獣医学におけるポリヒドロキシアルカノエートの役割:生合成、材料改変、および臨床応用

ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)は、微生物によって合成される生分解性ポリエステルであり、栄養分の不均衡下で細胞内の炭素およびエネルギー貯蔵物質として蓄積される。PHAは、調整可能な機械的性能、加水分解および酵素分解性、無毒な分解中間体といった特性を持つため、ヒトの組織工学、薬物送達、吸収性インプラントの候補材料として長年研究されてきた。獣医学分野での応用は、非分解性縫合糸、整形外科用ハードウェア、使い捨てプラスチックを、二次的な摘出手術を回避できる材料、大規模な動物利用のために低コストで生産できる材料、持続可能な動物医療への需要に適合する材料に置き換える必要性が高まっているにもかかわらず、まだ新興かつ断片的な分野である。本レビューは、PHAの生合成、PHA合成経路(phaA-phaB-phaC)、中鎖長バリアント、微生物生産者、原料の柔軟性、収率向上のための代謝工学戦略について概説する。また、PHAを特定の獣医学的形態に適合させるために使用される、ブレンド、化学的グラフト化、表面官能化、エレクトロスピニング、積層造形などの材料改変戦略についても検討する。さらに、創傷管理、整形外科および軟部組織再生、心血管組織工学、薬物送達、外科デバイスにおける臨床的および前臨床的証拠を、愛玩動物、馬、および家畜反芻動物における種特異的な考慮事項に注意を払いながら詳細に提示する。生産コスト、バッチ間変動、獣医学特異的な規制経路の欠如、大型動物における長期的な生体内安全データが限られているといった持続的な障壁を、廃棄物原料の価値化、ハイブリッドPHA/セラミックおよびPHA/天然ポリマー複合材料、刺激応答性製剤などの翻訳機会とともに批判的に分析する。PHAは科学的には十分に位置づけられているが、獣医学への応用には制度的な検証が不足していると結論付け、このギャップを埋めるための具体的な研究計画を概説する。