成果報告書詳細
管理番号20100000002410
タイトル平成19年度-平成21年度成果報告書 深部治療に対応した次世代DDS型治療システムの研究開発事業 相変化ナノ液滴を用いる超音波診断・治療統合システムの研究開発
公開日2011/1/8
報告書年度2007 - 2009
委託先名株式会社日立製作所
プロジェクト番号P06042
部署名バイオテクノロジー・医療技術開発部
和文要約本プロジェクトでは、血管壁を漏出し腫瘍組織に到達可能で、超音波パルスにより相変化を生じマイクロバブルを発生する相変化ナノ液滴、およびこの相変化ナノ液滴と組み合わせて用いる診断用・治療用超音波のシーケンスの開発を行った。具体的には、腫瘍の早期での診断・治療を行うために必要な各要素の要件に関する基礎検討を行い、第一世代相変化ナノ微粒子の開発、および診断・治療装置プロトタイプの設計及び実装を行った。まず、長期保存および試験管中での安定性向上を目的として、現在臨床で使用が認められている薬品の範囲内でナノ液滴のシェル部組成の最適化を行った。さらに、選択的な治療効果と、標準部位以外での副作用の回避を両立しうる相変化用超音波と治療超音波の照射条件を、相変化および治療に適した超音波周波数及び波数の探索によって決定した。この超音波条件を効率的に出力可能な、相変化ナノ液滴を用いた画像化に適した画像化用超音波探触子の設計・制作を同時に行った。また、この超音波条件において、より安定に相変化を生じるナノ液滴のコア成分の最適化を行った。
このナノ液滴の相変化および相変化により生成したマイクロバブルを用いる選択的治療に関する効果を検証するために、マウス・ラットではなく人に近い超音波画像が取得できるウサギの内部臓器において、治療用超音波を使った限局的な組織障害効果を再現性よく発現させることに成功した。また、ナノ液滴と超音波を併用した治療をしたマウス皮下移植腫瘍は、3週間腫瘍再増殖が抑えられ、またコントロール群に対して約1/20の相対腫瘍体積にとどまり、顕著な抗腫瘍効果を表した。これらの結果は、相変化造影治療のコンセプトを実証するものであり、今後実用化に向けて更なる安全性検証などを視野に入れ前臨床試験へと臨むために十分な知見を得ることができた。
英文要約This project aims to establish the basis of a novel tumor diagnosis-therapy integrated system consisting of nano-particle's contrast agent delivery systems and ultrasoninc pulse sequences optimized for the diagnosis and therapy. The nano-particle systems can induce their phase change from liquid to gas upon the ultrasonic pulse irradiation. This system has a potential to exhibit very high therapeutic effectiveness against solid tumors owing to its low invasiveness and high predictability of treated regions. Acoustic conditions required for induction of the nano-particles'phase change, and liquid components of the nano-particles for stable and sensitive induction of the phase change in the nano-particles were investigated. Ultrasonic frequencies and wave cycles were first optimized for the phase change in vitro. Accordingly, diagnostic probe suited for transmitting phase-change ultrasound pulse is designed and integrated in the tumor-diagnosis and therapy ultrasound system prototype.
The larger animals were employed to assess validity of the prototype system. The localized damage was successfully induced using rabbit kidney while no damage was observed on tissue existing in foreground of focus. Furthermore, anti-tumor effect was apparent on tumor-bearing mice where the tumor growth was suppressed for at least three weeks after the treatment and the tumor volume remained one twentieth of the control group. The above results sufficiently prove efficacy and validity of the diagnostic and therapeutic integrated ultrasound system using phase-change nano droplets and support our next step into pre-clinical trials.
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