護する効果的な方法は、生体適合性があり、人間が長期間使用しても安全な抗菌包帯です。

これは、慢性的な傷に悩まされている糖尿病患者にとって特に重要なことです」と、化学・生物医学工学部のマイケル・ファム教授（食品科学・技術）であるチェン教授は説明します。

チェン教授は続けます。

「現在、大量に廃棄されているドリアンの皮とグリセロールを利用することで、廃棄物を貴重な生物医学的資源に変えることができ、傷の回復を早めたり、感染症の可能性を低減したりすることができます。」

ドリアンの60％を占める殻は、通常、廃棄・焼却処分され、環境問題となっています。

シンガポールでは、2017年に14,300トンのドリアン（推定1,000万個）が輸入され、消費されたとストレーツ・タイムズ紙が報じています。

この有機ゲル包帯は、毒性がなく生分解性であるため、従来の合成包帯に比べて環境への影響が少ないことも期待されています。

NTUのLee Kong Chian School of Medicineの副学部長で、代謝障害の専門家であるAndrew Tan准教授は、この技術革新について独自の見解を述べています。

Tan准教授は話します。

「現在、天然および合成のハイドロゲルが市場に出回っており、ある種の傷の治癒に役立つことはよく知られています。」

「ハイドロゲル包帯は、毒性がないこと、創傷床に水分を補給することができること、自己消化性デブリードメント（体内酵素と自然の液体の働きで悪い組織を柔らかくして除去すること）を促進することができることなどが知られています。Chen教授の現在の研究の革新的でユニークな点は、ドリアンの果皮をアップサイクルしてセルロースを得ることです。ドリアンのトゲは痛いですが、果皮の素材は癒すことができるという点でも非常にユニークです。」

抗菌性の創傷被覆材が必要な理由

慢性疾患に関連した創傷は、より一般的な健康上の負担となることが予想され、そこでは皮膚創傷の細菌感染が深刻なリスクとなっています。

European Polymer Journalに掲載された論文によると、創傷被覆材の市場は、年間114億ドルの価値があると推定されています。

この新しいハイドロゲル包帯の臨床上の利点は、埋め込まれた天然酵母のフェノール類が、グラム陰性の大腸菌やグラム陽性の黄色ブドウ球菌などのバクテリアの成長と、それに続くバイオフィルム（バクテリアのコロニー内で抗菌剤耐性につながるスライムの層）の形成を防ぐことにあります。

概念実証として、この抗菌性ハイドロゲルを動物の皮膚の創傷被覆材として試験したところ、最大48時間にわたって良好な抗菌効果を示しました。

この概念実証済みのハイドロゲル包帯は、傷跡を目立たなくするために美容整形手術の後に使用される現在のゴールドスタンダードである市販のシリコーンゲルシートのように、傷口に敷くだけで使用することができます。

ハイドロゲルのその他の用途

有機ヒドロゲルは、ウェアラブル、フレキシブル、ストレッチャブルなエレクトロニクスにも有用であることを、チェン教授は2019年にScientific Reports誌に発表した論文で示しました。

ウェアラブルエレクトロニクスは、現在のスマートバンドのように、心拍数や身体活動を検出できる小型センサーで構成することができます。

これは、医療従事者が遠隔地の高齢者の健康状態を監視するのに役立つ可能性があります。

フレキシブル・エレクトロニクスへの有機ヒドロゲルの利用を実証するために、豆乳を作る際に生じる大豆パルプの廃棄物であるおからからのセルロースを用いて、電気信号を伝導するヒドロゲル
を試作しました。

チェン教授は話します。

「私たちの多くの研究論文で示されているように、食品科学技術の基礎研究は、ヘルスケア、バイオメディカルアプリケーション、特殊化学品などの他の産業において、はるかに多くの学際的な応用をもたらします。」

「私たちのイノベーションは、NTUの2025年戦略プランに沿ったもので、研究とイノベーションが人類の最大の課題に取り組むための重要な柱となっています。廃棄物から資源へのアプローチとグリーン製造技術を採用することで、地球の天然資源の消費を減らし、ゴミと思われていたものを再利用し、人類にとって有用な価値のある製品にリサイクルすることが可能であることを示しました。」

NTUの4人の研究者からなるチームは、2年かけて研究成果を発表し、現在、この抗菌ジェル包帯を市場に出したいと考えている産業界のパートナーを探しています。