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2015 年度 実施状況報告書

生体内組織形成術により作製したバイオバルブの全人工心臓への応用

研究課題

研究課題/領域番号 25670603
研究機関国立研究開発法人国立循環器病研究センター

研究代表者

住倉 博仁  国立研究開発法人国立循環器病研究センター, 研究所, 特任研究員 (20433998)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワードバイオバルブ / 全人工心臓 / 人工弁 / 自己組織 / 模擬循環回路
研究実績の概要

本研究では、皮下などの体内を組織構築の場(バイオリアクター)にして自己組織からなる移植片を作製する新しい生体内組織形成術(In body tissue architecture technology)を応用し、全人工心臓用バイオバルブの開発を目的としている。
本年度は昨年度試作した肺動脈弁用ステント付バイオバルブの改良を行い、生体外機能評価を行った。更に、完全に自己組織のみからなる導管付バイオバルブの作製を開始した。
(1) 昨年度開発したステント付バイオバルブの弁葉形状は開放位であり、弁葉が閉じる際の逆流が多いことから改良の必要性が示唆された。そこで、アクリル基材のデザインを変更することで閉鎖位型ステント付バイオバルブの試作を試みた。改良したアクリル製基材とステントとを組み合わせた鋳型を成ヤギの皮下に埋込した。約一カ月後に摘出し、アクリル基材を除去することでステントと結合組織からなる閉鎖位型ステント付バイオバルブ(内径25 mm)の試作品を作製した。
(2)得られた試作品を肺動脈弁位に接続して、拍動流模擬循環回路を用いた機能評価試験を行った。作動流体は37℃の生理食塩水を用いた。肺循環系の圧力負荷に対するバイオバルブの弁機能に関して検討を行った結果、開放位型の逆流率は約11%であったのに対し、閉鎖位型の逆流率は約6%であった。弁葉形状を閉鎖位型にすることでステント付バイオバルブの性能の向上が確認された。
(3)ステント付バイオバルブと比較し耐久性の向上が期待可能な完全に自己組織のみからなる導管付バイオバルブの試作を開始した。3D CADにて導管付バイオバルブ基材の設計を行い、3Dプリンタを用いてアクリル製の鋳型を作製し成ヤギの皮下に埋込した。約一カ月後に摘出し、アクリル基材を除去することで完全に結合組織のみからなる導管付バイオバルブの試作品を作製した。

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

ステント付バイオバルブの鋳型を閉鎖位型へ改良し、成ヤギへの埋め込みによる閉鎖位型ステント付バイオバルブの試作を実行できた。拍動流模擬循環回路にて肺循環系の条件下にて閉鎖位型ステント付バイオバルブの生体外弁機能評価を実施できた。導管付バイオバルブの鋳型の設計・製作を基に、成ヤギへの埋め込みによる導管付バイオバルブの試作を実行できた。

今後の研究の推進方策

本年度は、試作した導管付バイオバルブの拍動流模擬循環回路を用いた生体外評価を実施する。評価結果は適宜バイオバルブの改良にフィードバックさせて完成度を高める。並行して、導管付バイオバルブ組み込み用血液ポンプを試作し、バイオバルブとの一体化を図る。試作した血液ポンプを用いて、模擬循環回路における性能評価を実施する予定である。

次年度使用額が生じた理由

バイオバルブ組み込み用血液ポンプを作製するための試作加工費を計上したが、より耐久性の高い導管付バイオバルブを組み込むこととしたため、次年度試作することとした。

次年度使用額の使用計画

バイオバルブ作製のための鋳型、バイオバルブを組み込むための血液ポンプ等を作製するための材料・部品の購入費や試作加工費として使用する。また、本研究の成果を国内外に広く発表する目的での学会参加出張旅費として使用する。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Sutureless aortic valve replacement using a novel autologous tissue heart valve with stent (stent biovalve): proof of concept2015

