2022 Fiscal Year Research-status Report

Evaluation of enhanced percutaneous absorption by enhanced cavitation under the large amounts of nanobubbles

Research Project

Project/Area Number	20K16711
Research Institution	Kansai Medical University
Principal Investigator	上野裕関西医科大学, 医学部, 助教 (90716458)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	インターベンショナルラジオロジー（IVR） / ナノバブル / キャビテーション / ソノポレーション
Outline of Annual Research Achievements	2022年度は学会参加を行い、情報収集を行った。後半で動物実験の準備段階として、本施設内での動物実験計画書の作成と実験手法の再検討を行い、現実可能な代替案としての外部施設を利用した実験計画の作成を行った。本年度は新型コロナ感染症の拡大と、これに伴う行動制限の影響で、施設間の行き来が制限されていたため、動物実験は思うように行えていない。この影響もあり、2022年第81回日本医学放射線学会総会および第58回日本医学放射線学会秋季臨床大会にオンラインでの参加を行った。これにより、放射線医学に関する最新の知見を得ることができた。 2020年から2021年度で行った試験管内でのソノポレーションの実験では水溶性溶剤としてエコーゼリーを用い、シスプラチンを溶解した生理食塩水を混和し、これにナノバブルを発生させたたバブル含有液体を作成している。このバブル含有液体でのキャビテーションの実験は行ってきたが、動物実験では多量のバブル含有液体が常に皮膚環境に保持することが難しいことが分かっている。バブルは超音波照射により経時的に消失するため、ナノバブルを大量に維持しない限り、効率的なキャビテーションが得られないと予想されるからである。この解決策として、当初より予定しているラットを用いた動物実験の計画を維持しつつ、代替案として、より広い皮膚照射範囲を得られる豚を用いた実験の計画を考案した。この代替案では、新鮮なバブル含有液体を維持するために逐次的に豚の表皮にバブル含有液体を塗布していく方法をとっている。ラットであればバブル含有液体の投与量を増やす過程で、バブルが消失した液体との混和が避けられないが、豚ではより広い皮膚照射範囲が得られるために部位を変えながら常に新しいバブル含有液体を投与することができる。これを実際の実験として行えるように、新たな実験方法を策定した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 新型コロナ感染症の拡大と、これに伴う行動制限の影響で、施設間の行き来が制限されていたため、動物実験は思うように行えていない。 2020年から2021年度で行った試験管内でのソノポレーションの実験では水溶性溶剤としてエコーゼリーを用い、シスプラチンを溶解した生理食塩水を混和し、これにナノバブルを発生させたたバブル含有液体を作成している。実験でエコー照射によるバブルの消失が確認されており、エコーセリーと生理食塩水の混和時にエコーゼリーの混合比が低濃度であるほうがバブルの密度は低いものの、圧壊速度が速いことが明らかになっている。現在までに、動物実験ではバブル圧壊スピードの速い混合液のほうがキャビテーションはより強く生じることが予測されており、エコーゼリーの含有量を減らしていく必要がある。こうなると、バブル含有液体の粘張度が低下し、局所に多量の液体を維持することが難しいことが分かった。また、バブルは超音波照射により経時的に消失するため、ナノバブルを大量に維持しない限り、効率的なキャビテーションが得られないと予想される。このため、現行の動物実験を繰り返すのみでは、当初想定したキャビテーションによるシスプラチンの経皮吸収促進を効率的に行うことができない。そこで、今回、新たな動物実験を代替案として策定し、今後の実験を継続する環境を整えている。
Strategy for Future Research Activity	動物実験ではバブル圧壊スピードの速い混合液のほうがキャビテーションはより強く生じることが予測されており、エコーゼリーの含有量を減らしていく必要がある。こうなると、バブル含有液体の粘張度が低下し、局所に多量の液体を維持することが難しいことが分かった。また、バブルは超音波照射により経時的に消失するため、ナノバブルを大量に維持しない限り、効率的なキャビテーションが得られないと予想される。この解決策として、当初より予定しているラットを用いた動物実験の計画を維持しつつ、代替案として、より広い皮膚照射範囲を得られる豚を用いた実験の計画を考案した。この代替案では、新鮮なバブル含有液体を維持するために逐次的に豚の表皮にバブル含有液体を塗布していく方法をとっている。ラットであればバブル含有液体の投与量を増やす過程で、バブルが消失した液体との混和が避けられないが、豚ではより広い皮膚照射範囲が得られるために部位を変えながら常に新しいバブル含有液体を投与することができる。これを実際の実験として行えるように、新たな実験方法を策定した。当施設では豚を用いた動物実験はできないが、ボストンサイエンティフィックジャパンの宮崎県実験施設での実験を行う予定である。この施設での実験はすでに当研究チームでの実績を有しており、予定している実験をスムーズに行うことができる。
Causes of Carryover	新型コロナ感染症の拡大と、これに伴う行動制限の影響で、施設間の行き来が制限されていたため、動物実験は思うように行えていない。動物実験では局所に多量の液体を維持することが難しいことが分かった。また、バブルは超音波照射により経時的に消失するため、ナノバブルを大量に維持しない限り、効率的なキャビテーションが得られないと予想される。この解決策として、当初より予定しているラットを用いた動物実験の計画を維持しつつ、代替案として、より広い皮膚照射範囲を得られる豚を用いた実験の計画を考案した。この代替案では、新鮮なバブル含有液体を維持するために逐次的に豚の表皮にバブル含有液体を塗布していく方法をとっている。ラットであればバブル含有液体の投与量を増やす過程で、バブルが消失した液体との混和が避けられないが、豚ではより広い皮膚照射範囲が得られるために部位を変えながら常に新しいバブル含有液体を投与することができる。これを実際の実験として行えるように、新たな実験方法を策定した。当施設では豚を用いた動物実験はできないが、ボストンサイエンティフィックジャパンの宮崎県実験施設での実験を行う予定である。この施設での実験はすでに当研究チームでの実績を有しており、予定している実験をスムーズに行うことができる。この経費として、次年度使用額を用いる計画をしている。