新しい設計概念による力学的適合性と組織再構築性を有する小口径人工血管の基盤研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12470277
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 松田 武久 九州大学, 大学院・医学研究院, 教授 (60142189)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤井 康雄 九州大学, 大学院・医学研究院, 助手 (90336032) ; 居石 克夫 九州大学, 大学院・医学研究院, 教授 (70108710) ; 安井 久喬 九州大学, 大学院・医学研究院, 教授 (20089923) ; 中山 泰秀 国立循環器病センター研究所, 生体工学部, 室長 (50250262)
• Keywords: 人工血管 / バイオメカニックス / マトリックス

Research Abstract

従来の人工血管は単筒式であり、プラスチック繊維を編み上げて作成するため、硬くて一心拍毎の血圧の変動に感応せず、このため吻合部における応力集中および流体力学的乱流発生より移植早期には血栓形成、長期においては吻合部での内膜肥厚による狭窄により閉塞する。本研究では、1.従来の人工血管は新しい設計思想によって同軸二筒式のコンプライアントの人工血管の設計仕様とプロトタイプを作製した。即ち低圧領域では、内筒が拡張し、内筒と外筒が接してからは両者一体となって拡張するもので、理論的には内筒、外筒各々の圧依存性の拡大性と内筒と外筒の間隙の大きさに依存する。前者は材質に加え、膜圧と多孔性に依存することが理論的に導かれる。
2.素材はセグメント化ポリウレタン薄膜であり、エキシマ・レーザで微細孔を開孔して用いた。多孔化によって、また膜厚が小さくなると大幅に柔軟性は増大した。
3.管径-圧依存性は生体動脈(犬頸動脈)の"J"カーブを忠実に再現した。
肥厚・多孔質化度、内外筒の直径、材質を選択することによって、移植1〜3ヶ月ではJカーブは維持されていた。内外筒の癒着は生じていなかった。
4.1ヶ年の長期における組織再構築をしらべると、6ヶ月では"J"カーブは損なわれる傾向を示したが、1年では"J"カーブが平滑筋細胞の形質転換および再分化がおこり、正常な血管壁の再生がおこり、初期の目標を達成しつつある。
5.本研究は即に第1および2報はJ.Biomedical Materials Researchに掲載された。第3報は投稿中である。

Research Products

• [Publications] Shinya Kato, Joji Ando, Takehisa Matsuda: "mRNA expression on shape-engineered endothelial cells : Adhesion molecules ICAM-1 and VCAM-1"J Biomed Mater res. 54. 366-372 (2001)
• [Publications] Satoru Kidoaki, Yasuhide Nakayama, Takehisa Matsuda: "Measurement of the Interaction Forces between proteins and lniferer-Based Graft-Polymerized Surfaces with an Atomic Force Microscope in Aqueous Media"Langmuir. 17(4). 1080-1087 (2001)
• [Publications] T.Ikeda, K.Nakayama, K.Sakagami, H.Iwahashi, K.Sugimoto, T.Matsuda: "Emulsification Tendency of Silicone-Phenylsilicone Copolymer"JPN J Ophthalmol. 45. 53-59 (2001)
• [Publications] S.Kidoaki, S.Ohya, Y.Nakayama, T.Matsuda: "Thermoresponsive Structural Change of a Poly(N-isopropylacrylamide) Graft Layer Measured with an Atomic Force Microscope"Langmuir. 17(8). 2402-2407 (2001)
• [Publications] H.Sonoda, K.Takamizawa, Y.Nakayama, H.Yasui, T.Matsuda: "Small-Diameter Compliant Arterial Graft Prosthesis : Design Concept of Coaxial Double Tubular Graft and its Fabrication"J Biomed Mater Res. 55. 266-276 (2001)
• [Publications] Y.Nakayama, K.Ji-Youn, S.Nishi, H.Ueno, T.Matsuda: "Development of high-performance stent : gelatinous photogel-coated stent that permits drug delivery and gene transfer"J Biomed Mater Res. 57. 559-566 (2001)
• [Publications] Shoji Ohya, Yasuhide Nakayama, Takehisa Matsuda: "Thermoresponsive Artificiall Extracellular Matrix for Tissue Engineering : Hyaluronic Acid Bioconjugated with Poly (N-isopropylacrylamide) Grafts"Biomacromolecules. 2. 856-863 (2001)
• [Publications] W.G.Brodbeck, M.S.Shive, E.Colton, Y.Nakayama, T.Matsuda, J.M.Anderson: "Influence of biomaterial surface chemistry on the apoptosis of adherent cells"J Biomed Mater Res. 55. 661-668 (2001)
• [Publications] M.Kikuchi, H.Takita, Y.Nakayama, T.Matsuda, Y.Kuboki: "Laser perforated Collagen Membrane : Pore size-Dependent Bone Induction as a New BMP Carrier"J. of Hard Tissue Biology. 10(1). 55-65 (2001)
• [Publications] Takehisa Matsuda, Tomoko Magoshi: "Terminally Alkylated Heparin. 1. Antithrombogenic Surface Modifier"Biomacromolecules. 2(4). 1169-1177 (2001)
• [Publications] M.Gohda, T.Magoshi, S.Kato, T.Noguchi, S.Yasuda, H.Nonogi, T.Matsuda: "Terminally Alkylated Heparin. 2. Potent Antiproliferative Agent for Vascular Smooth Muscle Cells"Biomacromolecules. 2(4). 1178-1183 (2001)
• [Publications] Shoji Ohya, Yasuhide Nakayama, Takehisa Matsuda: "Material design for an artificial extracellular matrix : cell entrapment in poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)-grafted gelatin hydrogel"J Artif Organs. 4. 308-314 (2001)