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2015 年度 実績報告書

超音波による微小気泡の凝集体形成を利用した生体内細胞デリバリー技術の創成

研究課題

研究課題/領域番号 26242053
研究機関東京農工大学

研究代表者

桝田 晃司  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60283420)

研究分担者 山下 紘正  日本大学, 総合科学研究所, 准教授 (00470005)
千葉 敏雄  日本大学, 総合科学研究所, 教授 (20171944)
丸山 一雄  帝京大学, 薬学部, 教授 (30130040)
安井 久一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (30277842)
絵野沢 伸  国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 先端医療開発室, 室長 (40232962)
鈴木 亮  帝京大学, 薬学部, 准教授 (90384784)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード音響放射力 / 治療用細胞 / 微小気泡
研究実績の概要

現在,診断目的で使われている超音波造影剤すなわち微小気泡を用いた低侵襲治療の研究が盛んに行われている.また,細胞を利用した低侵襲ながん治療が開発されている.しかし,体内に投与した微小気泡や細胞の挙動は血流に依存し,体内で拡散するため,投与量に対して疾患部へ到達する量が低いという問題があった.今回は微小気泡の凝集体を用いて2つの試みをしている.1つは,治療応用可能な微小気泡の複数経路同時捕捉を検討した.生体内の血管は分岐を繰り返す複雑な構造をしており複数経路に同時に微小気泡を捕捉できれば治療効率向上が期待できる.2つめに細胞を包含した微小気泡凝集体の動態制御を検討した.静水中,流水中での細胞を包含する微小気泡凝集体の制御法を検証した.
静水中の細胞を包含した微小気泡は超音波照射によって音波の進行方向へ誘導することができた.流水中では分岐を有する人工血管流路において所望の経路へと細胞を包含した微小気泡凝集体を誘導できた.

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

本研究では、マウス由来のColon-26細胞と、それに特異的に付着するトランスフェリンを表面に付着させた微小気泡(バブルリポソーム)を用いている。前年度と同様の条件で、細胞を包含した微小気泡凝集体を形成した。微小気泡と細胞はそれぞれ別々の波長で励起発光するように染色している。ポリエチレングリコールモノメタクリレート(PEGMA)にて成形した微小閉空間に凝集体を含んだ懸濁液を封入し、蛍光顕微鏡にて観察する実験系を構築した。微小閉空間内に対して制御用の超音波を照射し、視野内の凝集体の動態を画像処理により追跡した。さらに、超音波の連続照射時間を調整し、凝集体が視野内に常に収まるように複数方向から制御用の超音波を照射することによって凝集体の移動距離を計測した。実験の結果、中心周波数7MHz以上では、照射時間が2secを超えると凝集体を動かすことはできなくなった。一方、中心周波数5MHz以下では、6secの照射時間内に最大1.5mm程度の距離を移動させることができた。またこれまでに用いた全ての周波数範囲において、音場内の最大音圧に比例して凝集体の移動距離は長くなった。微小気泡の共振周波数は10MHz以上であることから、高周波数では微小気泡の崩壊が進み、細胞の推進力が低下したと考えられる。

今後の研究の推進方策

今後は細胞をT細胞に変更して、同様の試行を試み、細胞ー微小気泡凝集体の制御性を確認する。十分な制御性が確認された場合は、組織への定着実験と、生体内での制御実験に適用する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Preliminary study on forming microbubble-surrounded cells as carriers for cellular therapy and evaluation of ultrasound controllability by fluorescence imaging2015

    • 著者名/発表者名
      umi Demachi, Yuta Murayama, Naoto Hosaka, Takashi Mochizuki, Kohji Masuda, Shin Enosawa, Toshio Chiba, Yusuke Oda, Ryo Suzuki, Kazuo Maruyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 54 ページ: 07HF19

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7567/JJAP.54.07HF19

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 免疫細胞療法への応用を目指した細胞ー微小気泡凝集体の形成と超音波照射による動態制御2016

    • 著者名/発表者名
      桝田晃司、澤口冬威、追立理喜、望月剛、小田雄介、鈴木亮、丸山一雄
    • 学会等名
      第4回超音波分子診断治療研究会
    • 発表場所
      福岡大学(福岡市)
    • 年月日
      2016-03-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Active control of cell with microbubbles for cellular immunotherapy by acoustic force2015

    • 著者名/発表者名
      Toi Sawaguchi, Fumi Demachi, Yuta Murayama, Riki Oitate, Sotaro Minakuchi, Takashi Mochizuki and Kohji Masuda
    • 学会等名
      8th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      パタヤ,タイ国
    • 年月日
      2015-11-25 – 2015-11-27
    • 国際学会
  • [学会発表] 治療用バブルリポソームの生体内血管中での捕捉のための超音波照射条件の検討2015

    • 著者名/発表者名
      澤口冬威、保坂直斗、宮澤慎也、望月剛、桝田晃司、小田雄介、鈴木亮、丸山一雄
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第88回学術集会
    • 発表場所
      グランドプリンスホテル新高輪(東京都品川区)
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-24

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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