ナメクジに着想を得た消化管瘻修復用ハイドロゲルを開発(Researchers Develop Slug-Inspired Hydrogel for Endoscopic Repair of Gastrointestinal Fistulas)

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2026-11-05 中国科学院(CAS)

中国科学院プロセス工学研究所などの研究チームは、ナメクジが分泌する強力な粘液の接着機構に着想を得て、消化管瘻孔を内視鏡で修復する注入型ハイドロゲルを開発した。開発した材料PGaIIIは、ポリN-イソプロピルアクリルアミド(PNIPAM)と三価ガリウムイオン(Ga³⁺)から構成され、室温では液体として内視鏡から注入でき、体温約37℃に達すると約30秒でゲル化する。特徴は、組織側には強く接着する一方、消化管内腔側には接着しない非対称な「ヤヌス型接着構造」である。さらに、体温下で約51.6%収縮して瘻孔を閉鎖方向に引き寄せ、胃酸環境でも接着力を維持する。大腸菌や黄色ブドウ球菌に対して約98.6%の増殖抑制効果も確認された。ラットおよびブタの実験では、胃瘻孔の閉鎖と組織修復に成功し、術後癒着も大幅に抑制した。本技術は、消化管瘻孔の低侵襲治療や次世代の外科用生体接着材料への応用が期待される。ただし、現段階では動物実験による前臨床研究であり、ヒトでの安全性・有効性の検証が必要である。

ナメクジに着想を得た消化管瘻修復用ハイドロゲルを開発(Researchers Develop Slug-Inspired Hydrogel for Endoscopic Repair of Gastrointestinal Fistulas)
Schematic illustration of the mechanism and in vivo application of the injectable Janus adhesive hydrogel (Image by LIANG Sen)

<関連情報>

内視鏡的消化管瘻修復のための、単一ステップで注入可能なヤヌス接着性ハイドロゲル A single-step injectable Janus-adhesive hydrogel for endoscopic gastrointestinal fistula repair

Sen Liang (梁森), Jingtao Li (李靖涛), Qi Li (李琦), Tianhe Jiang (江天禾), Yajie Tian (田雅洁), Qingquan Han (韩青权), Yafeng Jing (荆雅峰), Shuai Wang (王帅), Jieling Li (李洁龄), Anhe Wang (王安河) & Shuo Bai (白硕)
Nature Biomedical Engineering  Published:30 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41551-026-01820-6

Abstract

Gastrointestinal fistulas (GFs) represent one of the main causes of morbidity and mortality. While endoscopic techniques provide a minimally invasive approach to GF repair, offering advantages over conventional surgical approaches, the integration of endoscopic delivery with hydrogel sealants in user-friendly and easy processes approaches remains a great challenge. Here we develop a thermoresponsive positively charged poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)/Ga3+ (PGaIII) hydrogel sealant, formed by slug-inspired biomimetic self-assembly. The PGaIII integrated injectability and single-step-formed Janus-type adhesion to tissues, simultaneously featuring excellent biocompatibility, water/acid resistance, active shrinkage and antibacterial properties, enabling its effective ready-to-use biological sealant for endoscopic repair of GFs and prevention of postoperative adhesions. To validate the efficacy of PGaIII in treating GFs, we demonstrate its effectiveness in repairing GFs and its convenience in non-invasive endoscopic surgery in living Sprague–Dawley rat and Bama miniature pig models. The proposed PGaIII holds potential for the repair of fistulas in other organs in vivo, thereby promoting the establishment of safer and more effective clinical treatment options for related diseases.

生物化学工学
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