Reinforcement of respiratory functions by artificial paranasal sinuses

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19904
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: ISHIHARA Shinsuke 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主幹研究員 (30644067)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 垣花 学 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20274897)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 一酸化窒素 / 層状複水酸化物 / 副鼻腔 / 生理活性ガス / 感染症 / 血管拡張

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this work is to develop “artificial paranasal sinuses” for reinforcement of respiratory functions and infection prevention through delivery of trace nitric oxide (NO). A cartridge involving nitrate-type layered double hydroxide, reducing agents, and porous materials was loaded on mask. CO2 and water vapor supplied from air and breath were effectively used to trigger the controlled generation of NO, enabling facile inhalation of NO by patient. This simple device allows facile control of NO dose in medical care. Thus, we successfully established the concept of artificial paranasal sinuses.

Free Research Field

材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一酸化窒素ガス（NO）は体内で産生されて、血管拡張や殺菌、シグナル伝達など様々な生理活性に関与している。特に、副鼻腔においてはNOが活発に産生されていることが知られており、鼻呼吸によって咽頭、喉、気道、肺へとNOが供給されて、平滑筋弛緩・血管拡張・呼吸器経路の殺菌などに寄与していると考えられている。本研究で創成した「人工副鼻腔」によって呼吸器系へ微量NOをデリバリーすることで、心肺機能の増強（慢性呼吸器疾患の緩和を含む）や、感染症予防などが期待できる。