　芝浦工業大学は2020年8月25日、電力を必要とせず化学エネルギーのみで駆動する人工心臓のようなゲルが、自律型ポンプとして機能することを証明したと発表した。同大学機械機能工学科准教授の前田真吾氏らの研究グループによる成果だ。ゲルのベローゾフジャボチンスキー（BZ）反応による自発的な運動を動力源としている。

　研究チームは、まずBZ反応で動く刺激応答性高分子ゲルであるBZゲルを収縮させた状態で化学液と一緒にカプセルに閉じ込め、BZゲルの膨張量を最大化。熱力学的サイクルを最大化することで、BZゲルの収縮量と膨張量を拡大し、ゲルと膜による単一構成物でできたポンプを作製した。

　BZ反応による動きは、伸縮性のある膜の変形を介して外部の油を加圧し、加圧された油が力学的エネルギーを媒介して人工心臓のように液体を前後に動かすエネルギーとなる。

（A）化学液中で収縮と膨張を繰り返すBZゲル、（B）BZゲルの振動エネルギーを伸縮性膜を通じてオイルの流れへエネルギー変換する様子（クリックで拡大）出典：芝浦工業大学

　機器の動力源を電力から化学反応に代替できれば、メカトロニクス機器の複雑さを解消できる。しかし、従来のBZゲルの力学的エネルギーは変化量が小さく、またゲルを化学液中に浸す必要があるため、応用には限界があった。今回、実用可能な形が実験的に証明されたことで、ドラッグデリバリーなど医療分野への応用が期待できる。

「医療機器ニュース」バックナンバー

グルコース応答性ゲルと血液透析用中空糸を組み合わせた人工膵臓デバイス
名古屋大学は、グルコース応答性ゲルを血液透析用中空糸と組み合わせることで、インスリン放出能を飛躍的に改善した人工膵臓デバイスを開発した。
人工細胞を利用して、細胞内の配置対称性が決まる仕組みを解明
京都大学は、生きた細胞を模した人工細胞を構築し、細胞内の配置対称性が自律的に決まる仕組みを解明した。細胞内には、対称性を維持しようとする力と破ろうとする力が共存しており、綱引きのようなバランスで対称性が決まることが分かった。
主血管と毛細血管を持つ人工組織の作製技術を開発
産業技術総合研究所は、実際の臓器と似た構造の血管を持った人工組織を作る技術を開発した。血管に培養液を流すことで、酸素や栄養を供給して組織を維持したり、薬剤を流し入れたりできる。
マイクロマシンを使って疑似生体組織を構築
産業技術総合研究所は、人工組織の構築を目的としたマイクロマシンを開発した。磁力を利用して細胞を目的地まで供給する。細胞には特定の処理を施す必要はない。マイクロマシンの大きさや形は変化できる。
慢性創傷治療のための人工タンパク質を用いた新規治療材料を開発
京都大学と三洋化成工業は共同で、慢性創傷を治療するため、人工タンパク質を用いた新規治療材料「シルクエラスチンスポンジ」を開発した。企業内治験を実施し、新規医療機器の承認取得を目指す。