コーネル大学の研究者たちは、液体金属のように流動しながらも形状を記憶する、奇妙な新種のメタマテリアルを偶然にも生み出しました。この液体メタマテリアルは、水に触れると元の容器の形状に戻ります。この特性は、傷の治療など、様々な分野で重要な応用が期待されます。
この素材に薬剤を注入し、傷口にぴったりとフィットするように成形することができます。「薬剤が液体として空洞に流れ込み、空洞の形状に沿って固体（ゲル）としてそこに留まることができると、薬剤送達において前例のない可能性が生まれます」と、研究者のダン・ルオ氏はメールで述べています。
この材料は実際にはハイドロゲルであり、空間で満たされた有機分子のマトリックスの一つです。私たちが知る限り、最も軽量な材料の一つです。ハイドロゲルは、多くの分野で次世代の大きな可能性を秘めていると期待されています。例えば、ハイドロゲルの余分なスペースを利用して薬剤を保持し、時間の経過とともにハイドロゲルが溶解するにつれて放出する薬物送達システムなどがその例です。
コーネル大学のチームが開発したハイドロゲルは、合成DNAでできています。合成DNAは、相補的なコード断片が組み合わさって、本物の生物学的物質のように完全な鎖を形成します。特定の方法でコードすることで、研究者は様々な形状や構造を作り出すことができます。また、合成DNAを自己複製を触媒する酵素と混合することで、コーネル大学のチームは合成DNAを自ら長い鎖に伸ばし、DNAベースのハイドロゲルの束を作り出すことに成功しました。
ハイドロゲルは液体のように流動しますが、研究チームは水に浸すと、元々形成された容器の形状に戻ることを発見しました。これは、当初の設計には含まれていなかった一種の形状記憶現象です。この現象の仕組みは正確には解明されていません。これは、「機械的メタ特性」を持つ初の有機メタマテリアルとなる可能性があります。
それ自体も興味深いものですが、さらに魅力的なのは、必要に応じて作動する形状記憶機能を持つハイドロゲルの潜在的な用途です。このような材料は、特に3Dイメージング技術と組み合わせることで、非常に特殊な病状に合わせて設計できる可能性があります。
「固形腫瘍を外科的に切除した後、残存する癌細胞を死滅させることが重要な課題です」と羅氏は言います。「適合したゲルは、空洞内に流入した後、そこに留まりながら接触面が大幅に増加します。これにより、薬剤の持続放出がより効果的になります。」
しかし、それが唯一の応用例ではありません。「薬物送達に加えて、診断、バイオ分離、処理など、様々な分野での応用が考えられます」とLuo氏は言います。「私たちのDNAメタゲルに他の材料を組み合わせることを考えれば、その可能性は大きく広がります。他の材料としては、金ナノ粒子やタンパク質などが考えられます。」
すべては T-1000 のようなものですが、考えてみると非常に興味深いです。
コーネル大学
