| 研究課題/領域番号 |
20K17577
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分55010:外科学一般および小児外科学関連
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| 研究機関 | 東京女子医科大学 (2022)
東京大学 (2020) |
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研究代表者 |
原 伸太郎 東京女子医科大学, 医学部, 助教 (00791112)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 人工肺 / ECMO / 人工臓器 / 光硬化 / 3Dプリンター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、新型インフルエンザを始めとする急性呼吸器疾患に対して、生体肺による換気をベースに行う人工呼吸器治療と人工肺をベースに行う膜型人工肺治療の２つが実施される。しかし前者は肺損傷や慢性的な呼吸能の低下についてはむしろ悪影響であること、後者は侵襲性の観点や人工呼吸器で対応できない患者への治療であることや抗凝固管理などで技術的難易度から実施できる施設も限られている。そこで本研究では膜型人工肺を簡便かつ容易な管理を実施できるような新型の人工肺を開発することを目的とした研究である。
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| 研究実績の概要 |
本研究は体内埋め込みが可能な次世代型人工肺作製のための研究である。これまで中空糸膜型人工肺は研究開始から20年以上に渡り、臨床で体外循環やECMOを始めとした治療に用いられてきた。しかし、中空糸膜型人工肺は臨床以前に動物実験の段階でも体内埋め込み型としては良好な成績を残せていない。その原因としては耐久性の高い抗血栓性・タンパク質吸着などの起こらない表面修飾材料がないといった問題もあるが、結露などの管理における問題、気管支との接続などといった解剖学的なアプローチの欠如が人工心臓と比べて少ないことにある。本研究では3Dプリンターによる立体構造技術を用いて一般的な中空糸膜ではない膜構造を構築することで、補助人工心臓のような体内埋め込み型の次世代型人工肺を開発し、生体肺移植に変わる肺移植患者に対する橋渡し治療を開発することを目的とする。
研究次年度である本年は前年度に開発したシリコーン系膜材料が3次元積層がうまく生かなかった問題を解決するために、材料そのものを開発することに注力した。
具体的には試作材料で積層しなかった問題はラジカル重合させる反応剤が３Dプリンターの主波長、エネルギー密度などの機械的制限と合わないことや材料自体
の主たる目標もあり既存の硬化剤が使えないなどの問題を解決することで段差を有する形状までは光硬化で達成することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
試作したシリコーンについては一般的な光硬化方法（硬化のための主波長が等しい光源）で硬化することを確認した。また当初予定していた市販の3Dプリンターでは硬化できても計上保持が難しいことが確認できた。理由としてはエラストマーとしての弾性とプリンターテーブルとの押しつけ具合や距離、材料の粘度などが大きく影響することからということも判明した。材料にあった3Dプリンターを使用するために、製造協力と相談のうち、機械系メーカーをチームに加えることで産学連携に取り付けた。また材料については、大学および製造協力企業を共同出願人とした特許として出願した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年が最終年度であったが、代表者の所属機関変更に伴い実験施設のない研究室へ異動することなり、実験が一時的に中断したこと、また開設の見通しが本最終年度内につかなくなったことで研究機関の延長手続きを行った。
よって昨年度、実施予定だった造形を行い、ある程度の形状であれば造形できるような材料として確立しようと考えている。現在、スケールアップのための材料製造施設と交渉し、9月ごろには大量製造を可能にしようと考えている。また延長に伴い、申請期間内で特許審査へ対応も可能となったこと、およびPCT出願などの手続きを行っていく予定である。
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