「太一真人」の実写版がオンラインに登場：哪吒の体形を整えるレンコンは、あなたの骨も修復します！

「哨戒機2」は1月29日の公開以来、人気を維持している。中でも、太一真人が蓮根の粉を使って哪吒と敖哩の肉体を作り変えるというストーリーは、映画の重要なストーリーの一つと言えるだろう。

画像出典: Nezha: The Devil Boy Conquers the Dragon King

しかし、想像できますか?神話の中にしか存在しないと思われるこの奇跡が現実となった。

武漢理工大学の科学研究チームは10年以上にわたりレンコンの研究に専念し、ついにレンコン繊維を使って骨の修復を助ける「レンコンによる体作り」を実現した。これがどのように行われるかを見てみましょう。

01. レンコン繊維が骨を修復する秘密：自然に分解されるバイオニックスケルトン

最近、武漢理工大学の研究チームは、レンコン繊維を原料として使い、患者の骨損傷状態に基づいて高精度の3Dプリント技術を活用して、骨の足場を特別にカスタマイズしました。

これらのカスタマイズされた骨スキャフォールドは、高い多孔性と機械的強度を備えているだけでなく、患者の特定の状態に応じて孔のサイズと密度を調整することもできます。人体に移植されると、骨細胞の増殖を効果的に促進し、損傷した骨組織の自己修復を加速することができます。

レンコン繊維骨足場の製造工程

画像出典: 長江クラウドニュース

実際、この蓮の繊維骨スキャフォールドの修復メカニズムには、主に構造バイオニクスと動的分解という 2 つの中核要素が含まれています。

1. 構造バイオニクス

レンコン繊維の多孔質構造は、人間の骨組織の微小環境と90% 適合します。このバイオニック構造は、骨細胞が付着して成長するための「足場」を提供するだけでなく、カスタマイズされたレンコン繊維の足場に沿って骨細胞が成長し、足場内の相互接続されたチャネルが栄養素の輸送を促進することもできます。動物実験では、スキャフォールドを移植した骨折部位の治癒率はわずか8週間で95％に達し、新しい骨の強度は天然の骨に匹敵しました。

レンコン繊維骨足場が骨損傷を修復する模式図 出典：長江雲報

2. 動的劣化

レンコン繊維は生体適合性に優れており、人体内で一定期間経過すると自然に分解されます。蓮繊維骨スキャフォールドの分解速度は、骨再生の速度と同期した化学修飾（6か月から2年）によって正確に制御できます。これにより、従来の材料の「早期破損」や「長期残留」の問題を回避でき、除去するための二次操作も不要になります。

02. レンコン繊維が骨修復の「魔法の武器」となった理由

毎年、世界中で3億5000万人以上の患者が骨折や骨欠損などの整形外科疾患の治療を受けています。金属釘、チタン合金インプラントなどの伝統的な治療法は、患者の痛みをある程度軽減することができますが、明らかな欠陥もあります。例えば、金属材料は人体に埋め込まれた後に拒絶反応を引き起こし、慢性的な炎症を引き起こす可能性があります。これらの硬いインプラントは骨の弾力性をシミュレートするのが難しく、関節の動きを制限する可能性があります。さらに厄介なのは、患者が回復した後、 2回目の手術でインプラントを除去する必要があり、痛みと経済的負担が増すことです[1]。

チタン合金インプラント 画像出典：参考文献[1]

これらの問題により、科学者は自然界でより理想的な生体材料を探すようになりました。天然繊維を含む多くの植物の中でも、蓮根は、主にその構造、組成、特性の完璧な組み合わせにより際立っています。

構造上の利点: 蓮根繊維は、適切な孔サイズを持つ高度に多孔質な微細構造を持ち、適切な機械的特性を備えながら、制御された分解中に細胞の接着と移動をサポートできます。

成分の利点：レンコン繊維には12％〜15％のセルロースが含まれており、ナノ加工後に直径30〜50nmの繊維束を形成できます。表面のヒドロキシル基はカルシウムイオンを吸収し、骨の石灰化を促進します。

機械的適応：レンコン繊維の圧縮強度（10～15MPa）はヒトの海綿骨（4～12MPa）の圧縮強度と一致し、引張延性は20％に達し、骨の弾性と靭性を模倣することができます[2]。

レンコン繊維の表面形態と断面 出典：文献[2]

03. レンコン繊維の多面的応用

レンコン繊維は骨の修復以外にも、その優れた特性から多くの分野で広く利用されています。

医療分野では、レンコン繊維は火傷や熱傷の治療に使われます。銀イオンをコーティングしたレンコン繊維包帯を使用すると、火傷の治癒時間を従来のガーゼの 1/3 に短縮できます。さらに、レンコン繊維は神経の修復にも使えます。直径10～20ミクロンの繊維束は軸索再生を誘導し、脊髄損傷患者の運動機能回復を2～3レベル向上させます。

それだけでなく、レンコン繊維は環境に優しい優れた素材でもあります。農業廃棄物のレンコン節を利用して開発した生分解性包装材は、プラスチックの5分の1のコストで済む。この革新的なアプリケーションは、農業廃棄物の処理の問題を軽減するだけでなく、環境保護にも貢献します。

スマートセンシングの分野でも、レンコン繊維は大きな可能性を示しています。科学者たちは、直径5ミクロンのレンコン繊維を使用して、胃液のpH値とヘリコバクターピロリの活性を、従来のセンサーを上回る精度で検出しています[3]。

レンコン繊維センシングの模式図 出典：文献[3]

今日、「蓮の根は切れても絹糸は繋がっている」という古代の比喩は、現代の技術の解釈によって新たな命を吹き込まれています。レンコン繊維骨スキャフォールドは、医学と材料科学の分野における画期的な進歩であるだけでなく、自然と人間の知恵の深い共鳴を明らかにしています。研究者らはこう語った。「医学の未来は、蓮根に関する先祖の想像力の中に隠されているかもしれない。」

参考文献

[1] Zhen Zhen、Wang Jian、Xi Tingfei、他。 3Dプリントチタン整形外科インプラントの応用状況[J]。中国バイオメディカルエンジニアリングジャーナル、2019年、38(02):240-251。

[2] Dai Tianjiao、Gu Haoshuai、Xu Huilan、他。いくつかのレンコン繊維とラミー繊維および綿繊維の構造と特性の比較[J]。上海繊維科学技術、2021年、49(02):6-9。出典：Journal of the novel series 論文.

[3]ヤン、

著者: 劉世新、復旦大学材料科学科修士課程学生

計画: 雨

編集者: ティンカーベル

謝辞: 蘇州理工大学材料科学工学学院の馬如光教授、上海中医薬大学付属普陀病院整形外科の主治医である于露超氏が本論文の科学的指導を提供した。

表紙画像: 哪吒: 悪魔の少年が竜王を征服

このプロジェクトは、上海市科学技術委員会の科学普及プロジェクト（プロジェクト番号：24DZ2304000）によって支援されました。