医用生体工学：軟質基材向けの機械的水中接着デバイス

pHや水分が極端に変動する動的な再生軟質基材への長期水中接着を実現することは、いまだ大きな未解決課題であり、ヘルスケア、製造、ロボット工学、海洋への応用にとって広範な意義がある。今回我々は、特殊な吸盤を持つコバンザメから着想を得て、MUSAS（Mechanical Underwater Soft Adhesion System）という柔軟な機械的水中接着システムを開発した。我々は、軟質基材へのコバンザメの接着の詳細な解剖学的、行動学的、物理学的、そして生体模倣学的調査を通して、その堅固な接着の根底にある鍵となる物理的原理と進化的適応を明らかにした。こうした知見は、並外れた汎用性を示すとともにさまざまな粗さ、剛性、構造的完全性を持つ多種多様な軟質基材にしっかり接着するMUSASの設計指針となった。MUSASは、最大で1391倍の接着力対重量比を達成し、極端なpH条件と水分条件で性能を維持している。我々は、in vitro、ex vivo、in vivo環境を含む高度に橋渡し的なモデルにわたってその実用性を実証し、これによって、超小型水中運動温度センサー、非侵襲的胃食道逆流モニタリング、長時間作用型抗レトロウイルス薬の送達、経消化管的メッセンジャーRNA投与などの応用が可能となった。

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