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

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K08865
• 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
• キーワード: Diamond-like Carbon / 人工血管 / ePTFE / 蛋白吸着 / 細菌付着 / 超親水性表面 / 平滑性 / ブタ

研究実績の概要

一昨年度に作成した、樹脂管腔内腔表面用のアミノ基付きDiamond-like carbonを用いて、各種実験を施行した。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ったが、親水性が最大となるアミノ基付加方法を開発した。結果的には水接触角が12度の超親水性といえるDiamond-like Carbon 表面が開発できた。走査型電子顕微鏡（SEM）観察で、アミノ基付加Diamond-like Carbonでも通常のDiamond-like Carbon同様平滑性が増していることが確認できている。また、アミノ基付加時にアンモニアプラズマを用いるが、それによる表面改変が当初問題となった。しかし、条件の調整後は表面は改変されていないことが確認できている。原子力顕微鏡での平滑性向上の証明、定量化も計画にいれていたが、ePTFEは多孔性で正確な測定ができないため、平滑性の確認はSEMでの観察にとどめることとした。ブタの頸動脈置換術、頸静脈置換術を施行し、3時間全血にIn-Vivo接触させ、DLCコーティングePTFE（通常のDLC)とコーティングのないePTFEを比較したが、共に血栓付着は殆どなかった。しかし、DLCはフィブリノーゲン付着がやや上昇していた。ePTFEにアミノ基付加DLCをコーティングして、アルブミン吸着、フィブリノーゲン吸着試験を施行した。また、細菌付着試験を施行し、結果を分析中である。樹脂管腔表面用アミノ基付加DLCの製造方法と調整方法、物性試験の結果については論文を公表した。また、特許申請を終了している。

研究成果

• [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
• [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 Discharge (2023)
  • 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 ページ: 379-384
  • DOI: 10.2494/photopolymer.36.379
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive hemocompatibility analysis on the application of Diamond-like carbon to ePTFE artificial vascular prosthesis (2023)
  • 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 ページ: 8386
  • DOI: 10.1038/s41598-023-35594-7
  • 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 ページ: 108-116
  • DOI: 10.1007/s10047-023-01403-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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
  • 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
  • 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
• [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: 978-4-86043-834-0
• [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: 978-4-86104-977-4
• [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
• [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: 特願2023-103922