信頼性の高い抗血栓性評価方法の提案:完全大気非接触型拍動流循環回路の開発

• 研究課題/領域番号: 14780655
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 医用生体工学・生体材料学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 岩崎 清隆 早稲田大学, 理工学部, 助手 (20339691)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2002年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: 抗血栓性 / In vitro / 血液適合性評価回路 / 抗血栓性材料 / 血小板 / 金コロイド法 / MPCポリマー / フィブリノーゲン / バイオマテリアル / 拍動流 / 大気非接触 / 動物実験代替システム

研究概要

本年度は,昨年度に世界に先駆けて開発した血液適合性評価試験回路を用いて複数種類の材料の抗血栓性比較評価を行った.具体的には,2つの同一試験回路を用意し,拍動駆動ポンプ以外の回路構成要素をすべてMPCというリン脂質の極性基をするポリマーでコーティングした.拍動ポンプのみを試験対象とし,まず一方をMPCポリマー,他方をミラクトランというセグメント化ポリウレタンでコーティングした.なお,ヘパリン化してACTを380secに調整した同一固体から採取した新鮮ブタ血液を2回路に循環させて,大動脈圧は120/80mmHg,左心房圧は10/0mmHgのもとで平均流量が4.5L/min及び3.0L/minの条件でそれぞれ実験を1時間行った.走査型電子顕微鏡で表面を観察した結果,平均血流量が4.5L/min,3.0L/minのどちらの条件でも,ミラクトランポンプ表面では血小板が活性化し,またフィブリン網が発達していた.一方,MPCポンプ表面には血球成分が付着しておらず,拍動流下のさらに動的に座屈変形するダイアフラム部分でも優れた抗血栓性を有することが判明した.そこでさらに,MPCと米国で人工心臓に用いられて一年以上の臨床成績のあるBiospanという抗血栓性材料同士でACTを280secにして3時間の比較試験を行った.その結果,材料表面に付着した血小板数は同程度であったが,材料表面に付着した血漿タンパク質を金コロイド標識免疫法で詳細に調べたところ,血小板の吸着・血栓形成を促進させるフィブリノーゲン,免疫グロブリンは,Biospanの方がMPCに比べて多く付着していることが明らかとなった.以上より,本回路は動物実験に使う前に材料及び循環器系デバイスの血液適合性をスクリーニングする装置として極めて有用であると同時に,動物実験の一部を代替するシステムとして倫理面にも配慮できると考えられた.

研究成果

• [文献書誌] 岩崎清隆, 佐伯航, 竹内有理, 梅津光生, 石原一彦, 井街宏, 桜井靖久: "新規の完全大気非接触型拍動流循環回路による人工臓器のin vitro抗血栓性評価方法の確立に向けての挑戦"日本機械学会第16回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 217-218 (2004)
• [文献書誌] 岩崎清隆, 梅津光生, 佐伯航, 石原一彦, 井街宏: "人工臓器のin vitro抗血栓性評価を目的とした完全大気非接触型拍動流試験回路の開発"日本機械学会第15回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 361-362 (2003)
• [文献書誌] Iwasaki K, Umezu M, et al.: "A novel in vitro methodology for blood compatibility tests for artificial organs in pulsatile flow and pressure environments"Proc.of World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering 4^<th> Volume. ISSN:1727-1983(CD-ROM). (2003)
• [文献書誌] Iwasaki K, Umezu M, Imachi K: "A novel in vitro device to investigate a calcification mechanism on cardiovascular implants."6^<th> Polish-Japanese Symposium on Bio-Medical Engineering. 41-42 (2003)
• [文献書誌] Iwasaki K, Umezu M, Inoue A, Marume K: "A novel methodology to investigate a calcification potential of polymeric cardiovascular biomaterials under accelerated condition"The International Journal of Artificial Organs. Vol.26, No.7. 600 (2003)
• [文献書誌] 岩崎清隆, 梅津光生: "自分がつかいたくなる再生型人工臓器の開発,および人工臓器の開発のスピード化に寄与する境界領域の性能評価試験方法の確立に向けて"第32回人工心臓と補助循環懇話会. 52 (2004)
• [文献書誌] K Iwasaki, M Umezu, Minami, K Imachi, CX Ye.: "Development of a novel in-vitro closed circuit for anti-thrombogenic tests of cardiac prostheses under physiologic hemodynamic conditions"ASAIO Journal. 48.2. 164 (2002)
• [文献書誌] K Iwasaki, M Umezu, et al.: "An inexpensive pulsatile blood pump : Fabrication strategies and in vitro reliable methodology to evaluate blood compatibility"Proc.of 11^<th> International Conference on Biomedical Engineering. (CD-Rom). 2 (2002)
• [文献書誌] K Iwasaki, M Umezu, et al.: "Spiral Vortex ventricular assist device : Improvement by engineering analysis and simulation"Proc.of Asian Simulation Conference/the 5^<th> International Conference on System Simulation and Scientific Computing. VOL.II. 1035-1039 (2002)
• [文献書誌] T Tsujimoto, K Iwasaski et al.: "A Challenge to develop an inexpensive "Spiral Vortex Pump""Proc.of Asian Simulation Conference/the 5^<th> International Conference on System Simulation and Scientific Computing. VOL.II. 1040-1044 (2002)
• [文献書誌] 岩崎清隆, 梅津光生, 佐伯航, 石原一彦, 井街宏: "人工臓器のin vitro抗血栓性評価を目的とした完全大気非接触型拍動流試験回路の開発"第15回バイオエンジニアリング講演会. 02-35. 361-362 (2003)
• [文献書誌] 岩崎清隆, 梅津光生, 佐伯航, 長倉寛子, 石原一彦, 井街宏: "人工臓器の血液適合性評価を目的とした生体内圧力・流量環境に合致した完全大気非接触の新規in vitro評価回路の開発"第31回人工心臓と補助循環懇話会. 101 (2003)