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

利用超导磁体阻断新生血管治疗癌症的基础研究

• 批准号: 20J10071
• 负责人: 桐村 誠
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10071/
• 关键词: 超電導磁石; 回転磁場; 強磁性粒子; 分散・凝集; 表面修飾

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。

这项研究的目的是设计磁场和设计颗粒，以使用超导螺线管磁铁的磁力控制实际实施新血管遮挡疗法。该处理是一种旨在通过积累来自体外外部磁场的磁场，然后在原位聚集的磁场来抑制癌症生长并预防癌症生长并预防转移的技术，从而阻止了周围形成周围的癌细胞的新血管化。该处理包括四个步骤。在第一阶段，使用来自受影响区域上游的动脉分支的微型导管来施用具有亚微米颗粒尺寸的铁磁颗粒。在第二阶段，能够在磁场旋转轴上选择性积聚颗粒的旋转磁场用于将这些颗粒堆积在新血管血管中，这些颗粒在癌组织周围直径几十微米。在第三阶段，累积的颗粒被均匀的磁场结合，并阻塞血管。为了防止营养物质和氧气流入癌细胞中，有必要维持血管阻塞，因此，作为第四步，有必要在停止使用磁场后维持血管阻塞。首先，基于上述处理流，设计粒子设计以形成不可逆的聚集体，粒径通过在特定阈值上方施加磁场，形成粒径近似于亚的粒径。假设它是对实际的血液施用的，则通过用生物相容性的多丙烯酸对磁铁矿颗粒进行表面修饰来施加磁场，从而设计了一种非聚集物。此外，通过对血管中颗粒进行聚集模拟，验证了对实际血管的闭塞可能性。下一步是设计磁场，将这种治疗方法应用于体内深处的癌症。具体而言，考虑到旋转磁场的要求，该磁场可以选择性地集成在远离磁场源的位置，这是一个能够应用两种磁场的超导电磁磁铁：用于颗粒积累的旋转磁场和均匀的磁场用于粒子聚集。

项目成果

Fundamental study on cancer therapy by blocking newborn blood vessels with surface modified magnetite particles

表面改性磁铁矿颗粒阻断新生血管治疗癌症的基础研究

• DOI: 10.1063/9.0000053
• 发表时间: 2021
• 期刊: AIP Advances
• 影响因子: 1.6
• 作者: Kirimura Makoto;Akiyama Yoko;Sato Fuminobu
• 通讯作者: Sato Fuminobu