JP7629608B2 - X-ray opaque microgel fiber - Google Patents
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Description
本発明は、ハイドロゲルからなり、X線不透過物質を含むマイクロファイバに関する。 The present invention relates to a microfiber made of a hydrogel and containing an X-ray opaque material.
ハイドロゲルは水を含む三次元高分子ネットワークで形成されており、高い生体適合性、生分解性を備えている。これらをマイクロ加工することにより、生体内に細胞や薬物を届けるための有効なツール、例えば、マイクロゲルファイバなどを作製することが可能である。薬剤を治療標的部位に正確に送達することは、治療効果の増大のみならず、副作用の軽減にも有効であり、近年、様々なDDS(Drug Delivery System)技術が開発されている。また、生体機能を正常に維持するために必要な組織が機能不全に陥ることにより発症する疾患等の治療には、正常細胞を移植する治療方法も進められている。Hydrogels are formed from three-dimensional polymer networks that contain water, and are highly biocompatible and biodegradable. By micro-processing these, it is possible to create effective tools for delivering cells and drugs into the body, such as microgel fibers. Accurate delivery of drugs to the therapeutic target site is effective not only in increasing the therapeutic effect but also in reducing side effects, and in recent years, various DDS (Drug Delivery System) technologies have been developed. In addition, treatment methods that transplant healthy cells are being developed to treat diseases that develop when tissues necessary for maintaining normal biological functions become dysfunctional.
このような細胞移植治療として、例えば、肝硬変に対して内皮細胞を移植した研究(非特許文献1)や虚血性心疾患に対して骨髄単核細胞を移植した研究など(非特許文献2)が報告されている。このような細胞療法を行うにあたり細胞を体内の所望の位置へ送達するセルデリバリーシステムとして、これまでに、細胞シートに代表されるin vitro 組織移植と細胞懸濁液の注入などの方法が知られている。中でも細胞懸濁液の注入による治療は低侵襲に行うことが可能であるため多くの研究が行われている。従来の、細胞懸濁液注入法においては、注入した細胞が分散し、長期的生着が困難といった問題が存在していたが、この問題を解決する手段として、カテーテルにより注入可能なコア・シェル型のマイクロハイドロゲルファイバ(非特許文献3および特許文献1)が開発された。
このコア・シェル型のマイクロハイドロゲルファイバは、機械的強度に優れており、シリンダ構造やチューブ構造などの3次元構造を構築することも可能である。コア・シェル型のマイクロハイドロゲルファイバのコア部に移植する細胞を封入し、カテーテルなどで移植部位まで細胞を送達すれば、細胞移植が可能である。また、コア部に生理活性物質を分泌する細胞を封入することで、治療部位において、サイトカインなどを放出させることもできる。
As such cell transplantation therapy, for example, a study on transplanting endothelial cells for liver cirrhosis (Non-Patent Document 1) and a study on transplanting bone marrow mononuclear cells for ischemic heart disease (Non-Patent Document 2) have been reported. In performing such cell therapy, in vitro tissue transplantation represented by cell sheets and cell suspension injection have been known as cell delivery systems that deliver cells to a desired location in the body. Among them, many studies have been conducted on cell suspension injection therapy, since it can be performed minimally invasively. In the conventional cell suspension injection method, there was a problem that the injected cells were dispersed and long-term engraftment was difficult. As a means to solve this problem, a core-shell type microhydrogel fiber that can be injected by a catheter (Non-Patent Document 3 and Patent Document 1) was developed.
This core-shell type microhydrogel fiber has excellent mechanical strength, and it is possible to construct three-dimensional structures such as a cylinder structure or a tube structure. Cell transplantation is possible by encapsulating cells to be transplanted in the core of the core-shell type microhydrogel fiber and delivering the cells to the transplant site using a catheter or the like. In addition, by encapsulating cells that secrete physiologically active substances in the core, it is possible to release cytokines and the like at the treatment site.
このようにコア・シェル型マイクロハイドロゲルファイバは細胞の移植治療などに効果を発揮する。しかし、ハイドロゲルファイバは、一定の構造を持たない形状であるため、目的の部位に送達できたことを確認する必要があるところ、ファイバを可視化する手段がなく、治療上の安全を担保するためにも、ファイバの可視化手段の開発が待たれている。 In this way, core-shell type microhydrogel fibers are effective in cell transplantation therapy. However, because hydrogel fibers have no fixed structure, it is necessary to confirm that they have been delivered to the desired site, but there is no way to visualize the fiber. Therefore, in order to ensure the safety of treatment, the development of a way to visualize the fiber is awaited.
上記事情に鑑み、本発明は、可視化可能なマイクロファイバの提供を解決課題とする。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a visualized microfiber.
本発明者らは、上記課題を解決するために、シェル部にX線不透過物質を封入したコア・シェル型マイクロファイバを作製(図1左)し、カテーテルを用いて動脈に留置したところ、当該マイクロファイバの形状が明瞭に造影されることを確認した(図1右)。In order to solve the above problems, the inventors created a core-shell microfiber with an X-ray-opaque substance encapsulated in the shell (Figure 1, left). When the microfiber was placed in an artery using a catheter, it was confirmed that the shape of the microfiber was clearly visualized (Figure 1, right).
すなわち、本発明は、以下の(1)~(4)である。
(1)ハイドロゲルからなるマイクロファイバであって、X線不透過物質を含有するマイクロファイバ。
(2)前記マイクロファイバがシェル部およびコア部を備えることを特徴とする、上記(1)に記載のマイクロファイバ。
(3)前記X線不透過物質がシェル部に含まれることを特徴とする上記(2)に記載のマイクロファイバ。
(4)X線不透過物質が、ジルコニア、タングステン、チタン、ヨウ素、アルミニウム、銅、スズ、金、パラジウムおよびルテニウムからなる群から選択される1または複数であることを特徴とする上記(1)ないし(3)のいずれかに記載のマイクロファイバ。
なお、本明細書において「~」の符号は、その左右の値を含む数値範囲を示す。
That is, the present invention relates to the following (1) to (4).
(1) A microfiber made of a hydrogel and containing an X-ray opaque substance.
(2) The microfiber according to (1) above, characterized in that the microfiber has a shell portion and a core portion.
(3) The microfiber according to (2) above, characterized in that the X-ray opaque material is contained in the shell portion.
(4) The microfiber according to any one of (1) to (3) above, characterized in that the X-ray opaque substance is one or more selected from the group consisting of zirconia, tungsten, titanium, iodine, aluminum, copper, tin, gold, palladium and ruthenium.
In this specification, the symbol "to" indicates a numerical range including both the values on either side of it.
