2011 Fiscal Year Annual Research Report
精密に制御された磁気力による薬剤配送システムの開発
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21360133
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西嶋 茂宏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00156069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福井 聡 新潟大学, 自然科学研究科, 准教授 (70293199)
中川 貴 大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70273589)
秋山 庸子 大阪大学, 大学院・工学研究科, 講師 (50452470)
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| Keywords | 超電気導バルク磁石 / 薬剤配送システム(DDS) / 強磁性粒子 / 変動磁場 / 粒子軌跡シミュレーション / 温度感受性リポソーム / 磁気力制御 / 非侵襲治療 |
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| Research Abstract |
本研究は,生体外部に配置された磁石による磁気力制御により,強磁性粒子を結合させた薬剤を患部局所に高濃度に蓄積させる装置を設計・開発することを目的としている.これは磁気力制御薬剤配送システム(MDDS)と考えられ,患者のQOLを維持した薬剤の副作用の低減や外科手術の困難な体内深部臓器の治療に貢献できると期待される.
これまでの研究では,強磁性針と外部磁場を用いた薬剤の局所集積を行ってきたが,当該年度は,変動磁場を用いた非侵襲非接触な手法での薬剤動態の制御を試みた。これまでの研究で利用してきた強磁性針を用いず,非侵襲な手法で体内深部の患部に強磁性を付与した薬剤を集積させるには、磁石から離れた場所に強い外部磁場と高い磁場勾配を印加することが必要となる。しかし、一方向から静的な磁場の印加では,必然的に磁石近傍の磁場が高くなるため,生体表面における薬剤集積率が高くなる。そこで本研究では、標的部位を中心として超電導バルク磁石を回転させ、印加磁場を変動させることで、非侵襲な方法で体内深部の標的部位に高率で強磁性薬剤を集積させ、他の部位での集積を低減する手法を提案した。まず,粒子軌跡計算によって,回転磁場における血管内での強磁性粒子の挙動を調べた。また,本手法によって局所集積させた後の放出制御のため,温度感受性リポソームを用いた薬剤の放出制御の手法の確立を行った。
以上の結果から,磁場を経時的に変動させることにより,非侵襲非接触の手法による生体内深部への強磁性薬剤の局所集積と,温度感受性リポソームを用いた放出制御の可能性が示された.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度の研究により,非侵襲な手法によって,初期がんを想定した半径10mm以内の局所集積の可能性が示された。当初の計画では強磁性針を用いた低侵襲な手法を用いる予定であったが,磁石を回転させることによる変動磁場を用いることによって,非侵襲な手法での局所集積が実現した点は画期的であるといえる。この手法について,計算機シミュレーションと模擬毛細血管モデルを用いた実験により,局所集積が可能であることが定量的に示された。複数臓器のモデルや動物実験には至っていないが,おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はこれらの結果に基づき,本年度は上記の非侵襲な磁場変動の手法について,実用に向けた検討を行う。現段階では,局所集積や放出制御の可能性は示されているが,実用に向けては大きく分けて,次の3つの課題がある。(1)生体モデル実験による局所集積の確認,(2)強磁性薬剤の表面修飾による血管内での付着性制御,(3)人体の末梢器官への適用を想定した体内深部での集積条件のシミュレーションによる検討,である。まず(1)に関しては,生体モデルに強磁性粒子を注入して変動磁場内に配置し,生体深部の標的部位への蓄積の可能性を調査する。この実験を行うに当たり,併せて(2)の検討を行い,実際の血管内壁の特性を考慮して,正常部位に取り込まれないように強磁性薬剤の表面特性の設計を行う。さらに,(3)に関しては,シミュレーションによる磁場配置の検討により,どの程度生体表面から深部にある標的部位への集積が可能であるかを検討し,精密制御のための磁場変動条件の最適化を行う。これらの結果から,生体に適用し得る実用的な磁気力制御ドラッグデリバリーシステム(MDDS)の設計を行う。
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Research Products
(5 results)
