弾性と生分解性を有するキトサン/アガロースフィルムは、わずかに酸性のpHを有しており、人工皮膚移植片として再生医療への応用が期待されています

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Int. J. Biol. Macromol..2020 Jul;S0141-8130(20)33853-8. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.099.Epub 2020-07-15.

弾性と生分解性を有するキトサン/アガロースフィルムは、わずかに酸性のpHを有しており、人工皮膚移植片として再生医療への応用が期待されています

Elastic and biodegradable chitosan/agarose film revealing slightly acidic pH for potential applications in regenerative medicine as artificial skin graft.

Vladyslav Vivcharenko
Aleksandra Benko
Krzysztof Palka
Michal Wojcik
Agata Przekora

PMID: 32682040 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2020.07.099.

抄録

本研究の目的は、再生医療用途の人工皮膚代替品としての可能性があるキトサン/アガロース(CHN/A)フィルムの新規製造法を開発することである。この新しい製造方法では、生体材料成分（CHCOOH中のキトサンとNaOH中のアガロース）の濃度を最適化し、キトサン成分の制御不能な沈殿（ゲル化）を起こさずにpH約6.0まで中和することができました。製造された薄膜は、機械的、物理化学的、生物学的特性を決定することにより、その生物医学的可能性の包括的な評価を受けた。その結果、開発したCHN/A膜は、皮膚再生をサポートすることが知られているpH5.98の微酸性であり、高い滲出液吸収能を示し、酵素による創傷環境を模擬した条件下では生分解しやすいことが示された。引張試験を実施したところ、湿潤状態では高い弾性変形率（ヤング率0.02MPa、破断伸度23％）を示し、創傷部位に塗布した後に適切なストレッチが可能であることが確認された。さらに、新規な生体材料は毒性がなく、その表面で線維芽細胞の増殖をサポートしている。以上の結果から、本発明のCHN/A膜は、人工皮膚の代替材料として必要な機能をすべて備えていると結論づけられる。

The aim of this work was to develop new method for the production of chitosan/agarose (CHN/A) film that could serve as a potential artificial skin substitute for regenerative medicine applications. Within this new production method, the concentrations of biomaterial components (chitosan in CHCOOH and agarose in NaOH) were optimized to provide neutralization of the resultant mixture up to pH approx. 6.0 without uncontrolled precipitation (gelation) of chitosan constituent. Produced thin film was subjected to comprehensive evaluation of its biomedical potential by determination of mechanical, physicochemical, and biological properties. It was demonstrated that the developed CHN/A film reveals slightly acidic pH of 5.98 known to support skin regeneration, high exudate absorption capacity, and is prone to biodegradation in simulated enzymatic wound environment. Performed tensile test proved high elastic deformations of the film (Young's modulus = 0.02 MPa, elongation at break = 23%) in a wet state, which would allow suitable stretching after application at the wound site. Moreover, novel biomaterial is non-toxic and supports fibroblast growth on its surface. Based on the obtained results it may be concluded that the produced CHN/A film possesses all necessary features of the artificial skin substitute.