本発明により、可視化可能なマイクロファイバが提供される。当該マイクロファイバは、生体内における留置位置を容易に確認することが可能である。The present invention provides a visualized microfiber, the placement of which can be easily confirmed in vivo.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
本発明の実施形態は、ハイドロゲルからなるマイクロファイバであって、X線不透過物質を含有するマイクロファイバである。
本発明の実施形態にかかるマイクロファイバはX線不透過物質を含有し、X線造影によって可視化できることを特徴とする。本実施形態で使用可能なX線不透過物質であるかどうかは、質量吸収係数によって評価することができる。質量吸収係数が大きいほど、X線不透過性は高い。例えば、好適なX線不透過物質として、ジルコニウムを含むジルコニア(二酸化ジルコニア、ZrO2)、タングステン(W)、チタン(Ti)、ヨウ素(I)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、スズ(Sn)、金(Au)、パラジウム(Pd)およびルテニウム(Ru)などを挙げることができる。ここで、1KeVの電子線を照射した場合のジルコニア、タングステンおよびチタンの質量吸収係数は、各々、4210 cm2/g、3683 cm2/g、5869 cm2/gである。特に限定はしないが、本実施形態におけるX線不透過物質の質量吸収係数は、1KeVの電子線を照射した場合に、例えば、1000 cm2/g以上、好ましくは、2000 cm2/g以上、より好ましくは、3000 cm2/g以上である。X線質量吸収係数の詳細については、例えば、正藤和男 日本金属学会誌 38巻(1974)2号などを参照のこと。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.
An embodiment of the present invention is a microfiber made of a hydrogel, the microfiber containing a radiopaque material.
The microfiber according to the embodiment of the present invention is characterized in that it contains a radiopaque material and can be visualized by X-ray imaging. Whether or not a material is radiopaque in the present embodiment can be evaluated by its mass absorption coefficient. The larger the mass absorption coefficient, the higher the radiopaqueness. For example, suitable radiopaque materials include zirconia (zirconia dioxide, ZrO 2 ) containing zirconium, tungsten (W), titanium (Ti), iodine (I), aluminum (Al), copper (Cu), tin (Sn), gold (Au), palladium (Pd), and ruthenium (Ru). Here, the mass absorption coefficients of zirconia, tungsten, and titanium when irradiated with an electron beam of 1 KeV are 4210 cm 2 /g, 3683 cm 2 /g, and 5869 cm 2 /g, respectively. Although not particularly limited, the mass absorption coefficient of the X-ray opaque material in this embodiment is, for example, 1000 cm2 /g or more, preferably 2000 cm2 /g or more, and more preferably 3000 cm2 /g or more when irradiated with an electron beam of 1 KeV. For details of the X-ray mass absorption coefficient, see, for example, Masato Kazuo, Journal of the Japan Institute of Metals, Vol. 38 (1974) No. 2, etc.
マイクロファイバに含まれるX線不透過物質の形状は、当該マイクロファイバが造影できるような形状であれば、特に限定されず、例えば、粒子状、粉状、平板状、紐状、繊維状、多孔状および液体状などを挙げることができる。X線不透過物質の大きさは、作製するマイクロファイバの外径に依存し、当業者において、容易に選択することができる。また、X線不透過物質の大きさの評価は、当業者であれば容易に実施することができ、例えば、顕微鏡下にて計測することができる。
マイクロファイバに含まれるX線不透過物質の量は、当該マイクロファイバの形状や機能に支障を来さず、可視化可能な程度に明瞭に造影される程度の量であればよく、当業者であれば、予備的な実験等を実施することで決定することができる。X線不透過物質の適当な含有量は、用いる物質によって異なるが、例えば、ジルコニア粒子を使用する場合には、マイクロファイバを構成するハイドロゲルに対して、20%(w/w)~70%(w/w)程度、好ましくは30%(w/w)~65%(w/w)程度、より好ましくは50%(w/w)~60%(w/w)程度である。ジルコニア粒子の量が20%(w/w)以上であることで、優れたX線視認性を実現することができ、70%(w/w)以下であることで、血管内などにマイクロゲルファイバを送達させるための優れた強度を付与することができる。
The shape of the X-ray opaque substance contained in the microfiber is not particularly limited as long as the microfiber can be imaged, and examples thereof include particulate, powder, plate, string, fiber, porous, and liquid. The size of the X-ray opaque substance depends on the outer diameter of the microfiber to be produced, and can be easily selected by those skilled in the art. In addition, the size of the X-ray opaque substance can be easily evaluated by those skilled in the art, and can be measured, for example, under a microscope.
The amount of the X-ray opaque substance contained in the microfiber may be an amount that does not impair the shape or function of the microfiber and is clearly contrasted to a degree that allows visualization, and can be determined by a person skilled in the art by carrying out a preliminary experiment or the like. The appropriate content of the X-ray opaque substance varies depending on the substance used, but for example, when zirconia particles are used, the content is about 20% (w/w) to 70% (w/w), preferably about 30% (w/w) to 65% (w/w), and more preferably about 50% (w/w) to 60% (w/w) with respect to the hydrogel that constitutes the microfiber. When the amount of zirconia particles is 20% (w/w) or more, excellent X-ray visibility can be achieved, and when the amount is 70% (w/w) or less, excellent strength can be imparted for delivering the microgel fiber into a blood vessel or the like.
本実施形態のマイクロファイバの形状は、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択可能である。例えば、マイクロファイバは繊維状の形状を有し、その断面形状につき、例えば、円形、楕円形、四角や五角などの多角形など、いずれの形状でもよい。その外径も、例えば血管内に送達させるためには、10μm~1000μm程度であればよい。また、長さについても、特に限定されず、100 nm~3000μmであってもよい。
本実施形態の「ハイドロゲルからなるマイクロファイバ」において、基材として使用されるハイドロゲルの種類は特に限定されず、例えば、コラーゲンゲル、キトサンゲル、ゼラチン、ペプチドゲル、フィブリンゲル、アルギン酸ゲル、アガロースゲル、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイドもしくはポリビニルピロリドンなどの水溶性ポリマーに紫外線などを照射することで形成されるハイドゲルの他、超分子ヒドロゲル(例えば、Dojin News, 118, pp.1-17 2006を参照のこと)などであってもよい。また、本実施形態のハイドロゲルには、水性有機溶媒、例えば、エタノール、アセトン、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジメチルスルホキシドなどが含まれていてもよく、ハイドロゲルの強度を高めるような物質(例えば、架橋剤など)が含まれていてもよい。
さらに、本実施形態のマイクロファイバには、生体由来の物質、例えば、細胞、タンパク質、脂質、糖、核酸などが含まれていてもよい。
The shape of the microfiber of this embodiment is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the application. For example, the microfiber has a fibrous shape, and the cross-sectional shape may be any shape, such as a circle, an ellipse, or a polygon such as a square or a pentagon. The outer diameter may be about 10 μm to 1000 μm for delivery into a blood vessel. The length is also not particularly limited and may be 100 nm to 3000 μm.
