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2022 年度 実績報告書

マイクロバブル内包ベシクルの医療・産業応用に向けた基盤技術の研究開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H00222
研究機関東京大学

研究代表者

高木 周  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272371)

研究分担者 一柳 満久  上智大学, 理工学部, 教授 (00584252)
杵淵 郁也  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30456165)
杉山 和靖  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (50466786)
田川 義之  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70700011)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードマイクロバブル / ベシクル / 超音波 / ドラッグデリバリーシステム / マイクロチャネル / 液滴 / 油水界面通過法 / ビヤクネス力
研究実績の概要

本研究では,マイクロバブル内包ベシクルの医療応用を目指し,マイクロバブルを内包させた直径5ミクロン以下のベシクルを安定して生成させる方法,および生成したマイクロバブル内包ベシクルを超音波により操作させる方法について研究開発を行ってきた.現在までのところ,フローフォーカス型マイクロチャネルを用いて,超音波血管造影用マイクロバブルを混入させた水相を中央から,側方からは油相を流すことにより,油中に直径5ミクロン以下の水滴を大量に生成することに成功している.さらにこのようにして生成された水滴に対し,油水界面通過法を用いることにより,5ミクロン以下のマイクロバブル内包ベシクルを生成することに成功している.これまでのデータより,ベシクル内に取り込まれるマイクロバブルの個数は,生成されたベシクル径の影響を受け,現時点では,生成された5ミクロン以下のベシクルにおいてマイクロバブルの内包率が低いのが改善すべき点となっている.これに関しては,ベシクル内におけるマイクロバブル封入率を高くすべく,水滴生成条件や水相内における気泡数密度の増加なども検討している一方で,生成されたマイクロバブル内包ベシクルのみを選択的に選別するための方法についても検討を行っている.具体的には,超音波トランスデューサを用いて,進行波を作り出すことにより,音響放射力によりマイクロバブルを操作し,さらにベシクル内でマイクロバブルが移動することにより,マイクロバブルを内包したベシクルのみを動かす技術を開発している.これに関しては,実際にマイクロバブル内包ベシクルを動かすことを目的に設計した超音波トランスデューサを用いて,超音波照射下でマイクロバブル内包ベシクルを移動させることに成功している.今後は,より精緻に位置制御を行い,マイクロバブル内包ベシクルのクラスター生成とベシクル破壊技術の構築が重要となる.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [学会発表] Dynamics of a Rising Bubble and Bubble Cluster2023

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characterization of dynamic features of bubbly flow rising in a slightly inclined vertical pipe: A three-dimensional numerical study2023

    • 著者名/発表者名
      Yijie Liu, Shu Takagi, Kazuyasu Sugiyama
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of Microbubble-encapsulated Vesicle by Flow-focusing and Inverted Emulsion2023

    • 著者名/発表者名
      Ryuki Kakukawa, Hiroko Shiozaki, Ryota Kiyozumi, Mitsuhisa Ichiyanagi, Shu Takagi
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Multiphase Flow
    • 国際学会
  • [学会発表] Generation of Microbubble Encapsulated Vesicles and the Manipulations using Ultrasound Field2022

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi, R. Kakukawa, R. Kiyozumi, B. Chen and M. Ichiyanagi
    • 学会等名
      European-American-Japanese Two-Phase Flow Group Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical study of particle margination in a square channel flow with red blood cells2022

    • 著者名/発表者名
      Shu Takagi, Dongig Oh, Satoshi Ii
    • 学会等名
      9th World Congress of Biomechanics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ultrasound Measurement for Prediction of Gas-Liquid Two-Phase Flow Patterns2022

    • 著者名/発表者名
      Maehara, K., Obana, R., Watanabe, I., Shimizu, K., Yoshimoto, Y., & Takagi, S
    • 学会等名
      75th Annual Meeting, APS-DFD
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳内におけるリンパの流れのモデリング2022

    • 著者名/発表者名
      BERMUDEZ Juan Sebastian,高木周
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2022
  • [学会発表] フローフォーカス型流路と油水界面通過法によるマイクロバブル内包ベシクルの生成2022

    • 著者名/発表者名
      角川龍輝,塩崎寛子,一柳満久,高木周
    • 学会等名
      第66回理論応用力学講演会

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公開日: 2023-12-25  

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