人と地球に優しい多機能プラスチック添加剤

ジョー・ダラー | 2023 年 8 月 10 日

米国では人口の高齢化がますます進んでおり、がんやその他の慢性疾患の発生率はすぐには収まらないと予想されます。 その結果、環境を保護しながら人々の健康を増進するのに役立つ、バイオプロセス法によって製造されたプラスチック、金属、コーティングなどの製品の需要が高まっています。 米国農務省によると、バイオテクノロジーは、気候変動の原因と影響を軽減するだけでなく、貧困の削減や世界の食料安全保障の改善などの医療および社会的目標を達成するための重要なツールとなり得るとのことです。

ただし、バイオプロセスにはそれ自体の影響と制限がないわけではありません。 特に懸念されるのは、酸化ストレスの存在、フリーラジカルと抗酸化物質の不均衡であり、バイオプロセスによって生産される医薬品や治療薬の収量が 10 ～ 15% も減少します。 細胞や組織における活性酸素種（ROS）の生成と蓄積と、これらの反応性生成物を解毒する生体系の能力との間の不均衡によって引き起こされる現象である酸化ストレスは、膜、脂質、タンパク質などのいくつかの細胞構造に影響を与える可能性があります。 、リポタンパク質、および DNA。

マサチューセッツ州ニュートンに本拠を置く特殊材料会社である Xheme Inc. は、酸化、紫外線、微生物の増殖に対する耐性を高め、プラスチックやコーティングを「よりスマート」にするのに役立つ添加剤を製造しています。研究者や科学者は、プログラム可能なと言うものを開発しました。無毒のナノ多孔質微粒子である Xheme 多機能添加剤 (XMA) は、酸化ストレスによって引き起こされる損傷を大幅に軽減または排除します。 抗酸化特性と抗菌特性も備えている XMA は、治療薬の収量を増加させる能力を備えたそれ自体が添加剤の一種に分類されています。

「XMA 添加剤と XMA ベースの使い捨てプラスチックバイオリアクターを使用して製造される治療薬の収量が 50% 増加すれば、大幅な節約につながり、さらに何百万人もの命が救われる可能性があります」と社長兼最高科学責任者の SSR クマール チャラ博士は述べています。 Xheme の共同創設者でもあります。 「生物製剤のコストを削減して、より多くの患者に生物製剤を確実に届けることが依然として大きな課題です。 生物学的療法の多くは 10,000 ドルから 40,000 ドルの費用がかかり、中には年間 500,000 ドルもの費用がかかるものもあります。」

これらの添加剤をプラスチックフィルムまたはコーティング内に組み込むと、表面または含まれる製品を酸化、腐食、紫外線、細菌による損傷から保護すると報告されています。 「単一の機能に対して単一の添加剤が使用される現在の表面保護のアプローチとは異なり、XMA のアプローチでは、複数の機能を持つ単一の添加剤が使用されます」と Challa 氏は説明します。 「このアプローチにより、プラスチックと塗料の両方で使用される添加剤の数が削減されます。 現在の添加剤の多くは人体と環境への毒性の両方を引き起こすことが知られているため、性能を損なうことなく必要な添加剤の数を大幅に削減することで、人体と環境への毒性の軽減または排除につながることが期待されます。」

独特な二峰性のサイズと多孔度分布を提供する二金属酸化物ベースのナノ多孔質マクロ構造微粒子 (以下に概略図を示します)。XMA 添加剤は研究中にフリーラジカルによる損傷、過酸化物、細菌汚染から保護する能力があることが判明しました。 、X線放射。 マサチューセッツ州アマースト校の応用生命科学研究所の細胞培養コア施設やその他の研究室が実施した試験によれば、その優れた能力は従来の金属酸化物ナノ粒子と比較され、活性酸素種を除去すると言われています。 しかし、酸化ストレスへの影響は依然として最も重要です。

「酸化ストレスはすべての重要な高分子にダメージを与えます」とChalla氏は言う。 「脂質の過酸化、タンパク質の酸化、DNA の断片化は、アポトーシスを引き起こす可能性のある複数の細胞シグナル伝達効果を引き起こす可能性があります。 ステント、プロテーゼ、創傷治癒、血液バッグ、透析バッグ、バイオプロセシングバッグのシームレスな統合を通じて、生体内および体外の生物医学機器の性能に影響を与えます。 酸化ストレスを時空間の精度で制御する能力は、生体内と体外の両方の生物医学機器の性能を向上させる鍵となります。」