化学的・物理的促進法を用いた経皮的薬剤投与に基づく新たな発汗研究手法の開発

Research Project

Project/Area Number	19K22831
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
Research Institution	Osaka International University
Principal Investigator	井上芳光大阪国際大学, 人間科学部, 教授 (70144566)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	天野達郎新潟大学, 人文社会科学系, 准教授 (60734522) 近藤徳彦神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (70215458)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000) Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords	エレクトロポレーション / マイクロニードルパッチ / 経皮薬物送達技術 / エクリン汗腺 / 皮膚血管 / 熱中症 / 経皮ドラッグデリバリー / イオントフォレーシス / 精神性発汗 / 体温調節 / 神経ペプチド / 経皮薬物伝送
Outline of Research at the Start	本研究では，将来的には子どもや高齢者のための新たな発汗機能検査法を確立することを見据え，痛みを伴わずに大きな分子でも汗腺に届けることができるような新しい研究手法を開発する．特に①エレクトロポレーションを利用した新たなデバイス開発，②化学的作用を利用した電流の痛み軽減方法の確立，③これらを組み合わせた新たな評価法の確立を実施する．
Outline of Annual Research Achievements	本研究は将来的に子どもや高齢者のための新たな発汗機能検査法を確立することを見据え，痛みを伴わずに大きな分子でも汗腺に届けたり，角質層が厚い部位でも薬剤を投与できる新しい研究手法を開発することを目的としている．これまでの研究で電圧80V，1Hz，パルス幅0.1msのエレクトロポレーション装置であれば前腕部で痛みを感じないことを明らかにしているが，この刺激では十分な効果（皮膚バリア機能の低下）がなかった．そのため，まずは従来の装置を改良したハイパワーのエレクトロポレーションを制作した（試作３号機）．また，理論上は電極間の距離が狭い程痛みが感じなくなることから，先行研究を参考に，電極間距離や配列を変えて電極を作成して痛みの有無について検討を行った．申請者自身でパルス幅や電圧を調節しながら検討を進めたが，200Vの電圧をパルス幅1.0ms，周波数1Hzで5分間手掌部に当てても手掌部の角質層のバリア機能（不感蒸泄から測定）は低下しなかった．また200Vは前腕部では我慢できないほど痛く使えなかった．装置の電圧を～500Vまで上げることで手掌部への処置も可能になるかもしれないが，安全性の観点から実用性が低いという結論に達した．このことから皮膚のバリア機能を低下させる別の方策を検討した．マイクロニードルパッチはインフルエンザなどのワクチン接種法として過去に人を対象とした実績があったため，この方法を応用することを試みた．まずマイクロニードルパッチを手掌部に処置した後，染色して手掌部の穿刺孔を確認した．また不感蒸泄量を測定して，ニードル処置で一時的にバリア機能が大きく低下することを確認した．これらのことから，エレクトロポレーションに代わり，マイクロニードルパッチ使って皮膚に穿孔を形成できる可能性が見出された．次年度はいくつかの課題を解決した上でこの新しい方法の確立を進める予定である．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 申請時の計画では，エレクトロポレーション装置を開発して皮膚バリア機能を低下させ，そこから薬剤を投与する計画であった．試行錯誤したものの，エレクトロポレーション装置ではこの目的を十分達成できないと結論付けた．得られた結果は先行研究と異なるものであったが（先行研究では，本研究の条件の範囲内で皮膚バリア機能が低下する），その相違が生じる理由は分からなかった．しかし，他の方法としてマイクロニードルパッチを用いた検証を新たに始め，良好な結果が得られた．そのため，エレクトロポレーション装置に代わりマイクロニードルパッチを用いることで申請時の目的を同様に達成できると考えた．申請時と手法が異なるものの，当初目的を達成するための見込みができている．以上のことからおおむね順調だと判断した．
Strategy for Future Research Activity	令和3年度はマイクロニードルパッチを用いて分子が大きい薬剤を皮膚に投与した時の発汗反応を計測できるかどうか，また角質層が厚い部位でも薬剤を投与できるようになるのか解明することを最終目的とする．この検討を行うためには，染色試薬の選定したり，実験条件（パッチのサイズ，ニードルの長さ，被験者の特性など）を確立する必要がある．いくつかの課題を解決した上で，最終目的を達成するための実験を行う予定である．