| Project/Area Number |
19K09882
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 56050:Otorhinolaryngology-related
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| Research Institution | Shiga General Hospital Clinical Research Center |
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Principal Investigator |
扇田 秀章 滋賀県立総合病院(臨床研究センター), その他部局等, 専門研究員 (20761274)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 昌宏 滋賀県立総合病院(臨床研究センター), その他部局等, 専門研究員 (80773811)
伊藤 壽一 京都大学, 医学研究科, 名誉教授 (90176339)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 導電性高分子 / 親水性 / 有機溶媒 / 持続電気刺激 / 蝸牛 / 人工内耳 / 周波数分解能 / 神経突起 / ラセン神経節 / 神経成長因子 / 生体親和性 / PEDOT/PSS / ラセン神経節細胞 / 高周波数分解能 |
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| Outline of Research at the Start |
人工内耳電極は蝸牛の鼓室階に挿入されるため、電極とラセン神経節細胞とは骨ラセン板と呼ばれる骨壁を隔てて離れている。人工内耳の周波数分解能を向上させるためには人工内耳電極とラセン神経節細胞を近接させる必要があると考えられる。
本研究では、電極とラセン神経節を近接させる方法として、ラセン神経節細胞の神経突起を鼓室階に伸展させる方法を採用した。さらに神経突起と電極を接触させるため、電極表面に導電性のある生体親和性物質である導電性高分子の PEDOT-PSS を使用する予定である。
in vitroで神経突起を進展させるための最適な条件の検討を行ったうえで、in vivoで検証を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
白金電極を高分子導電体であるPEDOT-PSSにて被覆を行うこととしたが、耐水性が不良で、オートクレーブを行うと白金に塗布したPEDOT-PSSがはがれるという現象が見られた。そのため、高温で焼き付けを行うタイプのPEDOT-PSS（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）－ポリ（スチレンスルホナート））を使用したが、オートクレーブを行うと剥離が見られた。そのため、有機溶媒を機材とする高分子導電体である、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、ビス-ポリ（エチレングリコール、ラウリル末端）を使用することとした。同化合物をスライドガラスに薄く塗布し1㎝離れた位置で電気抵抗を計測したところ、数Ω(5～１０Ω）であり、導電性は良好であった。
電気刺激単独での、神経突起伸展の効果を見るため、有毛細胞を障害後に持続的に蝸牛内に電気刺激を行った。方法は、カナマイシン200㎎/㎏＋フロセミド 100㎎/kgを経静脈的に投与を行って、有毛細胞に障害を与えた。蝸牛内ボール電極を留置し、持続的に直流電流を流し刺激を与えた。電源としてはリチウム一次電池（CR2354（容量560mAh)）を2個並列に接続したものをシリコンで被覆を行い、モルモットの体内に留置した。途中に10kオームの抵抗を挟んで、電流量を200μA程度となるようにした。この条件であれば2800時間（約116日）の電気刺激が可能である。蝸牛内がプラス極もしくはマイナス極になるようにして直流電流で約3か月の刺激を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
導電高分子の耐久性の問題により、当初とは異なる材料を検討する必要が生じた。また、蝸牛の電気刺激の際には留置した電池が異物として排出される動物も存在し、実験のやり直しが必要となったため、予定よりも時間を要している状態である。また、研究者の異動や研究所の再編によりアクセスが不便となったことも研究が遅れる要因となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
白金電極を導電性高分子で被覆を行う研究では、有機溶媒を基材とする、ポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）、ビス-ポリ（エチレングリコール、ラウリル末端）を使用し、オートクレーブに対する耐久性を検討する。また、必要な耐久性が得られるようであれば、誘導神経幹細胞の培養を同電極を挿入した条件で行い、白金電極と生体親和性について比較を行う予定である。
蝸牛の持続電気刺激については、得られた蝸牛の組織評価を行い、神経突起の進展の有無や蝸牛内部での炎症の所見など、電気刺激が蝸牛に与える影響について検討を行う予定である。途中で、電池の脱出等で脱落した動物があるため、追加で、電流の持続刺激の実験を行う予定である。
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