Basic study of antibacterial biliary stent with silver containing and MPC polymer coating

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K08086
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 入澤 篤志 獨協医科大学, 医学部, 教授 (60295409)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山部 茜子 獨協医科大学, 医学部, 助教 (50794070) ; 久野木 康仁 獨協医科大学, 医学部, 助教 (70856228) ; 増田 道明 獨協医科大学, 医学部, 教授 (80199702) ; 富永 圭一 獨協医科大学, 医学部, 准教授 (90438698) ; 山宮 知 獨協医科大学, 医学部, 講師 (90791707)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 胆管ステント / 銀 / MPCコーティング / バイオフィルム

Outline of Annual Research Achievements

胆道閉塞時に使用されるプラスチックステント（PS）は、安価であり留置手技も簡便であるが、開存期間は短いことが問題である。PS閉塞は内腔でのバイオフィルム形成が主たる原因であるが、PSの原材料であるポリエチレンに銀を練り込むことでその制御が可能となり、PSの長期開存が得られる可能性が高い。ま
た、練り込まれた銀が感染胆汁内に溶出することで抗菌薬の使用を最小限に抑えられる可能性もある。更には、銀に加えて、蛋白質や細胞接着を抑制するリン脂質極性基を有するポリマー（MPCポリマー）で表面処理を行うことで、抗菌性および蛋白接着抑制といった２面から高い効果が期待できる。すなわち、銀を練り込ませたポリエチレンを用いたPSにMPCポリマー処理を施すことで、バイオフィルム形成の抑制効果が期待でき、かつ、PSから胆汁中に溶出される銀により抗菌薬投与同等の感染制御が得られる可能性が考えられる。
2023年度は、本研究における、１）PS表面への銀の経時的溶出程度測定、２）感染胆汁を用いた机上での抗菌評価、３）胆管炎モデル動物を用いた開存性能を評価、といった全工程のうち、感染胆汁を用いた机上検討を行った。実際の胆管炎患者から採取した感染胆汁に、昨年度作成したステント（MPCポリマーを施した銀練り込みPS、銀練り込みのみのPS、およびム処理のPS）を2週間と4週間浸漬し、その後に各々のステントを取り出し、電子顕微鏡でステント表面のバイオフィルムを観察した。また、PS表面への銀の露出についても、元素マッピングを用いて観察した。今回の検討では、ステント表面に銀の漏出は見られたが、バイオフィルムの完全な抑制効果は得られていない。今後、銀の漏出程度とバイオフィルム形成の相関について検討を行う。また、生体内での効果と机上での効果には違いが生じる可能性もあるため、動物実験を進める。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ステントの観察における前処置の確立に時間を要したこと。

Strategy for Future Research Activity

MPCポリマーを施した銀練り込みPSの生体内における効果の検証を行う。ブタ６頭に内視鏡逆行性胆管造影を施行し、大腸菌溶液1.0ml（15-18×108/ml）を胆管内に注入し、内腔をボンドで閉塞させたPSを留置し胆管炎を発症させる。約12時間後に3種のPS（無処置のポリエチレンPS、銀練り込みステント（1％、4.5％）、MPCポリマーを施した銀練り込みステント（1％、4.5%））を、それぞれ２頭ずつに内視鏡的に留置する。その後は食事を与え８週間飼育する。飼育中は抗菌薬を用いずに銀による局所感染制御効果を採血等で確認する。その後内視鏡的に各々のステントを取り出し、ステント閉塞の有無及び電子顕微鏡を用いたバイオフィルム形成を検討し、生体内における銀練り込みPSの有効性を評価する。また、この際に胆汁も採取し、胆汁中の細菌叢解析も行う（培養、および次世代シークエンサーを用いたゲノム解析）。

Causes of Carryover

本年度は動物実験を実施する予定であったが、机上実験の進行が遅れていたため、次年度に動物実験を実施することとした。