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» 2020年05月27日 15時00分 公開

医療技術ニュース:生体接触型医療機器のコーティング材料を簡便に評価できる手法を開発

理化学研究所は、医療機器への細胞付着や血栓形成を防止するポリマーコーティング材料について、同材料の水和挙動を容易に評価できる手法を開発した。医療機器のコーティングの性能評価に役立つことが期待される。

[MONOist]

 理化学研究所(理研)は2020年5月13日、医療材料として使用されるポリマーコーティングの水和挙動を容易に評価できる手法を開発したと発表した。同研究所と大阪府立大学、近畿大学、北川鉄工所の共同研究グループによる研究成果だ。

キャプション 研究の概要 出典:理化学研究所

 人工心肺やステントなどの生体接触型医療機器の表面にタンパク質などが付着すると、それがきっかけとなって機器表面に細胞が接着したり、血管中に血栓が形成されたりすることがある。タンパク質の機器への付着を防止するために開発されたポリマーコーティング材料は、ポリマーの水和により機能を発揮するが、これまで水和を簡単に評価するのは難しかった。

 研究グループは、親水性の評価からポリマーコーティング材料の水和を理解することにした。親水性の評価には、理研と北川鉄工所が以前開発した空気噴射液体排除法(AILE法)を用いた。AILE法では、湿潤状態の親和性を評価できる。

キャプション 空気噴射液体排除法による物体表面の親和性評価 出典:理化学研究所

 実際の医療機器で使用することを踏まえて、分子の疎水性部分が短いPMBと長いPMDでコーティングしたPETフィルムを用意し、この2種のフィルムについて、AILE法および乾燥状態の評価が可能なPre-jetted AILE法で、ポリマーコーティングの親水性を評価した。

 その結果、PMBとPMDいずれも乾燥状態から湿潤状態に移行すると親水性が高まり、液体に漬けた(湿潤状態)時間が長くなると親水性が徐々に低下することが明らかとなった。

キャプション ポリマーコーティングされたPET製フィルムの液体排除領域の大きさの変化 出典:理化学研究所

 次に、ポリマーコーティングされたPETフィルム表面の観察とポリマーコーティング膜厚の計測を実施した。乾燥状態から湿潤状態に移行したときの表面の粗さは、PMBでは変化は見られなかったが、PMDは親水性部分と疎水性部分の位置関係が変化する「再配列」現象が起こり約1.8倍になった。膜厚については、PMBとPMDともに乾燥状態から湿潤状態になると、水を吸収して膨潤していた。

キャプション ポリマーコーティングPET製フィルムの微視的観察 出典:理化学研究所

 湿潤状態に移行した際、表面が粗くなったPMDでは、疎水性領域が部分的に出現することから、タンパク質の吸着、細胞接着の誘導が起こりやすくなる。PMBの表面はタンパク質よりも水になじみやすい親水性となるので、PMDより細胞が接着しにくいことが実証された。

キャプション ポリマーコーティング膜の水和挙動 出典:理化学研究所

 今回の研究成果は、医療材料や機器のコーティングに関する性能評価や製品の品質管理に役立つことが期待される。

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