ナノ炭素複合素材と電界紡糸技術を用いた高生体適合性細径カバードステントの開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26461862
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: 本郷 哲央 大分大学, 医学部, 助教 (70419646)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 豊田 昌宏 大分大学, 工学部, 教授 (00290742)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: カバードステント / 膨張化炭素繊維 / ナノファイバー / 末梢血管用ステント / 血管内治療 / エレクトロスピニング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は細い血管への適応が可能なカバードステントによる末梢動脈瘤の低侵襲治療を確立するため，生体親和性が高く，かつ細径のカバードステントを作製することを目的とした基盤研究を行う．これまでの研究の実績を以下に述べる
１．硬質ポリウレタン，ポリエステルでの複数のサンプルを選択し，電解紡糸用のサンプルを作製した．硬質ポリウレタンにおいては常温でメチルエチルケトンにて溶液が作製可能であった．ポリエステルについても，非結晶型のポリエステルを選択し，メチルエチルケトンとともに少量のトルエンを加えることで，常温にて安定した溶媒を作製することができた．ポリウレタン，ポリエステルいずれにおいても安定したエレクトロスピニングによる1μから700nm幅の繊維が作製可能であった．次にポリエステルによるコンポジットを作製し，平面基板に吹き付け，複数のシートを作製することに作成した．しかしながら膨張化炭素繊維に5μ以上のサイズの粒子が混入することによるクロッギングが発生し，コンポジット溶液の遠心分離を行い大きな粒子径の炭素繊維を除去し電界紡糸を行った．作製した膜を多機能引張試験器具にて引張試験を行い，破断応力，破断伸びを検証し，最適な濃度を検証した．コンポジットでの破断応力が139.4％増加することが確認された．
２．ステントの厚み30μmの自己拡張型ナイチノールステントを複数パタン作製し，ポリエステルコンポジットにて電界紡糸を行い，電界紡糸に有利なステントデザインを決定した．
３．作成されたステントの内膜新生の可否，異物反応の有無を検証するために、In vivoでの慢性期試験を施行した。　留置３週間後直ちに標本を摘出し、組織学的に新生内膜の有無、異物反応の有無等生物学的反応を検討した。３週間モデルにおいていずれもカバードステント内面を多く新生内膜の形成が確認された．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は生体親和性が高く，かつ細径のカバードステントを作製するため，膨張化炭素繊維（ナノ炭素）を用いた複合素材とエレクトロスピニング法（電界紡糸法）を用いてカバードステントを一体形成し，大動脈分枝血管への臨床応用を目的とし以下の3つを具体的内容としている．A .硬質ポリウレタン，ポリエステルとのナノ炭素との複合素材を電界紡糸した薄膜を作製し，強度が高く，表面摩擦抵抗が少ない素材の組合せ委，配合比を明かにする．B.細径カバードステントに適切なナイチノールステントのデザインを明らかにする．C.カバードステントの留置後の新生内膜の形成，異物反応の有無を明らかにする．
Aについては硬質ポリウレタン，ポリエステルでのナノ炭素との複合材料の作製，電界紡糸が成功しており，ポリエステルにおいては強度が高く，表面摩擦の少ない素材の組合せが決定している．
Bにおいても複数のステントデザインを作製して電界紡糸を行いカバードステントのサンプル作製に成功している．
Cにおいてはブタ2頭を用い1週間モデルと3週間モデルを作製し，埋込み試験を行った．
サンプルを切り出し，病理標本で新生内膜の有無，異物反応の有無を確認し，複合素材にて新生内膜の形成を確認されている．

Strategy for Future Research Activity

今後は５μ以上の炭素塊を含まない炭素サンプルを効率よく作製する方法を検討する．
デリバリーシステムの細径化の為にはステント骨格の薄型化が必要であり，薄い骨格のステントを作製し，電界紡糸を行い，自己拡張が可能か確認を行う．