超音波を併用した超臨界二酸化炭素による再生医療用材料の創製

2015 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26420770
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 三島 健司 福岡大学, 工学部, 教授 (40190623)
• 研究分担者: 井上 俊孝 西九州大学, 健康福祉学部, 教授 (20274615) ; 志村 英生 福岡大学, 医学部, 教授 (80178996)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 再生医療 / 超臨界 / 二酸化炭素 / 材料

研究実績の概要

本研究では、生体毒性が極めて低く生体親和性の高い二酸化炭素を機能性溶媒として利用し、豚などの異種哺乳動物の組織に超音波照射することで、細胞成分を除去し、再生医療に利用できるバイオスカフォールド（細胞外マトリックス）の製造法を開発し、臨床応用を検討することを目的とした。26,27年度の研究で、異種哺乳動物の組織から拒絶反応の原因となる細胞成分を除去し、高い細胞密度を実現するバイオスカフォールド生体材料を製造する超臨界二酸化炭素超音波分散法を開発した。超臨界二酸化炭素中での超音波照射を応用し、細胞浸透性の高いナノバブルを組織の細胞内に導入後、ラットならびに豚組織から超臨界二酸化炭素存在下で細胞成分を分離し、成分分析を行った。さらに、ラットの生体組織の脱細胞化組織を用いて、マイクロX線CTをもちいて組織構造の断面写真を積層データとして収集した。CO2、フロン、ジメチルエーテルを機能性溶媒として利用し、豚ならびにラットの異種哺乳動物の組織に超音波照射することで、細胞成分を除去し、再生医療に利用できるバイオスカフォールド（細胞外マトリックス）の製造し、これを市販装置とするために、脱細胞化した組織について、マイクロX線CTをもちいて組織構造の断面写真を積層データとして収集した。さらに、得られたマイクロX線CTデータを用いて、脱細胞組織の立体構造をコンピュー上で再構成することで、３Dプリンターによる組織形成に必要となる3次元脱細胞組織図を作成することに成功した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画では、超臨界二酸化炭素中での超音波照射を応用し、細胞浸透性の高いナノバブルを組織の細胞内に導入後、ラットならびに豚組織から超臨界二酸化炭素存在下で細胞成分を分離し、ラットの生体組織の脱細胞化組織を用いて、マイクロX線CTをもちいて組織構造の断面写真の積層データを収集することであったが、さらに、得られたマイクロX線CTデータを用いて、脱細胞組織の立体構造をコンピュー上で再構成することで、３Dプリンターによる組織形成に必要となる3次元脱細胞組織図を作成することに成功したことは、当初の計画以上に進展していると評価できる。

今後の研究の推進方策

臨床応用を検討するために、ラットの各生体組織を、開発した超臨界二酸化炭素超音波分散法を用いて脱細胞化する。細胞増殖の知見をもとに、脱細胞化組織（細胞外マトリックス）を用いて、ラットの組織再生実験を行う。さらに、マイクロX線CTを用いて収集した脱細胞組織の積層写真データから作成した3次元脱細胞組織図をもとに、立体再構成３D画像を作成し、３Dプリンターによる脱細胞組織の立体再構成実験を行う。

次年度使用額が生じた理由

得られたマイクロX線CTによる脱細胞バイオスカフォールド臓器の断層写真データを３Ｄプリンターで印刷する材料費が必要なため。

次年度使用額の使用計画

得られたマイクロX線CTによる脱細胞バイオスカフォールド臓器の断層写真データを３Ｄプリンターで印刷する材料として、ナノセルロース、ポリ乳酸、コラーゲンなど量産可能な材料で複製製造する。