In the "microfiber made of hydrogel" of this embodiment, the type of hydrogel used as the substrate is not particularly limited, and may be, for example, a hydrogel formed by irradiating a water-soluble polymer such as collagen gel, chitosan gel, gelatin, peptide gel, fibrin gel, alginic acid gel, agarose gel, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, or polyvinylpyrrolidone with ultraviolet light, or a supramolecular hydrogel (see, for example, Dojin News, 118, pp.1-17 2006). The hydrogel of this embodiment may contain an aqueous organic solvent such as ethanol, acetone, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, dimethyl sulfoxide, or a substance that increases the strength of the hydrogel (for example, a crosslinking agent).
Furthermore, the microfiber of this embodiment may contain biological substances such as cells, proteins, lipids, sugars, and nucleic acids.
本実施形態にかかるハイドロゲルからなるマイクロファイバは、複数種のハイドロゲルからなる多重構造を有していてもよい。さらに、本実施形態にかかるマイクロファイバは、外側に他のハイドロゲルからなる層を備えることで、シェル部(外側のハイドロゲル)とコア部(内側のハイドロゲル)を備える構造を有していてもよい(以下「本実施形態のコア・シェル型マイクロファイバ」とも記載する)。例えば、図1の左図において、「アルギン酸バリウムゲル+ジルコニア粒子」の部分がシェル部で、「細胞+コラーゲン」の部分がコア部に相当する。シェル部およびコア部を構成するハイドロゲルは、互いに異なる種類のハイドロゲルからなるものであっても、または、同種のハイドロゲルの場合、互いに濃度もしくは強度の異なるハイドロゲルからなるものであってもよい。ここで、「強度が異なる」とは、シェル部を構成するハイドロゲルと、コア部を構成するハイドロゲルの機械的強度が異なることを意味する。本実施形態のコア・シェル型マイクロファイバを構成するハイドロゲルのシェル部の基材としては、例えば、コア部がコラーゲンゲル、キトサンゲル、ゼラチンゲルまたはポリビニルアルコールハイドロゲルなどの場合、これらのハイドロゲルと種類、強度の異なる、例えば、アルギン酸ゲル、アガロースゲルなどを例示することができる。あるいは、シェル部およびコア部が同種のハイドロゲル、例えば、アルギン酸ゲルの場合には、シェル部とコア部でアルギン酸の濃度が異なっていてもよい。The microfiber made of the hydrogel according to this embodiment may have a multi-layer structure made of multiple types of hydrogels. Furthermore, the microfiber according to this embodiment may have a structure with a shell part (outer hydrogel) and a core part (inner hydrogel) by providing a layer made of another hydrogel on the outside (hereinafter also described as "core-shell type microfiber of this embodiment"). For example, in the left diagram of FIG. 1, the part "barium alginate gel + zirconia particles" corresponds to the shell part, and the part "cells + collagen" corresponds to the core part. The hydrogels constituting the shell part and the core part may be made of different types of hydrogels, or, in the case of the same type of hydrogel, may be made of hydrogels with different concentrations or strengths. Here, "different strengths" means that the mechanical strengths of the hydrogel constituting the shell part and the hydrogel constituting the core part are different. Examples of the base material of the shell part of the hydrogel constituting the core-shell microfiber of this embodiment include, for example, when the core part is collagen gel, chitosan gel, gelatin gel, polyvinyl alcohol hydrogel, etc., a gel of a different type and strength from these hydrogels, such as alginate gel, agarose gel, etc. Alternatively, when the shell part and the core part are the same type of hydrogel, such as alginate gel, the concentration of alginate may be different between the shell part and the core part.
本実施形態のマイクロファイバがコア・シェル型マイクロファイバの場合、X線不透過物質は、使用目的に応じて、コア部、シェル部いずれに含まれていてもよい。生体内に留置したマイクロファイバが目的の部位に送達されたことを主に確認する場合には、シェル部にのみX線不透過物質を含有させ、留置位置の確認後、シェル部を後述の方法で除去してもよい。あるいは、コア部に細胞等を含有させて生体内の所望の位置に留置し、引き続き細胞の動態をトレースする場合には、コア部にX線不透過物質を含有させてもよい。When the microfiber of this embodiment is a core-shell type microfiber, the radiopaque substance may be contained in either the core portion or the shell portion depending on the purpose of use. When the main purpose is to confirm that the microfiber placed in the living body has been delivered to the desired site, the radiopaque substance may be contained only in the shell portion, and after the placement position is confirmed, the shell portion may be removed by the method described below. Alternatively, when cells or the like are contained in the core portion and placed in the desired position in the living body, and the dynamics of the cells are subsequently traced, the radiopaque substance may be contained in the core portion.
本実施形態のマイクロファイバは、マイクロ流体デバイスなどを使用して、作製することができる。例えば、コア・シェル型マイクロファイバの作製においては、二重同軸マイクロ流体装置(図2または非特許文献3などを参照のこと)を用いることができる。例えば、シェル部がアルギン酸ゲルからなり、コア部が細胞を含むコラーゲンゲルからなるマイクロファイバを作製する場合、図2を例に説明すると、X線不透過物質(例えば、ジルコニア粒子)を含むアルギン酸塩を2(丸2)に、コラーゲン溶液を1(丸1)に注入し、図に示すように同軸となるように射出する。アルギン酸塩をゲル化させるための架橋剤(例えば、カルシウム塩やバリウム塩などの2価金属イオン)を含む水溶液を3(丸3)に注入して射出すると、架橋剤を含む水溶液にアルギン酸塩が導入されてゲル化する。コア部のコラーゲンは適温(例えば、37℃程度)に加温することでゲル化させることができる。The microfiber of this embodiment can be produced using a microfluidic device or the like. For example, in the production of a core-shell type microfiber, a double coaxial microfluidic device (see FIG. 2 or Non-Patent Document 3, etc.) can be used. For example, in the case of producing a microfiber in which the shell part is made of alginate gel and the core part is made of collagen gel containing cells, as shown in FIG. 2, an alginate containing an X-ray opaque substance (e.g., zirconia particles) is injected into 2 (circle 2) and a collagen solution is injected into 1 (circle 1), and then ejected so as to be coaxial as shown in the figure. When an aqueous solution containing a crosslinking agent (e.g., divalent metal ions such as calcium salts and barium salts) for gelling the alginate is injected into 3 (circle 3) and ejected, the alginate is introduced into the aqueous solution containing the crosslinking agent and gelled. The collagen in the core part can be gelled by heating to an appropriate temperature (e.g., about 37°C).
