末梢神経系人工シナプスを目標とした神経伝達物質微量注入システム

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01460126
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 土屋 喜一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70063469)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 壁井 信之 東京女子医科大学, 医学部, 講師 (50096583)
• Keywords: DDS / 超音波 / 静電気 / 薬物 / ポンプ / マイクロマシン / ピエゾポンプ

Research Abstract

本研究では,生体の神経情報伝達方式をそのまま踏襲したインタ-フェ-スとして,電子情報に合わせてきわめて微量の神経伝達物質を,情報の受け手になるリセプタに向けてパルス的に放出し,化学情報として伝達する人工シナプスシステムを開発することを目的とし,以下のような検討を行った.
(1)数10〜数100μlオ-ダの微小流量計測システムを数種類提案し机上検討を行なった結果,毛細管型の流量計を採用した.これにより,0.5μlまでの分解能で計測できることが分かった.
(2)微小ポンプとして超音波の振動エネルギ-により,薬液の膜透過速度を制御する方式と,静電気力により薬液を移送する方式の2種類を採用し,各方式のポンプについて簡単なモデルを設計試作した.
(3)注入薬液の代わりとして測定の容易な色素を用いてポンプの基礎特性試験を行なった.その結果,超音波振動方式では高分子膜のポアサイズを適度の大きさに定めれば,超音波振動子の駆動電圧を制御することにより吐き出し流量55.33〜2120[μg/min]の範囲で薬液の膜透過速度を制御できることが分かった.
(4)静電力を用いる方式のポンプでは,電極間の電流値を制御することにより0.45〜10.7[μg/min]の範囲で薬液の移動速度を制御できることが分かった.ただゲルの厚みを十分薄くしないで薬物移送に十分な電界勾配を得ようとすると,溶媒の電気分解が起こることが起こることが確認された.ゲル膜をいかに薄く作るかが鍵となろう.
(5)DDS用のポンプとして要求される薬剤の放出速度は0.15〜25[μg/min]の範囲であり,静電力を用いる方式のポンプがそれに近い性能を示したが,消費電力が多い等の問題を残しており今後の検討課題である.