研究成果

• [雑誌論文] fNIRSによる音楽聴取時の前頭前野における脳血液量の推測と考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 8)三角 真、折居 英章、Tanjina SHARMIN、三島健司、西原 宏
  • 雑誌名: 福岡大学工学集報 巻: 96 ページ: 25-28
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gas-saturated solution process to obtain microcomposite particles of alpha lipoic acid/hydrogenated colza oil in supercritical carbon dioxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Mishima, Masatoshi Honjo, Tanjina Sharmin, Shota Ito, Ryo Kawakami, Takafumi Kato, Makoto Misumi, Tadashi Suetsugu, Hideaki Orii, Hiroyuki Kawano, Keiichi Irie, Kazunori Sano, Kenichi Mishima, Takunori Harada, and Mikio Ouchi
  • 雑誌名: Pharmaceutical Development and Technology 巻: 21(6) ページ: 37-48
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement and regulation effect of myrcene on antibody response in immunization with ovalbumin and Ag85B in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Saori Uyeda, Tanjina Sharmin, Tomomitsu Satho, Keiichi Irie, Mineo Watanabe, Masato Hosokawa, Yukihiro Hiramatsu, Takayuki Koga, Yukihiko Nakashima, Nobuhiro Kashige, Akihisa Toda, Kenji Mishima, Fumio Miake
  • 雑誌名: Asian Pacific Journal of Allergy and Immunology 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bag of Visual-WordsとSVMを用いた絵画の分類 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三角 真、折居 英章、Tanjina SHARMIN、三島健司､鶴岡 知昭
  • 雑誌名: 福岡大学工学集報 巻: 96 ページ: 19-24,
• [雑誌論文] Ultrasonically enhanced extraction of luteolin and apigenin from the leaves of Perilla frutescens (L.) Britt. using Liquid carbon dioxide and ethano (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Kawamura, Kenji Mishima, Tanjina Sharmin, Shota Ito, Ryo Kawakami, Takafumi Kato, Makoto Misumi, Tadashi Suetsugu, Hideaki Orii, Hiroyuki Kawano, Keiichi Irie, Kazunori Sano, Kenichi Mishima, Takunori Harada,
  • 雑誌名: Ultrasonics Sonochemistry, 巻: 29 ページ: in press
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extraction of Apigenin and Luteolin from Leaves of Alfalfa (Medicago sativa L.) Using Mixtures of Liquid Carbon Dioxide and Ethanol (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji MISHIMA, Hirofumi KAWAMURA, Ryo KAWAKAMI, Shota ITO, Yuuta INOUE, Tetsuya HIROTA, Takunori HARADA, Takafumi KATO, Tanjina SHARMIN, Makoto MISUMI,Tadashi SUETSUGU, Keiichi IRIE, Kenichi MISHIMA, Salim MUSTOFA, Fauziyah HASANAH,Yusraini Dian Inayati SIEGAR, Hilyatuz ZAHARO, Lily Surayya Eka PUTRI, Agus SALIM
  • 雑誌名: Solvent Extr. Res. Dev., Jpn 巻: 22 ページ: 177-186
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Liquid Carbon Dioxide Extraction of Xanthones from the Pericarps of Garcinia Mangostana Linn. Enhanced by Ultrasonic Irradiation. (2015)
  • 著者名/発表者名: 7)Kenji MISHIMA, Hirofumi KAWAMURA, Shota ITO, Yuuta INOUE, Tetsuya HIROTA, Takafumi KATO, Tanjina SHARMIN, Ryo KAWAKAMI, Keiichi IRIE, Kenichi MISHIMA, Takunori HARADA, Salim MUSTOFA, Fauziyah HASANAH,Yusraini Dian Inayati SIEGAR, Lily Surayya Eka PUTRI, Agus SALIM
  • 雑誌名: Solvent Extr. Res. Dev., Jpn 巻: 22 ページ: 187-199
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Functional Ingredients Extraction from Garcinia Mangostana Pericarp by Liquefied Dimethyl Ether. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hazuki Nerome, Rintaro Hoshino, Shota Ito, Tanjina Sharmin, Hideki Kanda, Motonobu Goto, Kenji Mishima
  • 学会等名: the 13th International Symposium on East Asian Resources Recycling Technology (EARTH 2015)
  • 発表場所: Dusit Thani Pattaya, Thailand
  • 年月日: 2015-11-01 – 2015-11-04
  • 国際学会
• [学会発表] 超臨界二酸化炭素に対するバイカレインの溶解度の測定ならびに相関 (2015)
  • 著者名/発表者名: 2)三島健司,伊藤祥太,川上亮,タンジナ・シャルミン,佐伯優太,戸花優介, 平山沙織,加藤貴史,三角真,末次正,折居英章,入江圭一,佐野和憲,三島健一,原田拓典,河村弘文
  • 学会等名: 第34回溶媒抽出討論会
  • 発表場所: 金沢工大
  • 年月日: 2015-10-23 – 2015-10-24
• [学会発表] Effect of Lightning Impulse Discharge on PVC Thin Film. (2015)
  • 著者名/発表者名: 3)Norimitsu Takamura, Takao Matsumoto, Hazuki Nerome, Yasuji Izawa, Kenji Mishima, Masahiro Hanai, Kiyoto Nishijima,
  • 学会等名: 9th International Conference on Reactive Plasma
  • 発表場所: Hawaii Convention Center
  • 年月日: 2015-10-12 – 2015-10-16
  • 国際学会
• [学会発表] 生体に優しい二酸化炭素の機能性溶媒としての利用 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Mishima
  • 学会等名: 産業応用工学会全国大会2015
  • 発表場所: 福岡大学
  • 年月日: 2015-09-04 – 2015-09-04
  • 招待講演
• [図書] Professional Engineer Library 物理化学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福地賢治、三島健司ら
  • 総ページ数: 256
  • 出版者: 実教出版