Fundamental Study on Cancer Therapy by Blocking New-born Blood Vessels using Superconducting Magnets

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本研究の目的は、超電導ソレノイド磁石を用いた磁気力制御による新生血管閉塞療法の実用化に向けた、磁場の設計と粒子の設計である。本治療法は、体内に投与した強磁性粒子を体外からの磁場制御により標的部位に集積させ、さらにその場で凝集させることで、がん細胞が周囲に形成した新生血管を閉塞させ、がんの成長抑制と転移防止を目指す手法である。本治療法は4段階のフローからなる。第1段階では、マイクロカテーテルを用いて患部の上流の動脈分岐から粒径サブミクロンの強磁性粒子を投与する。第2段階では、磁場回転軸上に粒子を選択的に集積できる回転磁場を用いて、直径数十ミクロンのがん組織周辺に存在する新生血管内にそれらの粒子を集積させる。第3段階では、集積した粒子を均一磁場により凝集させ、血管を閉塞させる。がん細胞への栄養や酸素の流入を防ぐためには、血管閉塞を維持する必要があるため、第4段階として磁場印加停止後の血管閉塞を維持する必要がある。上記の治療フローに基づき、まず粒子の設計に関して、ある閾値以上の磁場を印加することで粒径サブミクロン程度の不可逆な凝集体を形成する粒子の設計を行った。実際の血液に投与することを想定し、マグネタイト粒子に生体適合性のあるポリアクリル酸での表面修飾を行うことによって、磁場印加により不可凝集体を形成する粒子の設計を行った。さらに、血管内での粒子の凝集シミュレーションを行うことによって、実際の血管に対する閉塞の可能性について検証した。次の段階として、本治療法を体内深部のがん腫瘍に適用するための磁場設計を行った。具体的には、磁場源から離れた部位に粒子を選択的に集積できる回転磁場の要件を考慮して、粒子集積のための回転磁場、粒子凝集のための均一磁場の、2種類の磁場を印加できる超電導ソレノイド磁石の設計を行った。