創傷被覆材として自己修復効果、抗菌効果、免疫調節効果を有する多機能キトサン系ハイドロゲル

A multifunctional chitosan-based hydrogel with self-healing, antibacterial, and immunomodulatory effects as wound dressing.

抄録

細菌感染はしばしば炎症反応を引き起こし、創傷治癒を遅らせる。キトサン（CS）ベースの複合ハイドロゲルは、望ましい機械的特性を保持し、優れた抗菌性を維持できるため、創傷被覆材として有望視されている。CS系ハイドロゲルの抗菌性や創傷治癒能については広く研究されているが、その免疫調節能についてはほとんど評価されていない。ここでは、多機能なCS/Poly[2-(methacryloyloxy)ethyl] trimethyl ammonium chloride (PMETAC) ハイドロゲルを開発した。In vitroでは、このハイドロゲルは自己修復能と優れた生体適合性を示し、マクロファージのM2表現型への偏光を促進し、望ましい抗菌活性を示した。In vivoでは、このハイドロゲルは、細菌負荷の軽減、コラーゲン沈着の増加、血管新生の促進、M2方向へのマクロファージ極性の促進、Tヘルパー17型（Th17）細胞のバランスを抗炎症制御T（Treg）細胞へシフトさせることにより、創傷の再生過程を加速させた。この研究により、CSベースの創傷被覆材が潜在的な免疫調節効果を持つことが明らかになり、効率的な創傷治癒ツールを開発するための新しいターゲットとなる可能性がある。

Bacterial infection often leads to inflammatory responses and delays wound healing. Chitosan (CS)-based composite hydrogels can hold desirable mechanical properties and maintain excellent antibacterial abilities, and thus may be promising as wound dressings. Although CS-based hydrogels have been widely studied on the antibacterial and wound-healing abilities, their immunomodulatory abilities were rarely evaluated. Herein, we developed a multifunctional CS/Poly[2-(methacryloyloxy)ethyl] trimethyl ammonium chloride (PMETAC) hydrogel. In vitro, this hydrogel exhibited self-healing ability and excellent biocompatibility, promoted macrophage polarization towards M2 phenotype, and showed desirable antibacterial activity. In vivo, this hydrogel accelerated the wound regeneration process by reducing bacterial burden, increasing collagen deposition, stimulating angiogenesis, promoting macrophage polarization to M2 direction, and shifting the balance of T helper type 17 (Th17) cells towards anti-inflammatory regulatory T (Treg) cells. This work revealed the potential immunomodulatory effect of CS-based wound dressings and thus may provide a novel target for developing efficient wound healing tools.