| Project/Area Number |
22K12846
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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 90130:Medical systems-related
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
引間 知広 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (30332852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 高廣 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (10367401)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
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| Keywords | 烏口マイクロニードル / コーティング型マイクロニードル / 電場 / 溶解型マイクロニードル / 生分解性高分子 / 烏口型マイクロニードル / バイオ医薬品 / 超音波 / 生分解性ポリマー / 皮膚透過促進 / マイクロニードル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究課題は、独自に開発した烏口型マイクロニードル（MN）と、物理的皮膚透過促進法を組み合わせたバイオ医薬品の新しい経皮吸収技術の研究を行い、携帯型治療システムを開発することを目的とする。達成目標として (i)烏口型MNの形状及び材質の最適化、(ii)物理的透過促進法による高分子化合物の皮膚透過促進、(iii)最適化した物理的透過促進技術を組み込んだ携帯型治療システムの作成、を挙げる。これらの達成目標を解決して、MNにより皮内に送達したバイオ医薬品の皮膚透過速度を、物理的透過促進法で任意に増減させることを可能とする経皮治療システムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究成果からMNと電場または超音波の併用が、単独適用よりも促進効果が増加することが確認できた。しかしMN処理を行った後に物理的透過促進法を適用すると言う2回の操作で行っていたため、結果の再現性などにも疑問が生じ、さらに最終目的である治療システムを開発する上でもその操作の複雑さが問題であった。そこで適用方法の単純化を目指し、本年度は(i)薬物をニードル表面に塗布するコーティング型MNの利用、(ii)MN処理と電場適用が同時に行える新規形状のMNの開発、そして(iii)生体内で分解する生分解性高分子により作成した溶解型MNによりバイオ医薬品の経皮送達の可能性、について検討を行った。
烏口MNの表面にモデル薬物（分子量10000のフルオレセインイソチオシアナートデキストラン（FITC-D））を塗布したコーティング型MNを剥離皮膚に適用し、同時に超音波または温度場で処理を行うin vitro試験を行った。MN単独と物理的透過促進法の併用時におけるFITC-Dの皮膚透過速度に大きな違いは無かった。烏口MNは非電導性および非分解性のポリカーボネートで作成しており、MN処理と電場の同時適用はできなかった。そこでMNの素材はそのままで、形状を変えることで同時適用を行えるように工夫を行った。へアレスマウス皮膚を用いたin vitro試験において、FITC-Dの6時間目における皮膚透過量が、MN単独に比べMNと電場併用時には22倍まで増加した。また生分解性高分子で作成した溶解型烏口MNは、円錐MNと比較して皮膚における溶解性、皮膚に対する穿刺性が優れていた。薬物であるインスリンを含有した溶解型MNを適用した糖尿病ラットにおける血糖値は、インスリンを含有しないMNに比較して十分に低下し、バイオ医薬品の経皮吸収促進効果を示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の目標を達成するため、烏口MNと物理的透過促進法の併用による高分子医薬品の皮膚透過促進および透過制御を目指している。また患者への経皮治療システム適用では、その操作方法の簡便化、さらに促進効果の再現性の高さが必要となる。ここで問題となるのが、薬物の保持方法、物理的透過促進法に適したMN素材ならびに形状である。この問題を解決するため、さらに操作手順を簡便化する方法として、大きく2つの戦略を取ることにした。1つ目としてコーティング型MNの利用、2つ目として溶解型MNの利用である。コーティング型MNは、そのニードル表面に薬物を保持し、そのまま皮膚に穿刺することで、保持した薬物を皮膚内に入れる方法である。ただしMNの素材は非分解性であるが生体適合性である。溶解型MNは、生分解性高分子で作成したMNに薬物を含有している。この溶解型MNを皮膚に穿刺し、ニードル内の薬物を皮膚内へ入れる方法である。この2つのMNであれば、MNと物理的透過促進法の同時適用が可能である。まず非電導性高分子であるポリカーボネートをそのまま使用できる超音波および温度場で検討を行った。しかし併用効果は確認できなかった。次にMNと併用できる物理的透過促進法として、電場の可能性が挙げられるが、ポリカーボネートに換わるMN基材として使用できる電導性高分子を見つけることができなかった。そこでMNの形状を改善することで対応した。その結果、併用時には22倍の皮膚透過促進効果が確認でき、MNと電場の同時適用が可能であり、電場の適用条件による皮膚透過量の制御の可能性が示された。さらに溶解型MNにおいても、バイオ医薬品であるインスリンの皮膚透過促進効果が確認でき、こちらでも皮膚透過量の制御の可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
新規形状のコーティング型烏口MNと電場併用は、十分な透過促進効果を示すことが分かった。そこで電流の種類（直流と交流）、電流の向き、電流値などのパラメータと皮膚透過促進効果との関係を、FITC-Dやインスリンを用いて、薬物の皮膚透過速度制御の可能性を検討する。さらにインスリン含有の溶解型MN単独での効果が確認できたので、物理的透過促進法との併用を検討する。生分解高分子は僅かながら水分を含み、また皮膚の水分を吸収することで皮膚内において分解している。そこで物理的透過促進法として電場を想定し、その併用可能性について検討を行う。その後、烏口MNと電場を組み込んだ経皮治療システムを開発し、本研究課題の目標達成を目指す。
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