2021 Fiscal Year Annual Research Report
間質液中薬剤の極低侵襲モニタリングを目指したマイクロニードル型光免疫センサの開発
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21H01335
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
當麻 浩司 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 講師 (40732269)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三林 浩二 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40307236)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 免疫センサ / 薬剤 / モニタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、血中濃度と相関のある間質液中の薬剤濃度を、皮膚に貼り付けることで極低侵襲かつin vivoに連続計測する「マイクロニードル型光免疫センサ」を開発することである。薬剤濃度変化をより連続的に捉えることで、個別に薬剤投与量の微調整を可能にし、最小の副作用と最大の薬効が得られる次世代治療薬物モニタリング（TDM）へ繋がる技術にむすびつくと考え、研究を進めてきた。
2021年度は（I）間質液を採取するマイクロニードルの作製を行った。はじめにマイクロニードルについては座屈しないアスペクト比（縦横比で1以上）の形状で中実型の針から成るマイクロニードルアレイを設計した。針の長さは神経や血管が無い表皮でとどまる程度とした。材料としてスチルバゾリウム化ポリビニルアルコール（PVA-SbQ）を検討した。鋳型にシリコーンゴムを注ぎ、硬化後に鋳型から外した後、形状を逆転写したシリコーンゴムの鋳型へPVA-SbQを注ぎ、紫外線を照射して硬化させた。作製したマイクロニードルを電子顕微鏡で観察したところ、針状の突起が形成されていることが分かった。つづいて作製したマイクロニードルについて、膨潤率を評価した。乾燥させたPVA-SbQ製のマイクロニードルを緩衝液中に浸漬させ、時間経過に沿って重量を測定した。得られた重量から膨潤率の時間変化を評価した。また同時にニードル材料の分解率についても、緩衝液への浸漬、乾燥、浸漬を繰り返し、その間の重量変化から算出した。その結果、膨潤と乾燥を繰り返す中で徐々に分解が起こっていることが示された。原因としてポリマー硬化が不十分であったことが考えられることから、今後紫外線照射時間を延ばし、その影響を検証していく予定である。以上のように、当該年度に予定していた（I）の研究目的を概ね達成した。
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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
申請課題の目的は、血中濃度と相関のある間質液中の薬剤濃度を、皮膚に貼り付けることで極低侵襲かつin vivoに連続計測する「マイクロニードル型光免疫センサ」を開発することである。特に2021年度では（I）間質液を採取するマイクロニードルの作製を計画していた。これに対し申請者は、マイクロニードの設計や実際にPDMSの逆鋳型を用いてPVA-SbQのマイクロニードルを作製し、針状の突起を観察した。さらに、膨潤率や分解率などの特性評価も行い、2022年度の目標を概ね達成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度で得られた結果を基に、引き続き（I）間質液を採取するマイクロニードルの作製を行っていく。特にPVA-SbQ製のマイクロニードルで見られた分解が、硬化時間の不足によるものだという懸念に基づき、紫外線照射時間を延ばし、その影響を検証していく必要がある。その後は、別の材料も検討し、特性を比較する。さらに（II）で計画しているバンコマイシン（VMC）半連続測定のための免疫センサの開発を推進していく。将来的には、本研究で確立した要素技術を基礎とし、間質液中のVMC濃度変化を連続的に捉えるマイクロニードル型センサを構築し、個別に薬剤投与量の微調整を可能にし、最小の副作用と最大の薬効が得られる次世代TDMの確立へ応用・展開していきたいと考えている。
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