Development of a self-supporting ultrathin polymer film (nanosheet) for preventing postoperative suture failure and adhesion

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K08979
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 横田 一樹 三重大学, 医学部附属病院, 助教 (60721090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内田 広夫 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (40275699) ; 檜 顕成 名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (90383257) ; 城田 千代栄 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (20378194) ; 武岡 真司 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20222094) ; 藤枝 俊宣 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70538735)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: エアロゲル / 補強材 / 腸管吻合 / 縫合不全

Outline of Annual Research Achievements

2020年度までの研究で、LbL-EDC-PCL-silicaナノシートを吻合部に貼付することにより、4針縫合不全ラットを一週間以上生存させることに成功した。しかし、ヒト腸管に適用するためには、腸管内容物が漏出する可能性のある吻合部において、より高い腸管内圧に耐えうる接着性と強度が必要となる。脆弱なナノシートのみでは縫合部を確実に補強することは困難であると考えた。そこで、優れた適合性、生分解性に加え、体内の湿潤環境に耐えうる強度、腸管の蠕動運動に追従可能な柔軟性、および生体接着性を満たす新たな縫合部被覆材として、配向性架橋キトサンエアロゲルを想起し、改良と評価を行った。
配向性架橋キトサンエアロゲルは、ジアルデヒド化キトサン(DACS)・キトサン混合溶液を調製後、一方向凍結乾燥法により作製した
続いて、物性評価を行った。引張試験を実施し、ヤング率、引張強度および伸び率を算出した。最も高い強度を示すDACSの添加濃度を決定した。次に漏出防止能を評価した。切り出したブタ小腸表面に小切開を加え、エアロゲルを貼付し、耐圧試験を実施した。最も高い漏出防止能を示すエアロゲルの膜厚と貼付方向を決定した。この値は、ヒト小腸の最高内圧に匹敵していた。
さらにISO-10993の規定に則った細胞毒性試験と、無傷のラット小腸に貼付し生体適合性を評価する動物実験を実施した。製法に改良を加え、生体安全性、生体適合性に優れた貼付材の作製に成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

昨年度の試作品の評価をもとに、消化液が漏出する縫合不全部で使用可能な、より接着性や強度に優れた貼付材の作製に成功した。当初の計画における「1. ナノシート状補強材の開発」は概ね完了したと判断する。

Strategy for Future Research Activity

今後は、動物モデルを用いて有効性を検証する。ラットの腸管吻合部に貼付し、縫合不全防止効果を評価する。さらに、気管断端、肝、膵切離断端等、あらゆる組織の離断面や縫合部での有効性を評価する。ラットでの有効性が示せれば、大動物モデルでの評価を行い、臨床応用可能か検証する。

Causes of Carryover

東京と名古屋との間で行き来して実験や打ち合わせ、会議などを予定していたが、その多くがオンラインとなったため。次年度以降は動物実験を中心に検証を進め、大動物での評価も加え、検証を進めていく予定である。