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アミノ基付加DLCコーティング人工血管開発と、官能基がDLCに及ぼす効果の検討

研究課題

研究課題/領域番号 21K08865
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分55030:心臓血管外科学関連
研究機関昭和大学

研究代表者

堀尾 直裕  昭和大学, 医学部, 助教 (90839002)

研究分担者 大澤 晋  岡山大学, 大学病院, 講師 (20643414)
藤井 泰宏  岡山大学, 大学病院, 助教 (40534673)
中谷 達行  岡山理科大学, フロンティア理工学研究所, 教授 (50520920)
笹井 泰志  岐阜医療科学大学, 薬学部, 教授 (60336633)
逢坂 大樹  岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (70839141)
美間 健彦  愛媛県立医療技術大学, 保健科学部, 教授 (80596437)
笠原 真悟  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (90233692)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードダイヤモンドライクカーボン / 樹脂 / 医療機器 / 人工血管 / 官能基 / ePTFE / 蛋白吸着 / プラズマ材料 / Diamond-like Carbon / 細菌付着 / 超親水性表面 / 平滑性 / ブタ / Diamond-like carbon / 超親水性コーティング / アミノ基 / 血液適合性 / 人工血管感染 / アンモニウム基 / 高分子ブラシ / 血管外科 / カルボキシル基 / コーティング
研究開始時の研究の概要

本研究では、アミノ基付加DLC(A-DLC)、カルボキシル基及びアミノ基付加DLC(CA-DLC)の成膜技術を確立すると共に、従来のDLC 、カルボキシル基付加DLC(C-DLC)、アミノ基付加DLC(A-DLC)、カルボキシル基及びアミノ基付加DLC(CA-DLC)をePTFE人工血管の内腔に施し、それらの性能の違いを、血液適合性、血管組織適合性の観点から確認を行う。

研究成果の概要

樹脂管腔内腔表面用のアミノ基付きDiamond-like carbon(DLC)を作製した。アミノ基付DLCはかなり親水性が向上することが明らかになり、成膜条件を調整して水接触角12度の超親水性といえるDLC 表面が開発でき、特許申請を行った。ゼータ電位を測定するとアミノ基付加前後でゼータ段位が15~30mV上昇していることが確認された。カルビキシル基とアミノ基両方を持つ両性付加DLCも開発に成功した。カルボキシル基付加、アミノ基付加、両性付加それぞれのDLCコーティング樹脂(ポリウレタン、ePTFE)におけるタンパク付着試験、抗菌性試験(ポリエチレン、ePTFE)を実施中である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

管状樹脂基材内腔用のアミノ基付きDLCの生成方法、両性DLCの生成方法の確立は世界初である。DLCは近年は常温でコーティング可能なカーボンコーティングとして注目を集めている、その加工の多様性とDLCそのものの生体適合性の高さから、医療、バイオ領域への応用研究がこれから加速していくものと考えられる。医療機器や細胞培養、遺伝子治療への応用する上での選択肢が格段に広がったといえる。具体的には、今後は、ePTFE、ポリエチレン、ポリウレタン、塩化ビニル等の基材用樹脂にそれぞれのDLCを施すことで、タンパク付着、細胞動態、抗菌性等への有用な機能を付加する動きが加速されると思われる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 解説: 人工血管やカテーテルなどの医療デバイスに用いられている材料の現状と医療用DLCの開発について2024

    • 著者名/発表者名
      中谷達行, 藤井泰宏
    • 雑誌名

      材料の科学と工学

      巻: 61 ページ: 14-17

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Ultra-hydrophilic Diamond-like Carbon Coating on an Inner Surface of a Small-diameter Long Tube with an Amino Group by AC High-voltage Plasma Discharge2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Imai, Hiroyuki Fukue, Tatsuyuki Nakatani, Shinsuke Kunitsugu, Noriaki Kuwada, Yasuhiro Fujii, Daiki Ousaka, Susumu Oozawa, and Tomio Uchi
    • 雑誌名

      Journal of Photopolymer Science and Technology

      巻: 36 号: 5 ページ: 379-384

    • DOI

      10.2494/photopolymer.36.379

    • ISSN
      0914-9244, 1349-6336
    • 年月日
      2023-06-15
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive hemocompatibility analysis on the application of Diamond-like carbon to ePTFE artificial vascular prosthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Goyama T, Fujii Y, Muraoka G, Nakatani T, Ousaka D, Imai Y, Kuwada N, Tsuji T, Shuku T, Uchida HA, Nishibori M, Oozawa O, Kasahara S.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 8386-8386