本実施形態にかかるマイクロファイバを作製する場合、ハイドロゲルを調製するための溶液(例えば、アルギン酸塩水溶液、コラーゲン溶液など)を射出する速度は、所望の形状に制御する点から、例えば、マイクロ流体デバイスの口径が40μm~3 mm程度の場合、5μL~600μL/min程度であってもよい。また、ゲル化させるための溶液(例えば、2価金属イオンを含む水溶液など)の射出速度は、例えば、1~10 mL/min程度であってもよい。When producing the microfiber according to this embodiment, the speed at which the solution for preparing the hydrogel (e.g., an alginate solution, a collagen solution, etc.) is injected may be, for example, about 5 μL to 600 μL/min when the diameter of the microfluidic device is about 40 μm to 3 mm, in order to control the shape as desired. The speed at which the solution for gelation (e.g., an aqueous solution containing a divalent metal ion, etc.) is injected may be, for example, about 1 to 10 mL/min.
本実施形態にかかるマイクロファイバは、作製後、必要に応じて、シェル部またはコア部のハイドロゲルを除去し、シェル部のみまたはコア部のみとすることが可能である。ハイドロゲルの除去は、例えば、ゲル構造を破壊する物質を当該ハイドロゲルに接触させることで実施することができる。例えば、アルギン酸塩からなるハイドロゲルの場合には、ゲル化させるための架橋剤である2価金属イオンを除去するためのキレート剤を適宜の濃度でハイドロゲルに接触させることで当該ハイドロゲルの除去が可能である。After the microfiber according to this embodiment is produced, the hydrogel in the shell or core portion can be removed as necessary, leaving only the shell or core portion. The hydrogel can be removed, for example, by contacting the hydrogel with a substance that destroys the gel structure. For example, in the case of a hydrogel made of alginate, the hydrogel can be removed by contacting the hydrogel with a chelating agent at an appropriate concentration to remove the divalent metal ions that serve as crosslinking agents for gelation.
本実施形態にかかるマイクロファイバ、特にコア・シェル型のマイクロファイバは強度に優れており、撚糸構造、織布構造、らせん構造、チューブ構造などの3次元構造を構築するために使用することができる。3次元構造の調製方法は、非特許文献3などを参照のこと。The microfibers according to this embodiment, particularly the core-shell type microfibers, have excellent strength and can be used to construct three-dimensional structures such as twisted yarn structures, woven fabric structures, helical structures, and tube structures. For the preparation method of the three-dimensional structures, see Non-Patent Document 3, etc.
用途
1.細胞治療用のDelivery System
本実施形態のマイクロゲルファイバは、例えば、細胞治療用のDelivery Systemとして使用することができる。具体的には、マイクロファイバ内(特に、コア部)に細胞等を含有させて、カテーテルなどで移植部位まで細胞を送達し、細胞移植を行うことができる。また、マイクロファイバ内(特に、コア部)に生理活性物質を分泌する細胞を封入することで、治療部位において、サイトカインなどを放出させることもできる。
Application 1. Delivery system for cell therapy
The microgel fiber of this embodiment can be used, for example, as a delivery system for cell therapy. Specifically, cells or the like can be contained in the microfiber (particularly in the core portion) and delivered to a transplantation site by a catheter or the like to perform cell transplantation. In addition, cells that secrete physiologically active substances can be encapsulated in the microfiber (particularly in the core portion) to release cytokines or the like at the treatment site.
2.造影剤としての使用
通常、造影剤はX線不透過物質を含む液状物質である。造影剤を血管内に注入した状態で、デジタルサブトラクション血管造影(DSA)撮影することにより、取得した画像群を積算して、血管造影画像を得ることができる。
ここで、本実施形態のマイクロファイバは、上記X線撮影のみならず、デジタルサブトラクション血管造影(DSA)機能を併用することにより、造影剤と同様の機能を奏することができる。具体的には、本実施形態のマイクロファイバを、従来の造影剤と同様に血管内を血流に任せて移動させ、或いは意図的に血管内を移動させ得る。この状態でDSA撮影を行うことで、造影剤使用時と同様、血管分岐画像が得られる。
血管内治療手技の大半は血管の分岐を確認し、目的血管にカニュレーションすることであり、血管の分岐位置を確認するために造影剤を使用している。この手技において本実施形態のマイクロファイバを使用すれば、DSA撮影の時のみマイクロファイバを血管内に挿入し、撮影終了直後には血管内から体外に回収できるため、造影剤使用量を削減し、造影剤の身体的負担(造影剤腎症や造影剤アレルギーなど造影剤関連疾患のおそれ)を回避できる。
2. Use as a contrast agent A contrast agent is usually a liquid substance that contains an X-ray opaque material. By injecting a contrast agent into a blood vessel and taking a digital subtraction angiogram (DSA) image, an angiographic image can be obtained by accumulating the acquired images.
Here, the microfiber of this embodiment can function similarly to a contrast agent by using not only the above-mentioned X-ray imaging but also a digital subtraction angiography (DSA) function in combination. Specifically, the microfiber of this embodiment can be moved within a blood vessel by relying on the blood flow like a conventional contrast agent, or can be moved within a blood vessel intentionally. By performing DSA imaging in this state, a blood vessel branching image can be obtained like when a contrast agent is used.
In most endovascular treatment procedures, the branching of blood vessels is identified and the target blood vessel is cannulated, and contrast media is used to identify the branching position of the blood vessel. If the microfiber of this embodiment is used in this procedure, the microfiber is inserted into the blood vessel only during DSA imaging, and can be removed from the blood vessel to the outside of the body immediately after imaging is completed, reducing the amount of contrast media used and avoiding the physical burden of contrast media (risk of contrast media-related diseases such as contrast media nephropathy and contrast media allergy).
