生体内リアルタイム計測用NO・スーパーオキサイドセンサ・システムの開発と臨床応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555228
• Research Institution: Kawasaki College of Allied Health Professions
• Principal Investigator: 望月 精一 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 助教授 (60259596)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 片岡 則之 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 講師 (20250681) ; 平松 修 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 講師 (50208849) ; 後藤 真己 川崎医療短期大学, 臨床工学科, 教授 (50148699) ; 吉田 清 川崎医科大学, 循環器内科・教授 (60322583) ; 宮坂 武寛 川崎医科大学, 生理学, 助手 (60308195)
• Keywords: 一酸化窒素(NO) / superoxide / センサー / in vivo計測

Research Abstract

本年度は、2つのセンサーの開発および基礎特性の検討に主眼をおいた。
NOセンサー:基礎特性の検討に使用したNOセンサー(感知部外径:700μm、長さ:150mm)は、NOガス飽和水溶液による校正で約580pA/nM-NOの高感度を示した。この値から検出限界は、0.08nMNOと算出された(S/N=3)。NO関連試薬(L-arginine, L-NMMA, acetylcholine, nitroglycerin, tetrahydrobiopterin)や溶存酸素のベースライン電流値への影響も評価し、25000倍以上のNOへの選択性を有していた。In vivo計測への応用性の検討として、ラット腹部大動脈内にセンサーを留置し、nitroglycerin動注による血中NO濃度変化を計測し、約2nMの濃度上昇を認めた。以上、基礎特性の検討とラット・モデルでの計測まで終了しており、現在、イヌ・モデルでの検討を進めている。
Superoxideセンサー:Superoxide dismutase(SOD)を固定化したsuperoxideバイオセンサーを作製し、ヒポキサンチン・キサンチンオキシダーゼ系による生成したsuperoxideを計測したところ、基質(ヒポキサンチン)濃度と計測電流値との間に良好なリニアな関係を得た。また、flow cell型計測装置を作製し、エンドトキシンを投与したラット組織(心筋、肝臓、腎臓)を装置に充填してsuperoxideの計測を行ったところ、SODを同時潅流することにより、計測電流値の減少を認めたことから、本センサーとflow cellシステムにより、組織由来superoxide計測が可能であることを確認した。現在、ラット・モデルでのin vivo計測を行いながら、in vivo計測に耐えうるようにデザインを改良しながら検討している。

Research Products

• [Publications] Seiichi Mochizuki: "Direct in situ evaluation of nitroglycerin-derived nitric oxide production in the canine and rat vascular walls at high temporal and spatial resolutions"Cardiovascular Engineering : An International Journal. 1・2. 85-91 (2001)
• [Publications] Seiichi Mochizuki: "Effect of dietary control on plasma nitrate level and estimation of basal systemic nitric oxide production rate in humans"Heart and Vessels. 15・6. 274-279 (2001)
• [Publications] Seiichi Mochizuki: "Evaluation of basic performance and applicability of a newly developed in vivo nitric oxide sensor"Physiological Measurement. 23・2. 261-268 (2002)