成果報告書詳細
管理番号20090000000035
タイトル平成18年度-平成20年度成果報告書 「ナノテク・先端部材実用化研究開発 自己治癒力を誘導する抗感染性カテーテルの開発」
公開日2009/8/26
報告書年度2006 - 2009
委託先名独立行政法人物質・材料研究機構 国立循環器病センター研究所 独立行政法人産業技術総合研究所 国立国際医療センター研究所 学校法人東海大学 富士システムズ株式会社 フルウチ化学株式会社
プロジェクト番号P05023
部署名ナノテクノロジー・材料技術開発部
和文要約薬剤投与、栄養管理、体外循環時に最も多く用いられる体内留置カテーテルは、院内感染の最大要因となっており、数日から3週間以上にもわたる留置期間中に十分に生体組織と接着し、留置期間中、如何に感染を防止するかが課題となっている。 これまで我々は、生体組織間を接合する生体親和性接着剤とアミノ化ナノ酸化チタン(Ti02-NH2)粒子をシリコーン基材表面に複合化したインプラント材料の開発に成功している。また、カテーテル細菌感染のin vivo評価法に関する基本特許を出願している。本プロジェクトでは、これまで得られた材料・技術を結集し、1自然治癒力誘導性を持ち、効果的に抗菌性を示す経皮デバイスを装着した抗感染性カテーテルおよび2細菌感染のin vivo評価法を開発することを目的とする。 最終年度となる本年度は、経皮デバイス/生体界面を接合する生体親和性接着剤の開発において、フロック加工を施したTiO2-NH2固定化基材と生体組織/疑似生体膜との接着および生体親和性を兼ね備えた接着剤を開発し、当初の目標を達成した。また、TiO2-NH2複合経皮デバイスの開発では、未処理のTiO2-NH2触媒活性の55%の触媒活性を保持したTiO2-NH2固定化ポリエステル複合繊維のデバイスの調製条件を最適化した。また、複合体に超音波照射を行うことによる抗感染性促進因子の産生および血管新生効果をin vitroあるいはin vivoで確認し、当初の目標を達成した。TiO2-NH2を励起する超音波照射技術の開発では、照射条件の最適化により試作した超音波振動子において50 mW/cm2以上の出力を達成した。また、TiO2-NH2励起時の抗感染性発現効率を色素分解法で評価し、無照射時に比して50%以上向上させる目標を達成した。さらに、低出力下でのOHラジカル発生はキャビテーションしきい値の低下が引き金となることを明らかにし、吸光度変化マップを作成し、超音波出力基準を整備する目標を達成した。 細菌感染を定量化するin vivo評価法の開発においては、マウス背部の皮下組織にマウス用カテーテルを挿入し、カテーテル出口部にSalmonella Enteritidis No.11 F1株もしくはメチシリン耐性Staphylococcus aureus (MRSA)を接種することにより、カテーテル挿入部位での感染を評価するモデルを構築した。このモデルによりTiO2-NH2経皮デバイス付カテーテルは、市販品相当のものより有意に感染を抑制することが明らかになった。さらにこのモデルを用いて、生体親和性接着剤ならびに超音波照射の感染防御に対する効能を評価し、有効性を確認した。生物学的安全性評価においては、ガイドライン従ってTiO2-NH2複合化シリコーンをウサギの筋肉内に短期間埋埴することにより、肉眼的検索、組織学的検索することで、その安全性を評価し、当初の目標を達成した。 抗感染性経皮デバイスおよびカテーテル試作においては、TiO2-NH2、複合体調製条件および経皮デバイス基体とカテーテル本体との一体化可能な接着剤の最適化により、JIS T3218に適合するヒト用カテーテルの試作品を完成した。生体親和性接着剤試作においては、生体親和性接着剤の硬化成分である有機酸誘導体の高収率・高純度の製造プロセスを確立し、目標を達成した。また、これらの有機酸誘導体中の残留有機溶媒総量は医薬品ガイドラインの規制値以下となる条件についても最適化を行い、目標を達成した。
英文要約Title:Development of anti-infective catheter with self-inducing wound healing property (FY2006-FY2008) Abstract It is well-known that epidermal down growth occurs when catheter with a silicone percutaneous device is implanted in the body, resulting in the infection around silicone percutaneous device. In this NEDO project, we focused on the development of anti-infective catheter with self-inducing wound healing property combining with the tissue adhesive and aminated TiO2 (TiO2-NH2) nano particle-immobilized on percutaneous device.  In the final year of this project, National Institute of Materials Science optimized the preparation conditions of biocompatible tissue adhesive to bond TiO2-NH2 nano particle-immobilized, frock-proceeded silicone film and collagen-based casings or rat skin. National Cardiovascular Center (NCVC) successfully developed percutaneous devices with fiber by the optimization of flock processing on silicone substrates. NCVC optimized the NH2 density on TiO2 nanoparticles, and developed a TiO2-NH2 composite with 55% sono-catalytic activity compared with unmodified TiO2. NCVC confirmed the release of ant-infection agents from cells on the TiO2-NH2 composite by US irradiation in vitro. NCVC accomplished the induction of angiogenesis in the tissue around TiO2-NH2 composite by US irradiation. Advanced Industrial Science and Technology manufactured an US transducer and also clarified the activation mechanism of TiO2-NH2 nanocomposite as a sonocatalyst by verifying the validity of a hypothesis that the OH radical production under low-power US irradiation is induced by the decreased cavitation threshold. International Medical Center of Japan developed a novel mouse model to effectively evaluate anti-infective properties of catheters using Salmonella Enteritidis No.11 F1 or a clinical isolate Staphylococcus aureus IMCJ1938. It was clarified that developed catheters decreased significantly compared to those with control catheters made of Dacron (P<0.01). The developed adhesive and US irradiation showed protective effects on the TiO2-NH2 nano particle-immobilized catheter associated infection. Tokai University clarified the biological safety of the resulting percutaneous device and US by implantation or irradiation to the rabbit tissue. Fuji Systems Corporation established the process of mass-produced catheters for animal experiment and developed sample of silicone catheter for human beings that conforms to JIS T3218. Furuuchi Chemical Corporation established the each synthetic condition of highly-purified organic acid-based crosslinkers which exceeds the guideline of the Ministry of Health, Labour and Welfare.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る