2022 Fiscal Year Annual Research Report
Research for clinical application of ultrasound facilitated drug delivery system
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21H03039
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
齋藤 竜太 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (10400243)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨永 悌二 東北大学, 大学病院, 教授 (00217548)
大橋 雄二 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (50396462)
金森 政之 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (60420022)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 薬剤送達 / 中枢神経系 / 超音波 / 定位脳手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１. 超音波併用効果の検証
昨年度、薬液接触による基盤はがれ、劣化・破損を確認したため、デバイスの改良を実施した。基盤部については薬液から保護し超音波発生部のみ薬液と接するようにした。また、半田箇所についても負荷がかかない構造に変更し基盤からのはがれなどを防止できる構造とした。その後、改良したデバイスの動作確認後にこれまでと同様の効果が得られるか評価を行った。
評価方法については、改良したデバイスによる超音波を用いた薬剤拡散効果確認として、デバイス（PZTの最適周波数にて駆動）の有無による脳を模したゲルにおけるエバンスブルー色素の浸透幅の比較を実施した。
エバンスブールをゲルに設置した深さ5cmの穴に満たし超音波有無によるエバンスブルーの浸透幅を測定した所、浸透パターンについては深さ10cmと似た傾向（超音波発生部から5cmとした際の浸透幅が最大）を示しており、改良前のデバイスより浸透幅が増大することを確認した。デバイスの連続使用を行った際の耐久性については、超音波発生部や半田箇所共に破損、劣化は見られず問題ないことを確認した。
２. 臨床応用に向けた基盤整備
昨年度に引き続き、実臨床使用に向けた周辺機器整備として実臨床に使用される定位脳手術装置に超音波併用デバイスを装着固定する方法を模索した。図面の修正を行い、校正治具、固定治具の装着を確認した。再度、脳の定位手術においては、正確に刺入することも重要となるが、デバイスと把持棒を含めた長さが定位手術装置での精密誘導上の問題となる可能性も判明しており、改善策を検討している。
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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
昨年度問題となった、デバイスの破損、劣化についてはデバイスの改良を行った。改良により超音波発生部のみ薬液に接する構造へと変更したため、連続使用や長時間の使用においてデバイスの破損や劣化を抑えることが可能となった。改良後のデバイスにおいて、構造変更による薬剤拡散効果への影響を確認したが、超音波を併用した方が、brain phantom gel（脳を模したゲル）内での薬剤拡散が向上することを数値的に確認した。また、改良前のデバイスと比較して、改良後のデバイスの方が薬剤拡散効果が向上していることが確認できたたため、今後さらなる評価を進めると共に臨床応用を目指し開発研究を進めていく。
また、周辺機器整備として実臨床に使用される定位脳手術装置への開発機器の装着固定を行うため、再度、図面を作製した上で3Dプリンターを使用して把持部分を試作して検証を進めている。定位脳手術においては、刺入がほとんど誤差のない中で実施されることが前提になることから、把持棒の長さ等、誤差につながるいくつかの問題があり、改良を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
改良したデバイスにおいて、超音波併用で薬剤分布効率を向上できることが確認された。引き続き基礎評価データの充足を図ると共に実験動物を用いた脳内薬剤拡散効果の確認をするための実験系の構築を進めていく。また、実臨床に向けて、我々が開発した超音波併用薬剤拡散装置のような脳内で超音波を発生する医療機器が存在しないため、レギュレーション上の問題も存在（臨床応用に向け、取得すべきデータも整っていないのが現状）することからこの部分の整備も含めて実臨床へ応用できる装置の作製を進める。
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