分子シンクロ材料システムによる人工膵臓機能デバイスの創製

利用分子同步材料系统创建人工胰腺功能装置

• 批准号: 11167212
• 负责人: 石原 一彦
• 金额: $ 10.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11167212/
• 关键词: バイオマテリアル; 人工膵臓; 生体適合性; リン脂質ポリマー; セグメント化ポリウレタン; インスリン; 血糖値応答性; ポリマーブレンド; ポリウレタン; ドメイン構造; 溶質透過性; ポリマーアロイ; 分子シンクロナイゼーション; MPCポリマー; 細胞粘着制御; エラストマー; ブレンド膜; 溶解性パラメーター; 血小板粘着; 分子シンクロ型デバイス

本研究では人工膵臓機能を持った分子シンクロデバイスの開発を行なってきている.デバイスの開発指針としては皮下に埋入しても生体反応を回避できるマテリアルの創製と,これを用いたインスリンリザーバーの作製,および分子シンクロ技術を利用した血糖値応答型のインスリン放出ポリマーシステムの構築を基盤要素として研究し,これらを組み合わせることとした.生体適合性,血液適合性に優れたリン脂質ポリマー(MPCポリマー)とセグメント化ポリウレタン(SPU)よりポリマーブレンド溶液を調製し、溶媒蒸発法にて膜厚30μm程度の膜を作製した,このSPU/MPCポリマーアロイ膜の表面には10-30μm程度のMPCポリマードメインが観察された.MPCポリマー組成が高い程、ポリマーアロイ膜の含水率は高くなり、拡散によるグルコース、インスリンの透過性が向上した.このような特性は、ポリマー膜内部へMPCポリマードメインが連続的に形成されていることに起因し、MPCポリマー組成が高い程、透過経路が効果的に形成されたと考えられる.引っ張り試験による機械的特性評価から、SPU/MPCポリマーアロイ膜はこれまで生体軟組織の代替マテリアルとして広く応用されてきたシリコーンよりも高い機械的特性を有することがわかった.ポリマーアロイ膜を加熱により成形加工、接合することで容易に人工膵臓パッケージ試作ができた.さらにポリマーアロイ膜はSPU膜に比較して、マウスの皮下組織への埋込み実験において、8週間にわたり皮下組織からの拒絶反応を抑制し、カプセル化反応を劇的に低減させた.これは生体適合性を示したのと同時に、デバイス-体液間での安定したグルコース、インスリンの交換界面を形成できることを示唆する.Poly(MPC)ハイドロゲルを浸漬したグルコース酸化酵素(GOD)水溶液(1.0mg/mL)にグルコースを添加し、食後の高血糖状態に値する200mg/dLにまでグルコース濃度を上昇させたとき、その溶液中には0.039mgのPoly(MPC)が分解した.これはゲルの表面2μmが浸食されたことを示す.すなわち、ゲルマトリックス中に、インスリンを内包したナノスフィアーを分散させることで、グルコース濃度の上昇に応じてインスリンを放出するシステムの構築が可能であることが、本結果によって示された.さらに、生体内埋込み可能なポリマー膜との融合により,生体内埋込型デバイス創製への研究展開が期待される.

