薬物送達能および生体モニタリング能を有するマイクロニードルパッチ型デバイスの開発

• 研究課題/領域番号: 23K06214
• 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47060:医療薬学関連
• 研究機関: 城西大学
• 研究代表者: 藤堂 浩明 城西大学, 薬学部, 准教授 (10383184)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 経皮適用製剤 / マイクロニードル / 電気浸透流ポンプ / 薬物送達 / モニタリング

研究開始時の研究の概要

本研究では、安価で製造することができ、かつ、省電力で小型化可能な電気浸透流ポンプを組み合わせることで、注射や皮下注射に匹敵する薬物送達能を有し、かつ細胞間質液の回収による生体モニタリングを可能とするマイクロニードルパッチ型デバイスの開発を行う。

研究実績の概要

中空型マイクロニードルと電気浸透流を駆動力とした超小型ポンプを用いてモデル中分子薬物をラット皮内に異なる速度で投与し、皮内への薬物注入量および血中濃度推移を評価した。これまでの検討で、中空型マイクロニードルで中分子薬物を急速皮内投与すると、皮下投与と比較して高い最高血中濃度や速い最高血中濃度到達時間を得ることができることを明らかにしている。超小型マイクロポンプを搭載した中空型を用いた投与では、電気浸透流ポンプへ負荷する電圧に応じて、皮内への薬物注入速度を制御できることがわかった。また、注入速度に依存した血中濃度を制御できることがわかった。この結果から、中空型マイクロニードルによる経皮オンデマンド薬物送達の可能性が示唆された。一方、細胞間質液の回収は、中空型マイクロニードル抜針後に回収できるものの、その量には大きなばらつきが確認できた。中空型マイクロニードルを穿刺した状態で、超小型ポンプ用い、細胞間質液の回収を行なった結果、コンスタントに数十マイクロリットルの細胞乾湿液の回収に成功したものの、回収に10分程度の時間を要することから、生体情報をフィードバックし薬液を投与するためには、細胞間質液の回収方法の更なる検討が必要であると考えられた。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

細胞間質液の回収方法が定まっていないことがやや遅れている原因である。超小型ポンプ用い、細胞間質液の回収を行なった結果、コンスタントに数十マイクロリットルの細胞乾湿液の回収に成功したものの、回収に10分程度の時間を要している。確実なマイクロニードルの穿刺を行うため、本検討では、針の本数を3本と限られた数で実施している。そのため、回収までの時間に問題があると考えている。

今後の研究の推進方策

中空型マイクロニードルの本数および薬物の投与と回収が可能な、多孔性針を利用したマイクロニードルを用いた検討を実施する。多孔性のマイクロニードルを用い、すでに薬物の投与が可能であることを確認していることから、間質液の回収について今後検討し、目的を達成することを可能とするシステムの構築を行う。