カイコ蛹まるごと活用！薬剤フリーの新素材「B100rw」ハイドロゲルが食品・医療分野を変える

薬剤や添加物を一切使用せずにカイコ蛹から抽出された、全く新しいハイドロゲル素材「B100rw」が開発されました。この素材は、従来のシルクゲルを超える速乾性と高い接着性を持つだけでなく、低コストでの製造が可能です。これらの特性から、食品および医療分野における革新的な応用が期待されています。

B100rwハイドロゲルの特性とメカニズム

B100rwハイドロゲルのゲル化は、主にシルクフィブロインの重鎖（FibH）に起因することが実験により確認されました。FibHが欠損したカイコ蛹からはゲルが形成されなかったことから、FibHがゲル化能力に不可欠であることが証明されています。シルクフィブロイン（SF）は、グリシンやアラニンを豊富に含む疎水性タンパク質であり、水溶液中でβシート構造を形成しやすい性質を持っています。この構造変化がハイドロゲルのゲル化能力に寄与しています。

今回開発されたB100rwハイドロゲルは、従来のSFハイドロゲルと比較して、低温（4℃）下で著しく高い圧縮強度と接着性を示しました。さらに、ゲル化の速度も速いという特徴があります。これらの優れた特性は、B100rwがSFだけでなく、セリシン、キチン、セルロースといった、カイコ由来の多様な天然ポリマーを複合的に含んでいることに関連しています。

特に、カイコ由来のタンパク質であるセリシンは、低温でゲル化を促進する性質を持っています。研究チームは、セリシンがSFのβシート構造形成を助ける触媒のような役割を果たしていると推測しています。さらに、セルロースやキチンといった多糖類、さらには両親媒性の物質も、ゲル化の核として機能し、ゲル化速度と強度を高めている可能性が指摘されています。これらの成分が複合的に作用することで、B100rwハイドロゲル独自の優れたゲル化挙動が実現されています。

研究では3種類の抽出方法（A、B、C）が試されましたが、B法（水溶性タンパク質をより効率的に除去する方法）で調製したB100rwハイドロゲルが最も高いゲル強度を示しました。これは、水溶性タンパク質（セリシンなど）の除去がSFの結晶化を促進し、ゲル強度を高めることに繋がったためと考えられます。一方、C法（煮沸工程を省略し、水溶性成分を多く保持する方法）ではゲル強度が低下しましたが、これは水溶性成分の過剰な保持がSFの結晶化を阻害したためと推察されます。

低コスト・高機能素材「B100rw」の未来展望

B100rwハイドロゲルは、薬剤や添加物を一切使用せずに、カイコ蛹をまるごと活用して製造できるという点で、持続可能性と低コスト化の観点から非常に注目に値します。従来のSFハイドロゲルと比較して、低温下での高い圧縮強度と接着性、そして速乾性という特筆すべき特性は、食品分野における新たなゲル化剤や機能性食品素材、さらには医療分野での組織工学における足場材料やドラッグデリバリーシステム（DDS）のキャリアとしての応用の可能性を大きく広げます。

本研究では、SFハイドロゲルの抽出に一般的に用いられる臭化リチウム（LiBr）を使用しましたが、LiBrは高価であり、環境負荷も懸念される物質です。今後は、より安価で環境に優しい抽出方法の開発が不可欠です。例えば、酵素処理や超音波処理、あるいはイオン液体など、代替溶媒を用いた抽出法の開発が期待されます。また、食用昆虫への関心が高まる中、カイコ蛹のような未利用資源を有効活用したB100rwハイドロゲルは、持続可能な資源利用の観点からも非常に重要です。

B100rwハイドロゲルの優れた特性を実際の応用につなげるためには、製造技術の最適化と、さらなる生物学的評価が不可欠です。特に、経口投与を想定した機能性食品としての応用を目指す場合、腸内環境への影響や消化吸収性など、詳細な評価が求められます。これらの課題を克服することで、B100rwハイドロゲルは、バイオマテリアル分野における新たなスタンダードとなり、持続可能な社会の実現に貢献する可能性を秘めています。