3.塞栓物質としての用途
本実施形態のマイクロファイバは、血管内に留置することにより、血流を遮断する塞栓物質としての用途も合わせ持つ。例えば、以下の疾患モデルの作製に使用できる。
3-1.腎不全モデル
ラットなどの実験動物の尾動脈を穿刺のみで血管内治療手技を応用し、腎動脈を選択的にカニュレーションすることにより、腎動脈に本実施形態のマイクロファイバを留置し腎不全モデルの作製が可能である。
3-2.脳梗塞モデル
上記3-1.の腎不全モデルと同様に、ラットなどの実験動物の尾動脈を穿刺し、X線透視ガイド下にカテーテルを誘導し、本実施形態のマイクロファイバを塞栓物質として血管内に留置することにより、中大脳動脈選択的閉塞脳梗塞モデルの作製が可能である。
以上、上記3-1および3-2に例示したように、血管内治療手技でカニュレーションできる血管、あるいは、直達可能な血管であれば、いずれの臓器へのアプローチも可能である。従って、本実施形態のマイクロファイバは各種癌疾患・炎症性疾患に対する塞栓療法としての用途にも使用できる。
3. Use as an embolic material The microfiber of the present embodiment can also be used as an embolic material that blocks blood flow by being placed in a blood vessel. For example, it can be used to create the following disease models.
Renal failure model By applying an intravascular treatment technique by simply puncturing the tail artery of an experimental animal such as a rat and selectively cannulating the renal artery, the microfiber of this embodiment can be placed in the renal artery to create a renal failure model.
3-2. Cerebral infarction model As in the renal failure model in 3-1 above, a selective middle cerebral artery occlusion cerebral infarction model can be produced by puncturing the tail artery of an experimental animal such as a rat, guiding a catheter under X-ray fluoroscopy guidance, and placing the microfiber of this embodiment as an embolic substance in the blood vessel.
As described above in 3-1 and 3-2, any organ can be approached as long as the blood vessel can be cannulated by an intravascular treatment technique or can be directly reached. Therefore, the microfiber of this embodiment can also be used for embolization therapy for various cancers and inflammatory diseases.
本明細書が英語に翻訳されて、単数形の「a」、「an」および「the」の単語が含まれる場合、文脈から明らかにそうでないことが示されていない限り、単数のみならず複数のものも含むものとする。
以下に実施例を示すが、本実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
Where this specification is translated into English and contains the singular words "a,""an," and "the," these are intended to include the plural as well as the singular, unless the context clearly indicates otherwise.
The following examples are given, but are not intended to limit the scope of the present invention.
1.方法
1-1.デバイスの作製
マイクロファイバ作製に用いたマイクロ流体デバイスを図2に示す。断面が正方形のガラス管と、断面が円形かつ先端の内径が約300μmに加工されたガラス管を3Dプリンタで作製したコネクタを用いて組み合わせ、接着剤でスライドガラス上に固定した。
1. Method 1-1. Device fabrication The microfluidic device used to fabricate the microfiber is shown in Figure 2. A glass tube with a square cross section and a glass tube with a circular cross section and an inner diameter of about 300 μm at the tip were combined using a connector fabricated with a 3D printer and fixed onto a glass slide with adhesive.
1-2.NIH/3T3 細胞含有ファイバ作製
マイクロファイバのシェル部に用いる試薬として純水に溶かした 2.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液を調製し、アルギン酸ナトリウムをゲル化させる架橋剤として100 mMの塩化バリウム溶液を調製した。その際、浸透圧の調整のため塩化バリウム溶液にスクロースを全体の3%(w/w)となるように加えた。コア部には、NIH/3T3細胞を4 mg/mL 再構成コラーゲン溶液で細胞濃度が1×108 cells/mLになるよう懸濁した溶液を用いた。調製した各溶液を、シリンジに充填し、シリンジポンプに取り付け、作製したデバイスとそれぞれのシリンジをテフロン(登録商標)チューブで接続した。各溶液を145 mM 塩化ナトリウム溶液に射出し、細胞ファイバを作製した。この際、コア部の流量をQcore、シェル部の流量をQshell、架橋剤の流量をQsheathとし、Qcoreを30μL/min、Qshellを170μL/min、Qsheathを2000μL/minとした。作製したファイバを37℃、CO2 5vol%のインキュベータ内で培養し、3日に1度、培地交換を行った。
1-2. Preparation of NIH/3T3 cell-containing fiber A 2.5% (w/w) sodium alginate solution dissolved in pure water was prepared as a reagent for the shell of the microfiber, and a 100 mM barium chloride solution was prepared as a crosslinking agent for gelling sodium alginate. At that time, sucrose was added to the barium chloride solution to make it 3% (w/w) of the total in order to adjust the osmotic pressure. For the core, a solution in which NIH/3T3 cells were suspended in a 4 mg/mL reconstituted collagen solution to a cell concentration of 1 x 10 8 cells/mL was used. Each of the prepared solutions was filled into a syringe and attached to a syringe pump, and the prepared device and each syringe were connected with a Teflon (registered trademark) tube. Each solution was injected into a 145 mM sodium chloride solution to prepare a cell fiber. The flow rates of the core, shell, and cross-linking agent were set to Qcore, Qshell, and Qsheath, respectively, at 30 μL/min, 170 μL/min, and 2000 μL/min. The fabricated fibers were cultured in an incubator at 37°C and 5 vol% CO2 , and the medium was replaced once every three days.
1-3.ジルコニア粒子含有マイクロファイバおよびタングステン粒子含有マイクロファイバの作製
マイクロファイバのシェル部に用いる試薬として2.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液にφ30μmのジルコニア粒子を20%(w/w)、30%(w/w)、40%(w/w)、50%(w/w)および60%(w/w)の各濃度で、またはφ1μmのタングステン粒子を60%(w/w)の濃度で加えボルテックスミキサーを用いて攪拌した溶液を、コア部に用いる試薬として1.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液を、架橋剤に用いる試薬として100 mMの塩化バリウム溶液をそれぞれ調製した。各溶液をシリンジに充填した後シリンジポンプに設置し、作製したマイクロ流体デバイスと各シリンジをチューブで接続した。その際ジルコニア粒子の沈殿を防ぐため2.5%アルギン酸ナトリウム溶液に含まれるジルコニア粒子を直前にホモジナイザーで攪拌した。コア部の流量をQcore、シェル部の流量をQshell、架橋剤の流量をQsheathとして、Qcoreを30μL/min、Qshellを170μL/min、Qsheathを2000 μL/minに固定し、マイクロファイバを作製した。作製したジルコニア含有マイクロファイバをリン酸緩衝生理食塩水に浸したのち、シリンジに吸い取りカテーテルを通して射出し、剪断力に耐えうるか確認した。
1-3. Preparation of zirconia particle-containing microfiber and tungsten particle-containing microfiber As a reagent for the shell of the microfiber, 2.5% (w/w) sodium alginate solution was added with φ30μm zirconia particles at concentrations of 20% (w/w), 30% (w/w), 40% (w/w), 50% (w/w) and 60% (w/w) or φ1μm tungsten particles at a concentration of 60% (w/w) and stirred using a vortex mixer, 1.5% (w/w) sodium alginate solution was prepared as a reagent for the core, and 100 mM barium chloride solution was prepared as a reagent for the crosslinking agent. Each solution was filled into a syringe and then placed on a syringe pump, and the prepared microfluidic device and each syringe were connected with a tube. In order to prevent the precipitation of the zirconia particles, the zirconia particles contained in the 2.5% sodium alginate solution were stirred with a homogenizer immediately before. The flow rate of the core part was Qcore, the flow rate of the shell part was Qshell, and the flow rate of the crosslinker was Qsheath. The flow rate of the Qcore was fixed at 30 μL/min, the Qshell at 170 μL/min, and the Qsheath at 2000 μL/min to prepare the microfiber. The prepared zirconia-containing microfiber was immersed in phosphate buffered saline, then sucked into a syringe and ejected through a catheter to check whether it could withstand shear force.
