Fundamental study for medical and industrial applications of vesicles containing microbubbles

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00222
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 19:Fluid engineering, thermal engineering, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Takagi Shu 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272371)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 一柳 満久 上智大学, 理工学部, 教授 (00584252) ; 杵淵 郁也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30456165) ; 杉山 和靖 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (50466786) ; 田川 義之 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70700011)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: マイクロバブル / ベシクル / マイクロチャネル / 油水界面通過法 / 超音波 / ドラッグデリバリーシステム / 気泡クラスター / 液滴

Outline of Final Research Achievements

In this study, we successfully achieved the mass production of microbubble-encapsulated water droplets with a diameter of less than 5 microns using a flow-focusing type microchannel. Furthermore, we succeeded in generating microbubble-encapsulated vesicles with diameters below 5 microns by employing the oil-water interfacial passage method on the generated droplets. Additionally, as a selective manipulation technique for the microbubble-encapsulated vesicles, we explored the use of acoustic radiation force through ultrasound irradiation, and successfully demonstrated the movement of the vesicles under ultrasound exposure using an ultrasound transducer. These techniques form the fundamental basis for manipulating vesicles using ultrasound irradiation, particularly in scenarios such as extracorporeal applications and remote fields.

Free Research Field

流体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

直径5ミクロン以下のマイクロバブルを内包ベシクルを生成し，遠方から照射した超音波により目的部位に移動させ，さらに膜の破壊を行えるようになると，ドラッグデリバリーシステム（DDS）への利用が可能となる．従来型のDDSに比べカプセル（ベシクル），サイズが各段に大きいため大量の薬剤の封入が可能となる．超音波によるベシクルの輸送・破壊技術は，医療応用だけでなく，カプセルの融合による化学反応の促進など様々な技術への応用が考えられる．