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Needle-free microfluidic vaccine/drug delivery

研究課題

研究課題/領域番号 23K20915
補助金の研究課題番号 21H01253 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分19010:流体工学関連
研究機関熊本大学

研究代表者

ホサノ ハミド  熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 教授 (00543406)

研究分担者 秀 拓一郎  北里大学, 医学部, 准教授 (40421820)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2024年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワードワクチン/ドラッグデリバリー / マイクロフルイディクス / バイオエンジニアリング
研究開始時の研究の概要

We will design, examine, and elucidate mechanisms/effectiveness of needleless, pain-free, inexpensive, small, controllable microjet vaccine/drug delivery systems. The main advantages are that they can be accurately controlled to deliver required amount of vaccine/drug to exact depth of dermis.

研究実績の概要

The goal of the research for fiscal year 2023 (R 5) was defined as experimental evaluation and analysis of novel nanosecond pulsed discharge induced cavitation/shock wave micro-jets; quantitative in-vitro, ex-vivo, and in-vivo assessment; and publication.
According to the plan, new innovative models have been designed to minimize possibility of electrodes damage after pulse discharges, which could considerably improve durability of the microjet device. Real-time ultra-high-speed flow visualizations of micro-jets induced by different electrode configuration and energy models to control microjets penetration depth have been performed and the results were compared. Analysis of micro-jet shear stress induced poration in cell lines have been performed. Experimental and theoretical evaluation of how underwater shock waves and microstreaming can cause cell poration for effective vaccine/drug uptake have been carried. The results are discussed in a well-prepared manuscript. In order to refer to concern regarding possibility of any damage due to shock waves produced by the microjet injectors, we applied weak shock waves to glioblastoma cells and performed comprehensive gene expression analysis by using RNA-sequencing. The interesting results confirm the device is safe. We will continue the experiments to find the shock waves threshold to cause gene damage. Evaluation and optimization of the device based on the cells and ex-vivo results were performed. Preparation steps for in-vivo study and assessment of controlled release of vaccine and drug in mouse model have been performed.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

The research has been progressing according to the plan. The goals for the year 2023 (R 5) have been achieved.

今後の研究の推進方策

Based on progress achieved during year 2023 (R 5), measures have been taken for the research to advance as planned. Further publication, international conference presentation, and international collaborations have been planned to advance the research.

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Advances in pulsed electric stimuli as a physical method for treating liquid foods2023

    • 著者名/発表者名
      Zare Farzan、Ghasemi Negareh、Bansal Nidhi、Hosano Hamid
    • 雑誌名

      Physics of Life Reviews

      巻: 44 ページ: 207-266

    • DOI

      10.1016/j.plrev.2023.01.007

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Shock Waves Enhance Expression of Glycosphingolipid Tumor Antigen on Renal Cell Carcinoma: Dynamics of Physically Unmasking Hidden Intracellular Markers Independent of Gene-Signaling Pathways2022

    • 著者名/発表者名
      Hosano Nushin、Moosavi-Nejad Zahra、Satoh Makoto、Hosano Hamid
    • 雑誌名

      Biomedicines

      巻: 10 号: 3 ページ: 545-545

    • DOI

      10.3390/biomedicines10030545

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Recovering Microalgal Bioresources: A Review of Cell Disruption Methods and Extraction Technologies2022

    • 著者名/発表者名
      Rahman Md. Mijanur、Hosano Nushin、Hosano Hamid
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 27 号: 9 ページ: 2786-2786

    • DOI

      10.3390/molecules27092786

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-assembled uniform keratin nanoparticles as building blocks for nanofibrils and nanolayers derived from industrial feather waste2022

    • 著者名/発表者名
      Pakdel Mona、Moosavi-Nejad Zahra、Kermanshahi Rouha Kasra、Hosano Hamid
    • 雑誌名

      Journal of Cleaner Production

      巻: 335 ページ: 130331-130331

    • DOI

      10.1016/j.jclepro.2021.130331

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] New prospects for non-invasive diagnostics/therapies with microstreaming of underwater shock waves2023

    • 著者名/発表者名
      Nushin Hosano, Hamid Hosano
    • 学会等名
      The World Congress of International Society for Medical Shock Wave Treatment, 25th ISMST
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shock waves in bioelectrics for medical therapy, green-energy/food extraction, and recycling2023

    • 著者名/発表者名
      Nushin Hosano, Hamid Hosano
    • 学会等名
      34th International Symposium on Shock Waves, ISSW34
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Theranostics by microstreaming of shock waves2023

    • 著者名/発表者名
      Nushin Hosano, Hamid Hosano
    • 学会等名
      16th International Bioelectrics Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Underwater shock wave driven vaccine/drug delivery2023

    • 著者名/発表者名
      Seyedmasih Hosseini, Nushin Hosano, Viren Menezes, Hamid Hosano
    • 学会等名
      16th International Bioelectrics Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of shock and expansion waves for medical applications2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Nakajo, Nushin Hosano, Takashi Sakugawa, Hamid Hosano
    • 学会等名
      16th International Bioelectrics Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Achieving non-invasive therapy and drug/vaccine delivery: Challenges and prospects2022

    • 著者名/発表者名
      Hamid Hosano
    • 学会等名
      4th World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology, Medicine and Food & Environmental Technologies
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanoparticle targeted drug delivery with nanosecond pulsed electric discharge induced shock waves2022

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Inoue, Nushin Hosano, Ryuichi Nakajo, Hamid Ghandehari, Hamid Hosano
    • 学会等名
      4th World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology, Medicine and Food & Environmental Technologies
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficacy of shock waves and expansion waves generated by nanosecond pulsed electric discharges for permeabilizing cells and delivering drugs2022

    • 著者名/発表者名
      Ryuichi Nakajo, Nushin Hosano, Ryosuke Inoue, Takashi Sakugawa, Hamid Hosano
    • 学会等名
      4th World Congress on Electroporation and Pulsed Electric Fields in Biology, Medicine and Food & Environmental Technologies
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pulsed Power and Bioelectrics for Medial and Environmental Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Hamid Hosano
    • 学会等名
      2nd International Conference on Advancement in Electrical and Electronic Engineering
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cell Membrane Permeabilization by Shock Waves and Pulsed Electric Fields for Gene/Drug Delivery2022

    • 著者名/発表者名
      Nushin Hosano, Hamid Hosano
    • 学会等名
      Japan Symposium on Shock Waves (JSSW)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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