ソフトマテリアル：エアロゲルの粘弾性相分離による空気透過性ヒドロゲル

ヒドロゲルは、水に富む環境での効果的なガス交換（例えば、O₂やCO₂の交換）が不可欠である生体医用界面に広く用いられている。しかし、ヒドロゲルは、極性水媒質における非極性ガスの溶解度（C）と拡散率（D）が低いため、空気交換効率が本質的に制限されている。この制約は、ウエアラブルヘルスモニターや組織工学などの長期応用では大きなボトルネックとなる。空気透過性を高める既存の方法には、堅牢性が低いことや、透過性と含水率の間に固有のトレードオフがあるという問題がある（例えば、含水率が50 vol％未満になるなど）。今回我々は、粘弾性相分離（VPS）によって可能になった、高含水率ヒドロゲル内に空気に富む崩壊しにくいネットワークを形成する戦略を提示し、含水率70 vol％で185 barrerという記録的に高い酸素透過率を達成したことを報告する。これは、未処理のヒドロゲルと比較して10倍高い値である。VPSは、ソフトマターにおける普遍的な現象であり、この研究では親水性の湿潤媒質内で疎水性の乾燥ガス粒子を駆動して細い安定三次元ネットワークを形成するのに用いられた。この手法により、さまざまな化学や形状要因にわたって空気透過性ヒドロゲルを容易かつスケーラブルに作製できるようになる。10日間の連続装着条件での生理学的試験によって、流体蓄積を防ぎ、皮膚の健康を維持する効果が確認された。この戦略は、効率的かつ持続的な空気交換が極めて重要となる長期生体医用用途におけるヒドロゲルの道を開くものである。

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