細胞外マトリックスを模倣した3Dナノファイバーとハイドロゲルが相互浸透した創傷被覆材は、創傷滲出液に基づく自己免疫由来の動的な治癒調節能力を有する

Extracellular-matrix-mimicked 3D nanofiber and hydrogel interpenetrated wound dressing with a dynamic autoimmune-derived healing regulation ability based on wound exudate.

抄録

創傷の生理的シグナルの動的な調節は創傷治癒の基本である。従来の生体材料は、成長因子を投与して創傷治癒を促すものであったが、創傷治癒の段階が不一致であるため、軟部組織の受動的な修復にとどまっていた。一方、創傷滲出液は、酸化や細菌汚染により生物活性が制限されることが多い。ここでは、細胞外マトリックスを模倣したナノファイバー/ヒドロゲル相互侵入ネットワーク（NFHIN）を構築し、細胞浸潤のための3Dナノファイバー骨格と、創傷ミクロ環境のバランスをとるための架橋ヒアルロン酸と高分岐ポリアミドアミン含有エアロゲルを介在させることに成功した。このエアロゲルは、創傷滲出液を集めてポリカチオン性ハイドロゲルに変化し、細胞内病原体に対しても接触殺菌効果（30分で99.9%以上の殺菌率）と活性酸素のリアルタイム消去性を有する。NFHINと共培養することで、水疱液中の線維芽細胞の生理活性が389.69%向上した。NFHINは、水蒸気移動速度（6000g m×24時間）、平衡液体含量（75.3％）、ヤング率（115.1±7kPa）、ヒト皮膚と同様の引き裂き防止挙動など、持続的な滲出液管理機能を示した。NFHINは創傷滲出液を集めて活性化することができ、臨床上の問題点から自己免疫由来の創傷調節システムへと転換し、重症皮膚疾患における創傷治療の可能性を示している。

Dynamic regulation of wound physiological signals is the basis of wound healing. Conventional biomaterials delivering growth factors to drive wound healing leads to the passive repair of soft tissues because of the mismatch of wound healing stages. Meanwhile, the bioactivity of wound exudate is often restricted by oxidation and bacterial contamination. Herein, an extracellular matrix mimicked nanofiber/hydrogel interpenetrated network (NFHIN) was constructed with a 3D nanofibrous framework for cell immigration, and interfiled aerogel containing cross-linked hyaluronic acid and hyperbranched polyamidoamine to balance the wound microenvironment. The aerogel can collect wound exudate and transform into a polycationic hydrogel with contact-killing effects even against intracellular pathogens (bactericidal rate > 99.9% in 30 min) and real-time scavenging property of reactive oxygen species. After co-culturing with the NFHIN, the bioactivity of fibroblast in theblister fluid was improved by 389.69%. The NFHIN showed sustainable exudate management with moisture-vapor transferring rate (6000 g m×24 h), equilibrium liquid content (75.3%), Young's modulus (115.1 ± 7 kPa), and anti-tearing behavior similar to human skin. The NFHIN can collect and activate wound exudate, turning it from a clinical problem to an autoimmune-derived wound regulation system, showing potential for wound care in critical skin diseases.