This study で は artificial Cui viscera function を hold っ た molecular シ ン ク ロ デ バ イ ス の open 発 を line な っ て き て い る. デ バ イ ス の open 発 pointer と し て は subcutaneous に embedment し て も raw body against 応 を avoid で き る マ テ リ ア ル の created と, こ れ を with い た イ ン ス リ ン リ ザ ー バ ー の system, お よ び molecular シ ン ク ロ technology を use し た on blood sugar numerical 応 answer Type の イ ン ス リ ン release ポ リ マ ー シ ス テ ム の build を base plate elements と し て research し こ れ ら を group み close わ せ る こ と と し た. Born body fit, fit に optimal blood れ た リ ン lipid ポ リ マ ー (MPC ポ リ マ ー) と セ グ メ ン ト change ポ リ ウ レ タ ン (SPU) よ り ポ リ マ ー ブ レ ン を modulation し ド solution, solvent evaporate 発 に て の 30 microns thick degree of membrane を cropping し た, こ の SPU/MPC ポ リ マ ー ア ロ の イ membrane surface に は 10 to 30 microns Degrees の MPC ポ リ マ ー ド メ イ ン が 観 examine さ れ た. MPC ポ リ マ ー が high い cheng, ポ リ マ ー ア ロ イ membrane の high moisture content は く な り, company に よ る グ ル コ ー ス, イ ン ス リ ン の permeability が upward し た. こ の よ う な characteristics は, ポ リ マ ー membrane internal へ MPC ポ リ マ ー ド メ イ ン が even 続 に form さ れ て い る こ と The に is caused by the が, the MPCポリ, and the されたと through the が effect of the economic path, which form the が process. Lead っ zhang り test に よ る mechanical properties evaluation of 価 か ら, SPU/MPC ポ リ マ ー ア ロ イ membrane は こ れ ま で living body tissue の instead of マ テ リ ア ル と し て hiroo く 応 with さ れ て き た シ リ コ ー ン よ り も high い mechanical properties を す る こ と が わ か っ た. ポ リ マ ー ア ロ イ membrane を heating に よ り forming processing, joint す る こ と で に easily Artificial Cui viscera パ ッ ケ ー ジ attempt が で き た. さ ら に ポ リ マ ー ア ロ イ membrane は SPU membrane に compare し て, マ ウ ス の subcutaneous tissue へ の buried 込 み be 験 に お い て, 8 weeks に わ た り subcutaneous tissue か ら の refused to reverse 応 を し, カ プ セ ル turn against 応 を drama に low cut さ せ た. こ れ は raw body fit を shown し た の と に, at the same time デ バ イ ス - fluid between で の settle し た グ ル コ ー ス, イ ン ス リ ン の exchange interface を で き る こ と を in stopping す る. Poly real (MPC) ハ イ ド ロ ゲ ル を dipping し た グ ル コ ー ス acidification enzyme (GOD) aqueous solution (1.0 mg/mL) に グ ル コ ー ス を の hyperglycemia after adding し, food に numerical す る 200 mg/dL に ま で グ ル コ ー ス concentration rising を さ せ た と き, そ の solution に は 0.039 mg の Poly real (MPC) が decomposition し た. こ れ は ゲ ル の surface 2 microns が soaked food さ れ た こ と を す. す な わ ち, ゲ ル マ ト リ ッ ク ス に, イ ン ス リ ン を insourcing し た ナ ノ ス フ ィ ア ー を scattered さ せ る こ と で, グ ル コ ー ス concentration Rising の に 応 じ て イ ン ス リ ン を release す る シ ス テ ム の build が may で あ る こ と が, this result に よ っ て in さ れ た. さ ら に, body buried 込 み may な ポ リ マ ー membrane と の fusion に よ り, gave birth to the body buried type 込 デ バ イ ス created へ の research on が expect さ れ る.

项目成果

T.Nowak,K.Nishida,S.Shimoda,K,Ishihara,M.Shichiri: "In vivo Biocompatibility Evaluation of Implantable Glucose Mouitoring System Using 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine Polymers"J.Artif.Organs. 3・1. 39 (2000)

T. Nowak、K. Nishida、S. Shimoda、K、Ishihara、M. Shichiri：“使用 2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸胆碱聚合物的植入式血糖监测系统的体内生物相容性评估”J. Artif。 ）

Ryo Ogawa et al.: "Preparation of Biocompatible Thermoplastic Polymer Materials Composed of 2-Methacryloyloxyethyl Phosphorylcholine Polymer and Segmented Polyurethane"J. Biomed. Mater. Res.. (in press). (2002)

小川亮等：“2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱聚合物与嵌段聚氨酯组成的生物相容性热塑性高分子材料的制备”J.

Tomoaki Uchiyama et al.: "Biocompatible Polymer Alloy Membrane for Artificial Pancreas"Trans. Mater. Res. Soc. Jpn.. (in press). (2002)

Tomoaki Uchiyama等：“用于人工胰腺的生物相容性聚合物合金膜”Trans。

K.Ishihara,H.Fujita T.Yoneyama,Y.Iwasaki: "Antithrombogenic Polymer Alloy Compassed of 2-Melthacryloyloxgethyl Phosphorylcholine Polymer and Segmental Polyure thame"J.Biomat.Sci.Polym.Edn. 11・11. 1183 (2000)

K. Ishihara、H. Fujita T. Yoneyama、Y. Iwasaki：“2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱聚合物和分段聚脲合金的抗血栓形成聚合物”J. Biomat. Edn. 11・11。

K.Ishihara,Y Iwasaki: "Biocompatible Elastomers Composed of Segmented Polyrethane and 2-Methacryloyloxgethy, Phosphorylchiline Copolymer"Polymers for Adv.Technologies. 11・8-12. 626 (2000)

K. Ishihara、Y Iwasaki：“由链段聚氨酯和 2-甲基丙烯酰氧基、磷酰基胺共聚物组成的生物相容性弹性体”，Adv.Technologies 11・8-12。