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2011 年度 実績報告書

人工赤血球を用いるガスバイオエンジニアリングと医療への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22300161
研究機関早稲田大学

研究代表者

酒井 宏水  早稲田大学, 重点領域研究機構, 准教授 (70318830)

キーワード人工臓器工学 / 再生医工学 / 人工血液 / リポソーム / 輸血代替 / 人工赤血球 / ヘモレオロジー / ヘモグロビン
研究概要

分子集合体である人工赤血球「ヘモグロビン(Hb)小胞体」の特長は、その物性値を自在に調節できることにある。また、新たな機能を粒子に付与することも可能である。本研究では、このテイラーメード人工赤血球を対象とし、生体内におけるガス反応を制御させることにより輸血では対応の出来ない医療技術に応用させることを目指している。平成23年度には先ず、(1)テイラーメード人工赤血球を効率的に調製する方法について検討し、調製条件の最適化をはかった。(2)活性酸素を捕捉するシステムを粒子内に構築し、ヘモグロビンの酸化劣化を遅延させる試みについて、チロシン-metHb添加系を検討したものの十分な効果が得られず、そこで方針転換を行い、脂質二分子膜を介した電子伝達系と、水溶性の電予供与体の添加系について検討を行なった。酸素を結合したHb小胞体をラットに投与した後、metHbレベルが上異(50%程度に到達)した時点で電子伝達系を投与し、その詳細条件(電子伝達系溶液の溶解濃度、投与容量、タイミング)を調べ、酸素運搬機能の大幅な持続が可能となる条件を見出した。(3)移植臓器の灌流液としての利用を検討するため、外部機関の研究協力者の協力を得て、ラット切断下肢の長時間灌流を試みた、灌流実験系の構築(灌流速度、灌流圧、浮腫、灌流液の酸素分圧、乳酸の計測など)を完了したので、次年度には様々な溶液組成の灌流液について灌流および下肢の再接着を実施する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3年計画の2年目が終了した。既に人工赤血球の微小血管モヂル内でのガス分子(NO,CO)との相互作用の解析、また培養させた血管内皮細胞に対する人工赤血球流体の影響についても検討を行い、濃厚な微粒子分散液としての特徴が可成り明らかになってきた。関連の学会発表、論文印刷も進んでいる。

今後の研究の推進方策

課題とされたメト化による機能寿命の限界について、その延長が可能となってきたので、人工赤血球の新しい利用法の開発を今後も続ける。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Hemoglobin vesicle as an effective blood substitute and its removal from circulating blood2012

    • 著者名/発表者名
      H.Sakai, K.Sou, H.Horinouchi, E.Tsuchida, K.Kobayashi
    • 雑誌名

      Artificial Organs

      巻: 36 ページ: 202-209

    • DOI

      10.1111/j.1525-1594.2011.01236.x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluid resuscitation of hemorrhagic shock with Hemoglobin vesicles in Beagle dogs : pilot study2012

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, H.Horinouchi, Y.Seishi, K.Kobayashi, H.Sakai, et al
    • 雑誌名

      Artif.Cells Blood Substitutes Biotechnol

      巻: 40 ページ: 179-195

    • DOI

      10.3109/10731199.2011.637929

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intravenous injection of Hb-vesicles after hemodilution with a series of plasma expanders (water-soluble biopolymers) in a rat repeated hemorrhage model2011

    • 著者名/発表者名
      H.Sakai, N.Miyagawa, H.Horinouchi, S.Takeoka, M.Takaori, et al
    • 雑誌名

      Polymers Adv.Technol.

      巻: 22 ページ: 1216-1222

    • DOI

      10.1002/pat.1964

    • 査読あり
  • [学会発表] 人工赤血球(ヘモグロビン小胞体)の物理化学的特徴と体内酸素輸送機能2012

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第13回医療化学懇談会
    • 発表場所
      国立国際医療研究センター(東京都)(招待講演)
    • 年月日
      2012-01-21
  • [学会発表] 日本の人工酸素運搬体の歴史と現状2011

    • 著者名/発表者名
      酒井宏水
    • 学会等名
      第18回日本血液代替物学会
    • 発表場所
      北海道大学医学部学友会館フラテ(北海道)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-28
  • [学会発表] Hemoglobin nanoencapsulation favorably retards gas reactions2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      2nd anniversary symposium of Waseda Bioscience Research Institute in Singapore
    • 発表場所
      シンガポール(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Hb encapsulation in vesicles retards gas reactions by intracellular diffusion barrier and decreased diffusion of vesicles2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      第49回日本生物物理学会年会
    • 発表場所
      兵庫県立大学書写キャンパス(兵庫県)
    • 年月日
      2011-09-16
  • [学会発表] Characteristics of hemoglobin vesicles as a cellular type artificial oxygen carrier2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      XIII International Symposium on Blood Substitutes and Oxygen Therapeutics
    • 発表場所
      ボストン(米国)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-28
  • [学会発表] Hb encapsulation in vesicles retards NO- and CO-binding and O2-release2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      International Society on Oxygen Transport to Tissue 2011
    • 発表場所
      ワシントンDC(米国)
    • 年月日
      2011-07-24
  • [学会発表] Artificial Red Cells (Hemoglobin-Vesicles) for a Transfusion Alternative and Oxygen Therapeutics2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Materials for Advanced Technologies
    • 発表場所
      シンガポール
    • 年月日
      2011-06-27
  • [学会発表] Artificial oxygen carriers (hemoglobin-vesicles) as a transfusion alternative and for oxygen therapeutics2011

    • 著者名/発表者名
      Hiromi Sakai
    • 学会等名
      The 5th Kuala Lumpur International Conference on Biomodical Engineering
    • 発表場所
      クアラルンプール(マレーシア)
    • 年月日
      2011-06-23
  • [図書] Hb-vesicles as a cellular type Hb-based O2 carrier. In : Chemistry and Biochemistry of Oxygen The rapeutics(Bettati & Mozzarelli, Ed.)2011

    • 著者名/発表者名
      H.Sakai, H.Horinouchi, E.Tsuchida, K.Kobayashi
    • 総ページ数
      442(担当箇所Chapter 27,9頁)
    • 出版者
      John Wiley & Sons
  • [図書] Academia-industry collaboration in blood substitute development. In : Chemistry and Biochemistry of Oxygen Therapeutics(Bettati & Mozzarolli, Ed.)2011

    • 著者名/発表者名
      H.W.Kim, A.Mozzarelli, H.Sakai, J.Jahr
    • 総ページ数
      442(担当箇所Chapter 29,16頁)
    • 出版者
      John Wiley & Sons

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公開日: 2013-06-26  

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