抗菌性ポリマーを利用した感染制御性人工血管の開発

• 研究課題/領域番号: 20K21630
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分55:恒常性維持器官の外科学およびその関連分野
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 碓氷 章彦 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (30283443)
• 研究分担者: 齋藤 明広 静岡理工科大学, 理工学部, 教授 (50375614) ; 成田 裕司 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (60378221) ; 小土橋 陽平 静岡理工科大学, 理工学部, 准教授 (60723179) ; 緒方 藍歌 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (70718311) ; 六鹿 雅登 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (80447820)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 人工血管 / 感染 / 抗生物質 / ポリマー / 抗菌 / 高分子 / 溶血 / 抗菌性高分子 / 血液適合性 / 抗菌性

研究開始時の研究の概要

人工物を留置する手術では、術後感染が発症すると難治化しやすく、基本的にはその人工物を除去しなければ治癒しない。そのため、安定した抗菌作用を持った人工血管の開発が望まれている。本研究では、Poly[2-(methacryloyloxy) ethyl] trimethylammo-nium chloride) を基材とした長期安定的な抗菌作用を有する新規人工血管の創出を試みる。ポリマーの構造デザイン検討、細胞毒性試験や血液適合性、物性試験などを行ったのち、人工血管置換術による感染制御性などについて評価する。

研究成果の概要

感染した人工血管は摘出およびデブリードマンを行い再置換するが、何らかの感染対策を施さないと再感染の危険性が高い。一般的には、感染予防のために抗生物質リファンピシンを浸漬した人工血管が用いられるが、効果期間が短く、抗菌スペクトラムによってはMRSAなどに対し効果が減弱することもあり、効果的な感染予防方法は確立されていない。我々は、殺菌性・抗菌性を持つことが知られている高分子poly(METAC) を用い、PVAと共重合することで抗菌性を維持しつつもフィルム状や繊維状への成形加工が可能な高分子構造制御ができた。本研究成果は、感染制御性人工血管を創出するための基盤研究として有用であると考える。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工血管感染は、生命予後を規定する重篤な合併症の一つであり、いかに感染を制御するかが患者の予後を大きく左右する。しかし、現在の確立された抗菌性人工血管はない。本研究では、人工血管として用い感染を制御できるような抗菌ポリマー一次構造の条件検討を行い、抗菌性を維持しつつも紡糸できる高分子設計に成功した。抗菌性維持のための構造的・機能的な高分子デザインの最適化をした本研究成果は国内外に類がなく学術的意義がある。また、紡糸した抗菌ポリマーで人工血管を作れることができれば、今まで救命できなかった人工血管感染症例を救うことができる可能性があり、医学的意義は高いと考える。