    • 著者名/発表者名
      Kishimoto S, Takewa Y, Nakayama Y, Date K, Sumikura H, Moriwaki T, Nishimura M, Tatsumi E
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 18(2) ページ: 185-190

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0817-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of self-expanding valved stents with autologous tubular leaflet tissues for transcatheter valve implantation2015

    • 著者名/発表者名
      Funayama M, Sumikura H, Takewa Y, Tatsumi E, Nakayama Y
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 18(3) ページ: 228-235

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0820-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In vitro hydrodynamic evaluation of a biovalve with stent (tubular leaflet type) for transcatheter pulmonary valve implantation2015

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Nakayama Y, Ohnuma K, Kishimoto S, Takewa Y, Tatsumi E
    • 雑誌名

      J Artif Organs

      巻: 18(4) ページ: 307-314

    • DOI

      10.1007/s10047-015-0851-z

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] A novel autologous heart valve with growth potential2016

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito N, Tatsumi E
    • 学会等名
      The Heart Valve Society Scientific Meeting 2016
    • 発表場所
      New York
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Biovalve type SC: In vivo tissue-engineered autologous 3D heart valvular tissue. Mold design, excellent mechanical properties, valvular functions and in vivo performances2016

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Y, Takewa Y, Sumikura H, Moriwaki T, Furukoshi M, Funayama M, Tatsumi E
    • 学会等名
      The Heart Valve Society Scientific Meeting 2016
    • 発表場所
      New York
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-19
    • 国際学会
  • [学会発表] 将来有望な自己組織からなる生体弁の開発研究2015

    • 著者名/発表者名
      武輪能明, 中山泰秀, 内藤敬嗣, 住倉博仁, 竹下大輔, 飯塚慶, 田中孝晴, 妙中義之, 巽英介
    • 学会等名
      日本人工臓器学会大会 (53)
    • 発表場所
      文京区
    • 年月日
      2015-11-19 – 2015-11-21
  • [学会発表] A novel versatile bioprosthetic valve made by autologous tissues maintaining growth potential2015

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito N, Iizuka K, Furukoshi M, Tanaka T, Tatsumi E
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Sessions 2015
    • 発表場所
      Orlando
    • 年月日
      2015-11-07 – 2015-11-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of in vivo, tissue-engineered, autologous, 3D heart valvular tissue, type SC biovalve with excellent mechanical properties, valvular functions, and in vivo performances2015

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Y, Takewa Y, Moriwaki T, Sumikura H, Miyamoto S, Funayama M, Furukoshi M, Tatsumi E
    • 学会等名
      American Heart Association Scientific Sessions 2015
    • 発表場所
      Orlando
    • 年月日
      2015-11-07 – 2015-11-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement and evaluation of biovalve with stent for transcatheter pulmonary valve implantation2015

    • 著者名/発表者名
      Sumikura H, Nakayama Y, Ohnuma K, Takewa Y, Tatsumi E
    • 学会等名
      Annual European Society for Artificial Organs Congress (42)
    • 発表場所
      Leuven
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a tailor made valve with autologous tissue2015

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito N, Kanada K, Tajikawa T, Tanaka T, Tatsumi E
    • 学会等名
      Annual European Society for Artificial Organs Congress (42)
    • 発表場所
      Leuven
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-05
    • 国際学会
  • [学会発表] A tailor made valve surgery with a novel autologous bioprosthesis2015

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Sumikura H, Naito N, Kanada K, Tajikawa T, Tanaka T, Tatsumi E
    • 学会等名
      European Society of Cardiology Congress 2015
    • 発表場所
      London
    • 年月日
      2015-08-29 – 2015-09-02
    • 国際学会
  • [学会発表] In-body tissue engineered heart valve (biovalve) can be engrafted as vital tissues2015

    • 著者名/発表者名
      Takewa Y, Nakayama Y, Naito N, Sumikura H, Kanda K, Tajikawa T, Tatsumi E, Tanaka T
    • 学会等名
      American Society for Artificial Internal Organs (61)
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2015-06-24 – 2015-06-27
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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