    • DOI

      10.1038/s41598-023-35594-7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Diamond-like carbon coating to inner surface of polyurethane tube reduces Staphylococcus aureus bacterial adhesion and biofilm formation.2023

    • 著者名/発表者名
      Kuwada N, Fujii Y, Nakatani T, Ousaka D, Tsuji T, Imai Y, Kobayashi Y, Oozawa S, Kasahara S, Tanemoto K
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 27 号: 2 ページ: 108-116

    • DOI

      10.1007/s10047-023-01403-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 特集「表面処理とトライボコーティングの最近の動向」医療分野に貢献する日本医用DLC 研究会の設立と 今後の展望2021

    • 著者名/発表者名
      中谷達行,逢坂大樹
    • 雑誌名

      潤滑経済

      巻: 675 ページ: 17-21

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 交流高電圧バーストプラズマ CVD 法による人工血管内壁への生体適合性 DLCコーティング2021

    • 著者名/発表者名
      中谷達行、藤井泰宏
    • 雑誌名

      NEW DIAMOND 第140号

      巻: 37 ページ: 25-30

    • NAID

      40022481255

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 腹部大動脈人工血管置換術における Inclusion法による中枢側吻合の耐久性2024

    • 著者名/発表者名
      藤井 泰宏
    • 学会等名
      IEEE JAPAN COUNCIL LIVE WEBINAR SERIES IEEE Engineer Spotlight
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diamond-like Carbon コーティング: 技術革新による医療応用拡大の可能性2024

    • 著者名/発表者名
      藤井 泰宏
    • 学会等名
      湘南iPark 第3回Membershipday2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 医療機器表面の抗菌加工:ニーズと我々の取り組み2023

    • 著者名/発表者名
      藤井 泰宏
    • 学会等名
      第6回日本医用DLC研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Biomimetic Diamond-like Carbon Coating on a Lumen of Small-diameter Long-sized Tube Functionalized by Oxygen Plasma Treatment,2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Imai, Tatsuyuki Nakatani, Kazuhiro Kanda, Shinsuke Kunitsugu, Yasuhiro Fujii, Daiki Ousaka, Susumu Ouzawa, Tomio Uchi
    • 学会等名
      Material Research Meeting 2021 (MRM2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Diamond-Like-Carbon (DLC) for the Medical Fields; New Technologies and Potential for Innovation2021

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Fujii; Takashi Goyama; Genya Muraoka; Daiki Ousaka; Yuichi Imai; Susumu Oozawa; Yasushi Sasai; Tatsuyuki Nakatani
    • 学会等名
      TERMEC 2021, 2020
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DLC人工血管のAntimicrobial test2021

    • 著者名/発表者名
      桒田憲明
    • 学会等名
      日本医用DLC研究会第3回総会・研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Present trends and future prospects for medical applications of diamond-like carbon2021

    • 著者名/発表者名
      Tatsuyuki Nakatani, Yuichi Ima, Yasuhiro Fujii, Daiki Ousaka and Susumu Oozawa
    • 学会等名
      第36 回プラズマプロセシング研究会(SPP-39)第 31 回プラズマ材料科学シンポジウム(SPSM-34)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 第2編 バイオフィルム最新研究, 第6章 表面処理によるバイオフィルム形成阻害, 第2節 医療用ダイヤモンド状炭素(DLC)成膜によるバイオフィルム形成抑制, 「バイオフィルム 革新的制御技術」2023

    • 著者名/発表者名
      中谷達行, 藤井泰宏, 桒田憲明, 和田里章悟
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860438340
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] “ぬれ性”制御と表面処理・改質技術 -自動車、5G/6G、粘・接着剤、IJインク-, 第3 章高分子、樹脂材料におけるぬれ性の制御、第17節 DLC薄膜の形成と表面処理・改質への応用2023

    • 著者名/発表者名
      中谷達行, 今井裕一, 國次真輔, 藤井泰宏
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861049774
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] Medical Science Digest, 49巻, 12号2023

    • 著者名/発表者名
      藤井泰宏, 逢坂大樹, 中谷達行
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      ニューサイエンス社
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] 生体機能性材料2023

    • 発明者名
      桒田憲明、中谷達行、逢坂大樹、藤井泰宏、今井裕一、國次真輔
    • 権利者名
      桒田憲明、中谷達行、逢坂大樹、藤井泰宏、今井裕一、國次真輔
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-103922
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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