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2016 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, 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, 研究員 (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
キーワード微小気泡 / 超音波音場 / トランスデューサ / 治療用細胞
研究実績の概要

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微小気泡(バブルリポソーム)を用いて微小気泡ー細胞凝集体を形成し、様々な超音波照射条件の下での凝集体の挙動を観測し、生体に応用するために必要な凝集体の形成条件と、照射音波の時間的または空間的な条件を検討した。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た。水槽中に設置された単板また2次元アレイトランスデューサが、蛍光顕微鏡の同一視野内に焦点を形成するような実験系を構築した。視野内には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を設置し、凝集体を含んだ懸濁液を封入した。ここで形成した超音波音場の変化に対する、凝集体の挙動を計測した。中心周波数3~7MHzの範囲で、最大500kPa-ppの高音圧で凝集体を押し出す方法では、凝集体の初速度は音圧の2乗に比例して上昇することが分かった。また、その過程で凝集体を数秒~10秒程度の連続照射に曝した場合、凝集体の制御能が低下することが分かった。これは、高音圧によって微小気泡が崩壊したためと考えられる。この結果を受けて、最大音圧250kPa-ppの定在波音場を用いて、音圧値の低い節の空間的移動によって凝集体の位置を変化させた場合、制御可能な持続時間が30秒以上にまで向上し、20マイクロメートル/sの速度では60%以上の凝集体を移動させることができた。これは定在波を用いて低音圧の節で捕捉するため、微小気泡の破壊を押さえることができたためと考えられる。本研究により、超音波音場の照射条件に対する凝集体の挙動を解析し、凝集体の特性を評価するための手法を確立した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Validation of tracking performance of cell-microbubble aggregations versus variation of acoustic field2017

    • 著者名/発表者名
      Riki Oitate, Akie Shimomura, Hikaru Wada, Takashi Mochizuki, Kohji Masuda, Yusuke Oda, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 ページ: 印刷中

    • DOI

      in press

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 超音波音場に対するバブルリポソームの誘導制御能の血液中での検証2016

    • 著者名/発表者名
      小井土惇、和田洸、保坂直斗、望月剛、桝田晃司、小田雄介、鈴木亮、丸山一雄
    • 雑誌名

      超音波医学

      巻: 43 ページ: 639-648

    • DOI

      none

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental analysis of behavior in nanobubbles using echograms under ultrasound exposure2016

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Wada, Jun Koido, Shinya Miyazawa, Takashi Mochizuki, Kohji Masuda, Johan Unga, Yusuke Oda, Ryo Suzuki and Kazuo Maruyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 ページ: 07KF06

    • DOI

      http://doi.org/10.7567/JJAP.55.07KF06

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Possibility of active induction of bubble-surrounded cells in flow under ultrasound exposure2016

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Riki Oitate, Akie Shimomura, Toi Sawaguchi, Takashi Mochizuki
    • 学会等名
      9th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      Luang Prabang, Laos
    • 年月日
      2016-12-06 – 2016-12-08
    • 国際学会
  • [学会発表] Study of induction method of nanobubbles using frequency response analysis of ultrasound to verify with florescent observation2016

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Wada, Aska Furutani, Riki Oitate, Takashi Mochizuki, Kohji Masuda, Johan Unga, Yusuke Oda, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 学会等名
      37th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 年月日
      2016-11-15 – 2016-11-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of tracking performance of cell-microbubble aggregations versus variation of acoustic field2016

    • 著者名/発表者名
      Riki Oitate, Akie Shimomura, Hikaru Wada, Takashi Mochizuki, Kohji Masuda, Yusuke Oda, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 学会等名
      37th Symposium on Ultrasonic Electronics
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 年月日
      2016-11-15 – 2016-11-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Robotic System with Optical Position Sensing for Ultrasound Theranostics2016

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Kaoru Natsume, Yoshihisa Wada, Sachie Irisawa, and Shinya Onogi
    • 学会等名
      1st Int’l Conference on Biomedical Engineering
    • 発表場所
      Yogyakarta, Indonesia
    • 年月日
      2016-10-03 – 2016-10-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Active control of nanobubble-surrounded cells propelled by acoustic radiation force with verification of frequency dependence2016

    • 著者名/発表者名
      Kohji Masuda, Toi Sawaguchi, Hikaru Wada, Riki Oitate, Takashi Mochizuki, Shin Enosawa, Yusuke Oda, Ryo Suzuki, and Kazuo Maruyama
    • 学会等名
      IEEE Int’l Ultrasonics Symposium
    • 発表場所
      Tours, France
    • 年月日
      2016-09-21 – 2016-09-25
    • 国際学会
  • [学会発表] 照射超音波の条件に対する細胞-微小気泡凝集体の制御能の検証2016

    • 著者名/発表者名
      追立理喜、澤口冬威、望月剛、桝田晃司
    • 学会等名
      第55回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 年月日
      2016-04-26 – 2016-04-28

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公開日: 2018-01-16  

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