1-4.チタン粉末含有マイクロファイバの作製
マイクロファイバのシェル部に用いる試薬として2.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液に325meshのチタン粉末を38%(w/w)の濃度で加えボルテックスミキサーを用いて攪拌した溶液を、コア部に用いる試薬として1.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液を、架橋剤に用いる試薬として100 mMの塩化バリウム溶液をそれぞれ調製した。各溶液をシリンジに充填した後シリンジポンプに設置し、作製したマイクロ流体デバイスと各シリンジをチューブで接続した。その際チタン粉末の沈殿を防ぐため2.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液に含まれるチタン粉末を直前にホモジナイザーで攪拌した。コア部の流量をQcore、シェル部の流量をQshell、架橋剤の流量をQsheathとして、Qcoreを15μL/min、Qshellを85μL/min、Qsheathを2000 μL/minに固定し、マイクロファイバを作製した。
1-4. Preparation of titanium powder-containing microfibers As a reagent for the shell part of the microfiber, 325 mesh titanium powder was added to 2.5% (w/w) sodium alginate solution at a concentration of 38% (w/w) and stirred using a vortex mixer. As a reagent for the core part, 1.5% (w/w) sodium alginate solution was prepared, and as a reagent for the crosslinking agent, 100 mM barium chloride solution was prepared. Each solution was filled into a syringe and then placed on a syringe pump, and the prepared microfluidic device and each syringe were connected with a tube. In order to prevent the precipitation of titanium powder, the titanium powder contained in the 2.5% (w/w) sodium alginate solution was stirred with a homogenizer immediately before. The flow rate of the core part was Qcore, the flow rate of the shell part was Qshell, and the flow rate of the crosslinking agent was Qsheath. The microfibers were prepared by fixing Qcore at 15 μL/min, Qshell at 85 μL/min, and Qsheath at 2000 μL/min.
1-5.マイクロファイバのX線撮影
作製したジルコニア含有率20%(w/w)、30%(w/w) 、40%(w/w)および50%(w/w)のマイクロファイバ、タングステン含有率60%(w/w)のマイクロファイバ、およびチタン含有率38%(w/w)のマイクロファイバを、それぞれ遠沈管またはディッシュに移し、X線造影装置(Artis zee、Siemens Healthineers)により造影できるかを確かめた。さらに、作製したジルコニア含有率60%(w/w)のマイクロファイバを、カテーテルを用いてラットの腎動脈へ送達し、X線撮影可能かどうか確かめた。撮影は、デジタルサブトラクション血管造影法(DSA:Digital Subtraction Angiography)で行った。撮影条件は、管電圧値を60~70 kV、管電流値を100~200 mA、X線照射時間を2~30 s、撮影フレーム数を15~225とした。
1-5. X-ray photography of microfiber
The prepared microfibers with zirconia contents of 20% (w/w), 30% (w/w), 40% (w/w), and 50% (w/w), tungsten content of 60% (w/w), and titanium content of 38% (w/w) were transferred to centrifuge tubes or dishes, respectively, and it was confirmed whether they could be imaged by an X-ray imaging device (Artis zee, Siemens Healthineers). Furthermore, the prepared microfiber with zirconia content of 60% (w/w) was delivered to the renal artery of a rat using a catheter, and it was confirmed whether X-ray imaging was possible. The imaging was performed by digital subtraction angiography (DSA). The imaging conditions were tube voltage of 60-70 kV, tube current of 100-200 mA, X-ray exposure time of 2-30 s, and number of frames of imaging of 15-225.
1-6.アルミニウムステップによるX線不透過度評価
作製したファイバを直径100 mmディッシュに超純水25 mLとともに移し、そのディッシュの横に厚さが2 mmから16 mmまで2 mmずつ変化するアルミニウムステップ(A1050)を置きX線透視画像を取得した。画像解析ソフトを用い、取得した画像の輝度を計測し、ファイバがアルミニウム何mm相当の輝度かを測り、X線不透過度を評価した。
1-6. Evaluation of X-ray opacity due to aluminum step The fabricated fiber was transferred to a 100 mm diameter dish together with 25 mL of ultrapure water, and an aluminum step (A1050) with a thickness varying from 2 mm to 16 mm in 2 mm increments was placed next to the dish, and an X-ray fluoroscopic image was obtained. Using image analysis software, the brightness of the acquired image was measured to determine how many mm of aluminum the fiber was equivalent to, and the X-ray opacity was evaluated.
