ナノバイオミメティクス技術による新規埋め込み型小型人工腎臓の開発

本研究では、透析患者の社会復帰や在宅医療を可能にするために、現在の血液浄化システムをより小型化した、携帯もしくは埋め込み可能な新規人工腎臓の開発を目的とする。透析膜を長時間使用するためには生体適合性の向上が不可欠である。血液中での生体反応は、血漿タンパク質が膜表面に吸着することで始まる。したがって、初期段階でのタンパク質の吸着抑制が生体適合性の向上にはきわめて重要となる。現在、透析治療に使われているポリスルホン(PS)膜はポリビニルピロリドン(PVP)を添加することで、高い親水性と優れた生体適合性を獲得している。しかし、膜表面のPVPの耐久性や種々の血漿タンパク質との相互作用についてはまだ十分に検討されていない。そこで、今年度は、各種透析膜の血液流動に対するPVP耐溶出性を評価し、PVP溶出のメカニズムを検討した。まず、透析前後の透析膜に対して、膜表面に存在するPVPを全反射減衰フーリエ変換赤外分光法(FTIR/ATR)により測定し、透析前後のPVP量の相対比からPVP残存率を求めた。この際、透析器を軸方向および断面方向でいくつかのエリアに分割し、各エリア毎のPVP残存率の違いを比較したところ、全てのエリアでPVP残存率は低下したが、断面方向では残存率に大きな偏りは見られなかったのに対して、軸方向では透析器中央部と比較して血液入口部および出口部において残存率が著しく低下した。これはPVPの溶出において透析器内部濾過の影響を強く受けることを示唆するものであり、PVP耐溶出性を向上させるためには、血液流動による表面へのずり応力だけでなく、内部濾過の影響も考慮する必要があることを明らかにした。今後は膜の生体適合性向上の研究と併せて、透析監視装置や透析液循環装置の小型化に関する研究を行っていく予定である。

本研究では、透析患者の社会復帰や在宅医療を可能にするために、現在の血液浄化システムをより小型化した、携帯もしくは埋め込み可能な新規人工腎臓の開発を目的とする。透析膜を長時間使用するためには生体適合性の向上が不可欠である。血液中での生体反応は、血漿タンパク質が膜表面に吸着することで始まる。したがって、初期段階でのタンパク質の吸着抑制が生体適合性の向上にはきわめて重要となる。現在、透析治療に使われているポリスルホン(PS)膜はポリビニルピロリドン(PVP)を添加することで、高い親水性と優れた生体適合性を獲得している。しかし、膜表面のPVPの耐久性や種々の血漿タンパク質との相互作用についてはまだ十分に検討されていない。そこで、今年度は、各種透析膜の血液流動に対するPVP耐溶出性を評価し、PVP溶出のメカニズムを検討した。まず、透析前後の透析膜に対して、膜表面に存在するPVPを全反射減衰フーリエ変換赤外分光法(FTIR/ATR)により測定し、透析前後のPVP量の相対比からPVP残存率を求めた。この際、透析器を軸方向および断面方向でいくつかのエリアに分割し、各エリア毎のPVP残存率の違いを比較したところ、全てのエリアでPVP残存率は低下したが、断面方向では残存率に大きな偏りは見られなかったのに対して、軸方向では透析器中央部と比較して血液入口部および出口部において残存率が著しく低下した。これはPVPの溶出において透析器内部濾過の影響を強く受けることを示唆するものであり、PVP耐溶出性を向上させるためには、血液流動による表面へのずり応力だけでなく、内部濾過の影響も考慮する必要があることを明らかにした。今後は膜の生体適合性向上の研究と併せて、透析監視装置や透析液循環装置の小型化に関する研究を行っていく予定である。