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2023 Fiscal Year Research-status Report

光生体調節作用を用いた三次元培養皮膚の感染防御能の強化

Research Project

Project/Area Number 22K18177
Research InstitutionNational Defense Medical College

Principal Investigator

角井 泰之  防衛医科大学校(医学教育部医学科進学課程及び専門課程、動物実験施設、共同利用研究施設、病院並びに防衛, 防衛医学研究センター 生体情報・治療システム研究部門, 助教 (30806451)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords光生体調節作用 / photobiomodulation / 三次元培養皮膚 / バリア機能
Outline of Annual Research Achievements

昨年度の検討において、ピーク波長845 nmの発光ダイオード(light-emitting diode, LED)を用いた光生体調節作用(photobiomodulation, PBM)により、三次元培養皮膚のバリア機能を向上できることが示唆された。今年度は、PBMの効果の大きさを決定するであろうパラメーターとして、照度(単位面積あたりの光のパワー)について検討を行った。培養皮膚の真皮層側(下側)から波長845 nmのLED光を5 mW/cm2、10 mW/cm2、または20 mW/cm2で照射することでPBMを適用し、これを培養中(3日間)毎日繰り返した。培養皮膚の経上皮電気抵抗(細胞間の結合の強さを示す)を測定した結果、光を照射せずに培養した群(コントロール群)に比べ、すべてのPBM適用群で高い値が得られた。その中でも、特に5 mW/cm2でPBMを適用した群の値が高く、コントロール群との間に有意差が認められた。また、低分子の色素であるLucifer Yellow(LY)の水溶液(1 mM)を培養皮膚の表面に滴下し、2時間後に洗浄したのちにホルマリン固定し、組織中のLYの深さ分布を蛍光顕微鏡で観察した。その結果、サンプル間でばらつきはあったものの、5 mW/cm2でPBMを適用した培養皮膚へのLYの透過が抑制されている傾向が確認された。より低い照度でPBMを適用した方が、さらに高い効果が得られる可能性があるため、今後条件の範囲を広げて検討を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

上記検討の過程で、光の照射条件によってはLEDアレイの発熱が無視できず、組織への熱影響が懸念された。発熱を軽減するための冷却機能の検討に時間を費やしたため、スケジュールに遅延が生じてしまった。

Strategy for Future Research Activity

三次元培養皮膚へのPBMの適用により得られる効果について、照射条件による違いを中心に検討を続けていく。照度については、本年度に得られた結果をもとに、より広い範囲で比較を行う。また、光を照射するタイミングについても条件を振って検討する計画である。

Causes of Carryover

実験計画の変更により、細胞培養関連の理化学品や試薬の一部が購入不要になったため、次年度使用額が生じた。次年度の物品費と合わせて執行する計画である。

  • Research Products

    (6 results)

All 2024 2023

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] Femtosecond laser-processed biodegradable porous membranes for cultivation and transplantation of three-dimensional skin substitutes2024

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Izumi Takayama, Naonari Kondo, Yo Nagano, Hiromi Miyazaki, Taiichiro Ida, Mitsuru Akashi, Mitsuhiro Terakawa, Shunichi Sato
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2024
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト3次元培養皮膚を用いた抗微生物光線力学療法の副作用に関する評価2024

    • Author(s)
      田邊静香,角井泰之,宮﨑裕美,明石満,佐藤俊一
    • Organizer
      第23回レーザー学会東京支部研究会
  • [Presentation] Control of the viability of three-dimensional cultured skins by photobiomodulation2023

    • Author(s)
      Yasuyuki Tsunoi, Hiromi Miyazaki, Satoko Kawauchi, Daizoh Saitoh, Mitsuru Akashi, Shunichi Sato
    • Organizer
      European Conferences on Biomedical Optics 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 広範囲熱傷に対する感染対策-新たな治療法にむけて-2023

    • Author(s)
      宮﨑裕美,角井泰之,木下学,齋藤大蔵,中村伸吾
    • Organizer
      第49回日本熱傷学会総会・学術集会
  • [Presentation] 脈管構造を含む3次元培養皮膚は難治性潰瘍に有効か?2023

    • Author(s)
      東條照太, 宮崎裕美, 角井泰之, 佐藤俊一, 中村伸吾, 東隆一
    • Organizer
      第32回日本形成外科学会基礎学術集会
  • [Presentation] 超短パルスレーザー加工により作製した生分解性多孔質膜を用いたヒト3次元皮膚の培養・移植2023

    • Author(s)
      角井泰之,長野陽,宮﨑裕美,明石満,寺川光洋,佐藤俊一
    • Organizer
      Laser Week in Tokyo IV

URL: 

Published: 2024-12-25  

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