1-7.ジルコニア含有ファイバ内の間葉系幹細胞(Mesenchymal Stem Cell:MSC)から放出される血管内皮増殖因子(Vascular Endothelial Growth Factor:VEGF)の測定
1-7-1.MSCおよびジルコニア含有ファイバ作製
マイクロファイバのシェル部に用いる試薬として145 mMの塩化ナトリウム溶液に溶かした2.5%(w/w)アルギン酸ナトリウム溶液に、φ30μmのジルコニア粒子を30%(w/w)の濃度で加えボルテックスミキサーで攪拌した溶液を、アルギン酸ナトリウムをゲル化させる架橋剤として100 mMの塩化バリウム溶液を調製した。その際、浸透圧の調整のため塩化バリウム溶液にスクロースを全体の3%(w/w)となるように加えた。コア部にはヒト由来間葉系幹細胞(MSCs)を4 mg/mL 再構成コラーゲン溶液で細胞濃度が1×108 cells/mLになるよう懸濁した溶液を用いた。調製した各溶液を、シリンジに充填し、シリンジポンプに取り付け、断面が円形かつ先端の内径が約200μmに加工されたガラス管を用いて作製したデバイスとそれぞれのシリンジをテフロン(登録商標)チューブで接続した。各溶液を145 mM 塩化ナトリウム溶液に射出し、ジルコニア含有細胞ファイバを作製した。この際、コア部の流量をQcore、シェル部の流量をQshell、架橋剤の流量をQsheathとし、Qcoreを15μL/min、Qshellを85μL/min、Qsheathを2000μL/minとした。作製したファイバを37℃、CO2 5 vol %のインキュベータ内で培地10 mLに浸して培養し、1日ごとに1.75 mLの培地を採取し、新たな培地を1.75 mL加えて培地交換を行った。採取した培地は-30℃で使用時まで保存した。
1-7. Measurement of Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF) Released from Mesenchymal Stem Cells (MSCs) in Zirconia-Containing Fibers 1-7-1. Preparation of MSCs and Zirconia-Containing Fibers As a reagent for the shell of the microfiber, 30% (w/w) zirconia particles of φ30 μm were added to a 2.5% (w/w) sodium alginate solution dissolved in 145 mM sodium chloride solution, and the solution was stirred with a vortex mixer to prepare a 100 mM barium chloride solution as a crosslinking agent to gel the sodium alginate. At that time, sucrose was added to the barium chloride solution to adjust the osmotic pressure to 3% (w/w) of the total. For the core, a solution of human-derived mesenchymal stem cells (MSCs) suspended in 4 mg/mL reconstituted collagen solution to a cell concentration of 1 × 10 8 cells/mL was used. Each prepared solution was filled into a syringe, attached to a syringe pump, and a device made using a glass tube with a circular cross section and an inner diameter of about 200 μm at the tip was connected to each syringe with a Teflon (registered trademark) tube. Each solution was injected into a 145 mM sodium chloride solution to prepare a zirconia-containing cell fiber. At this time, the flow rate of the core part was Qcore, the flow rate of the shell part was Qshell, and the flow rate of the crosslinker was Qsheath, with Qcore being 15 μL/min, Qshell being 85 μL/min, and Qsheath being 2000 μL/min. The prepared fiber was immersed in 10 mL of medium in an incubator at 37 °C and CO 2 5 vol % and cultured, and 1.75 mL of medium was collected every day and 1.75 mL of new medium was added to replace the medium. The collected medium was stored at -30 °C until use.
1-7-2.MSCから培地中に放出されたVEGF濃度の測定
採取した培地中のVEGF濃度は、Human VEGF Quantikine ELISA Kit(R&D Systems)を用いた、ELISA法により測定した。上記Kitに添付の使用説明書に従い、測定試料を添加したマイクロプレートを準備し、プレートリーダー(Thermo Scientific Multiskan FC、Thermo Fisher Scientific)で測定を行った。
まず、プレートリーダーを次の手順で設定した。450 nm(主波長)および570 nm(副波長)の2波長で吸光度を測定し、主波長の測定値から副波長の測定値を減算した値を計算するように設定した。マルチスキャンFCで検量線を用いた濃度計算を行うために、プレートレイアウトの設定でキャリブレータのウェルに濃度を設定し、検量線を作成する計算方法を4パラメータ・ロジスティックとした。
準備したプレートリーダーにマイクロプレートを取り込み上記の設定で計測を行った。
Measurement of VEGF concentration released from MSCs into the medium The VEGF concentration in the collected medium was measured by ELISA using the Human VEGF Quantikine ELISA Kit (R&D Systems). According to the instructions attached to the kit, a microplate containing the measurement sample was prepared, and measurements were performed using a plate reader (Thermo Scientific Multiskan FC, Thermo Fisher Scientific).
First, the plate reader was set up as follows: absorbance was measured at two wavelengths, 450 nm (main wavelength) and 570 nm (secondary wavelength), and the absorbance was calculated by subtracting the measurement value at the secondary wavelength from the measurement value at the main wavelength. To calculate the concentration using a calibration curve with Multiscan FC, the concentration was set in the calibrator wells in the plate layout settings, and the calculation method for creating the calibration curve was set to four-parameter logistic.
The microplate was loaded into the prepared plate reader and measurements were performed using the above settings.
2. 結果
2-1.アルギン酸バリウムを用いたファイバ状細胞の培養
作製した細胞ファイバのDay 0とDay 5の観察結果を図3に示す。Day 0 においてはコア部に細胞が封入されており、Day 5ではファイバの中心部にファイバ状組織が構築されていることが確認できる。この結果からアルギン酸バリウムゲル内部でNIH/3T3細胞の培養が可能であることが確認された。
2. Results 2-1. Cultivation of fibrous cells using barium alginate Figure 3 shows the observation results of the produced cell fiber on days 0 and 5. It can be seen that cells were encapsulated in the core on day 0, and that a fibrous tissue had been constructed in the center of the fiber on day 5. These results confirmed that it is possible to cultivate NIH/3T3 cells inside barium alginate gel.
2-2.ジルコニア含有マイクロファイバのX線透視
作製したジルコニア含有マイクロファイバの顕微鏡写真を図4左に示す。この結果から、ジルコニア粒子の濃度を増大させると、マイクロファイバの視認性が向上することが確認された。次に、作製したジルコニア含有率20%(w/w)、30%(w/w) 、40%(w/w)および50%(w/w)のマイクロファイバを遠沈管に入れてX線撮影した結果を、図4右に示す。いずれもファイバが重なっている部分に関しては視認性が良好であった。一方ファイバが重なっていない一本だけの部分に着目すると、ジルコニア粒子を50%(w/w)以上の割合で加えることでファイバが明瞭に透視で映ることが確認された。
ジルコニア含有率50%(w/w)のマイクロファイバについて、アルミニウムステップによるX線透視による視認性評価を行った。その結果、アルミニウム3.2 mm相当のX線不透過性を示すことが確認された(図5)。また、約30%(w/w)以上のジルコニア粒子濃度でX線透視にても視認可能であることが分かった。
次に、ラットの腎動脈に送達されたファイバをX線造影した結果を図6に示す。この結果から、ジルコニア粒子を60%(w/w)含有するマイクロファイバは、in vivo環境下でも位置特定が可能なことが確認された。
2-2. X-ray transmission of zirconia-containing microfibers The left side of Figure 4 shows a micrograph of the prepared zirconia-containing microfiber. This result confirmed that increasing the concentration of zirconia particles improved the visibility of the microfiber. Next, the right side of Figure 4 shows the results of X-ray photography of the prepared microfibers with zirconia contents of 20% (w/w), 30% (w/w), 40% (w/w), and 50% (w/w) placed in centrifuge tubes. In all cases, the visibility was good in the overlapping parts of the fibers. On the other hand, when focusing on a single fiber that did not overlap, it was confirmed that the fiber was clearly visible in the transmission by adding zirconia particles at a rate of 50% (w/w) or more.
