なぜ、人体において粘弾性がそれほど重要なのでしょうか？

人体における粘弾性の理解は、主に以下の2つの理由から極めて重要です。

1. 組織の粘弾性の違いは、疾患の有無と関連している可能性がある

皮膚、筋肉、心臓組織、脂肪組織などのヒト組織には、それぞれ特有の粘弾性があります。「エラストグラフィ」と呼ばれる医療用画像診断技術は、体内の軟組織の粘弾性特性を非侵襲的にマッピングするために用いられます。この情報は、疾患の有無や重症度の判定に役立ちます。 例えば、肝線維化とは、肝臓が損傷した組織を修復・置換しようとする際に、異常に大量の瘢痕組織が形成される現象です。線維化が存在すると、剛性値の高い硬い領域が生じることになります。したがって、エラストグラフィーの検査結果から線維化の有無や進行度を把握することができ、最適な治療法の選択に役立てることができます。

2. あらゆる種類の生体材料を用いた治療や療法は、移植部位の自然な粘弾性反応に類似したものであるべきである。

生体材料は、体内に埋め込むか、あるいは体表に装着する医療用インプラントの製造に使用されます。非常に広い意味で言えば、生体材料とは、体内に埋め込まれた際に、制御された宿主反応を引き起こす生物由来または合成の物質のことです。理想的な生体材料は、移植部位の特性を模倣するものであるべきです。当誌の 前回の論文では、例えば、研究者たちが、現在市販されている硬い合成グラフトに代わる血管グラフトの開発に取り組んでいることが示されました。この硬さの不一致により、既存のグラフトを小径の血管の置換に用いることが妨げられています。 化学者、物理学者、生物学者、そしてエンジニアたちは、それぞれの専門知識を結集して、さまざまなヒト組織の生物学的および機械的特性を再現する生体材料の開発に取り組んでいる。これにより、外部または内部の力が加わった際にも、同様の反応を維持できるようになる。

生体組織の特性に合わせる重要性を例示するために、人体の臓器や組織の比喩として歯車を用いることができます。その図解を以下に示します。