Wispecsの開発は、膨潤性のPAA/PVP複合体の探求から始まりました。

PAAは皮膚や粘膜に接着性のある合成高分子材料として古くから知られており、明確な接着のメカニズムは解明されていませんが、PAAの持つカルボキシル基が関与していると考えられています。

通常の溶液混合で得られるPAA/PVP複合体はほとんどのカルボキシル基が水素結合によって消費されているために、生体接着性は示しませんが、固／液界面で形成した膨潤性のPAA/PVP Wispecsゲルでは、PAAとPVPの二つの高分子が部分的に結合し、非結合状態のカルボキシル基が多く残っているため、生体組織への接着性を維持しています。

PAA/PVP Wispecsゲルの場合、PAA分子とPVP分子の間の水素結合には、カルボキシル基の水素原子が関与しています。そのため、中性～アルカリ性条件下で両ポリマーの溶液同士を混合しても、カルボキシル基が中和されていて水素原子がないために複合体は形成されません。

しかし、乾燥したPAA/PVP Wispecsに血液、唾液、その他の体液を加えると、中性の液を加えたにもかかわらず、複合体は柔軟なハイドロゲルを形成します。これは、この時点では吸収した液が少量であるため、カルボキシル基の多くは中和されずに残っており、ゲルの内部が弱酸性に保たれてPAAとPVPが結合した状態を維持しているためです。

一方、PAA/PVP Wispecsゲルを大量の中性緩衝液中に長時間浸漬すると、いったん膨潤し、その後、周りから次々と浸入してくるイオンによってカルボキシル基は徐々に中和され、次第にPAAとPVPとの水素結合は解離し、元の水溶性高分子にもどって溶解します。

共有結合で橋架けした三次元の高分子ゲルは、成形、変形が困難であり、また、一度切断すると元の状態には戻りません。一方、Wispecsのような水素結合、疎水結合などの物理結合は、脱着、官能基の入れ替わりが容易であるため、一定以上のストレスをかけて大きく変形させても、また元の形状に戻ることができます。