A microfiber with a zirconia content of 50% (w/w) was evaluated for visibility by X-ray fluoroscopy using an aluminum step. The results confirmed that it exhibited X-ray opacity equivalent to 3.2 mm aluminum (Figure 5). It was also found that zirconia particles with a particle concentration of approximately 30% (w/w) or more were visible through X-ray fluoroscopy.
Next, the results of X-ray imaging of the fiber delivered to the renal artery of a rat are shown in Figure 6. From this result, it was confirmed that the microfiber containing 60% (w/w) zirconia particles can be localized even in an in vivo environment.
2-3.タングステン含有マイクロファイバのX線透視
作製したタングステン含有マイクロファイバのX線造影結果を図7に示す。タングステン含有率60%(w/w)のマイクロファイバは、ジルコニア粒子含有マイクロファイバと同様に、ファイバ1本の部分も明瞭に造影されることが確認された。
2-3. X-ray fluoroscopy of tungsten-containing microfiber The X-ray contrast results of the prepared tungsten-containing microfiber are shown in Figure 7. It was confirmed that the microfiber with a tungsten content of 60% (w/w) was clearly visualized, even for individual fibers, as was the case with the microfiber containing zirconia particles.
2-4.チタン含有マイクロファイバのX線透視
作製したチタン含有マイクロファイバのX線造影結果を図8に示す。チタン含有率38%(w/w)のマイクロファイバは、ジルコニア含有マイクロファイバ、タングステン含有マイクロファイバと同様に、ファイバ部分が明瞭に造影されることが確認された。
2-4. X-ray fluoroscopy of titanium-containing microfiber The X-ray contrast results of the prepared titanium-containing microfiber are shown in Figure 8. It was confirmed that the fiber portion of the microfiber with a titanium content of 38% (w/w) was clearly visible, similar to the zirconia-containing microfiber and tungsten-containing microfiber.
2-5.MSCおよびジルコニア含有ファイバから培地中に放出されたVEGF濃度
作製したMSCおよびジルコニア含有ファイバのDay 1とDay 3の位相差顕微鏡画像を図9に示す。ファイバ内にMSCが封入されたファイバが構築されていることが確認できた。また、ファイバを培養した培地にはMSCから放出されたVEGFが検出され、その濃度は培養時間の経過により、増加する事が確認できた(図10参照)。
2-5. VEGF concentration released into the culture medium from MSC- and zirconia-containing fibers Figure 9 shows phase contrast microscope images of the fabricated MSC- and zirconia-containing fibers on Day 1 and Day 3. It was confirmed that a fiber was constructed with MSCs encapsulated within it. In addition, VEGF released from MSCs was detected in the culture medium in which the fiber was cultured, and it was confirmed that the concentration increased over the course of culture time (see Figure 10).
2-6.X線不透過マイクロファイバの造影剤代替効果の確認
ジルコニア含有率60%(w/w)のマイクロファイバを、血管を模した構造物(血管形成術用アクセサリーキット、Abbott社製、認証番号:20600BZY01008000)に挿入(図11A)し、DSA下にマイクロファイバをワイヤー操作と同様、前後に動かすことにより(図11B)撮影した。その撮影画像を積算することにより血管の分岐位置が確認できた(図11C)。
2-6. Confirmation of the effect of radiopaque microfiber as a substitute for contrast media A microfiber with a zirconia content of 60% (w/w) was inserted into a structure simulating a blood vessel (angioplasty accessory kit, manufactured by Abbott, certification number: 20600BZY01008000) (Fig. 11A), and images were taken under DSA by moving the microfiber back and forth in the same way as wire manipulation (Fig. 11B). The branching positions of blood vessels could be confirmed by integrating the images (Fig. 11C).
2-7.X線不透過マイクロファイバの塞栓物質としての使用
2-7-1.腎不全モデル
ラットの尾動脈を穿刺のみで血管内治療手技を応用し、腎動脈を選択的にカニュレーションすることにより、腎動脈にジルコニア含有率60%(w/w)のマイクロファイバを留置し腎不全モデルを作製した(図12)。X線透視下にマイクロファイバ を挿入する際、使用本数により塞栓領域を任意に調節できることも確認した。これにより両側腎に対し塞栓領域を70%以上となるまで塞栓させると「重症モデル」が作出でき、腎機能を反映するBUN(尿素窒素)およびCr(クレアチニン)の値が著明に上昇した。一方、塞栓領域が70%未満の場合には腎機能障害が軽度な「軽症モデル」となった(図13)。
2-7. Use of radiopaque microfibers as an embolic material 2-7-1. Renal failure model A renal failure model was created by selectively cannulating the renal artery through the application of an intravascular treatment technique by simply puncturing the tail artery of a rat and placing a microfiber with a zirconia content of 60% (w/w) in the renal artery (Fig. 12). It was also confirmed that the embolization area could be adjusted arbitrarily by changing the number of microfibers used when inserting the microfibers under X-ray fluoroscopy. By this, a "severe model" could be created by embolizing the embolization area to 70% or more in both kidneys, and the values of BUN (urea nitrogen) and Cr (creatinine), which reflect renal function, increased significantly. On the other hand, when the embolization area was less than 70%, a "mild model" with mild renal dysfunction was created (Fig. 13).
2-7-2.脳梗塞モデル
腎不全モデルと同様に、ラットの尾動脈を穿刺し、X線透視ガイド下にカテーテルを誘導し、ジルコニア含有率60%(w/w)のマイクロファイバを塞栓物質として血管内に留置することにより、中大脳動脈選択的閉塞脳梗塞ラットモデルを作製した(図14)。X線透視下に本物質を留置することが可能であるため、至適位置に留置することができ、梗塞領域の安定したモデルの作出が可能である(図15)。
2-7-2. Cerebral infarction model As in the renal failure model, a rat's tail artery was punctured, a catheter was introduced under X-ray fluoroscopy guidance, and a microfiber with a zirconia content of 60% (w/w) was placed in the blood vessel as an embolic material to create a rat model of selective middle cerebral artery occlusion cerebral infarction (Figure 14). Since the material can be placed under X-ray fluoroscopy, it can be placed in the optimal position, making it possible to create a model with a stable infarct area (Figure 15).
本実施形態のマイクロファイバは、視認性に優れ、生体内に留置され位置を特定することが可能で、安心かつ安全な治療が可能である。従って、本発明は、医療分野における利用が期待される。
The microfiber of the present embodiment has excellent visibility, can be placed in a living body and its position can be identified, and allows for safe and secure treatment. Therefore, the present invention is expected to be used in the medical field.
Claims (4)
4. The microfiber according to claim 1 , wherein the radiopaque material is one or more selected from the group consisting of zirconia, tungsten, and titanium .
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