小型バイオポンプを用いた拍動心筋におけるカプセル型人工赤血球の微小循環の解析

小型生物泵胶囊型人工红细胞跳动心肌的微循环分析

基本信息

批准号：
16700372
负责人：
立花博之
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kawasaki College of Allied Health Professions
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

血液代替物として、開発されている精製ヘモグロビンをリポソームに封入したカプセル型人工赤血球は、酸素との親和性が高く酸素運搬能は生体の赤血球より高く、他の修飾ヘモグロビンや赤血球をも上回る代謝改善機能を有することが確認されつつある。本研究では、血液粘性などレオロジカルな特性や、血中酸素分圧、二酸化炭素分圧、pHなど代謝機能に影響する因子をコントロール可能とする小型ポンプを用いたシステムの構築を行い、我々の独自技術であるダブル分子トレーサ・デジタルラジオグラフィにより、ラット心筋を対象としてカプセル型人工赤血球灌流時の心筋局所灌流分布の評価を行った。まず、小型ポンプシステム(体外循環回路部分、人工肺部分、ポンプ部分)の試作・構築を試みた。システム構築にあたって、最大の関門はプライミングボリュームであった。摘出拍動心(ラット・ランゲンドルフ心)へ血液の供給を行うための必要回路構成を検討し、体外循環回路内充填血液(灌流液)量が最も少なくなるように努めた。汎用のローラーポンプを用い、タイゴンチューブ(内径2〜4mm)で体外循環回路を構成し、血液(灌流液)を流し摘出拍動心を灌流した。血液(灌流液)の酸素化は、人工肺の代わりに麻酔下ラットを用いた交差灌流の手法を用いて基礎データの収集を行った。その結果、人工肺部分、およびポンプ部分を除く、回路部分のみプライミングボリュームには、30〜40ml程度必要であると考えられた。次にポンプシステムを血球損傷の点で有利な遠心ポンプへの発展を試みた。しかし、カプセル型人工赤血球は通常の血液(全血)に比して粘性が著しく低いため小型化されたポンプでは広いレンジの拍出量を得ることが困難であった。低粘性においても十分な拍出量を得ることを可能とするポンプの開発は今後の課題とされた。

作为血液替代品，已经在脂质体中开发和封装的胶囊型人造红细胞具有高亲和力，对氧气具有高亲和力，并且氧运输能力高于活性生物体，并且更有可能具有超过其他改良的血液细胞和红细胞细胞的代谢功能。在这项研究中，我们使用一个小型泵构建了一个系统，该系统可以控制流变特性，例如血液粘度和影响代谢功能的因素，例如血氧部分压力，二氧化碳部分压力和pH。我们使用专有的双分子示踪剂数字射线照相评估了大鼠心肌中胶囊型人工红细胞灌注过程中局部心肌灌注分布。首先，我们试图创建和构建一个小型泵系统（体外循环电路部分，人造肺部，泵部分）。构建系统的最大障碍是启动音量。我们研究了为切除的心脏（大鼠Langendorf心脏）提供血液的必要电路配置，并努力确保在体外循环回路中填充的血液（灌注液）量最低。使用通用辊泵，用Tigon管（内径为2-4 mm）形成体外循环电路，并倒入血液（灌注溶液）以灌注切除的脉动心脏。使用麻醉大鼠而不是人造肺进行跨灌注技术进行血液（灌注溶液）氧合，以收集基本数据。结果，人们认为只有电路截面的启动量（不包括氧化剂和泵部分）将需要约30-40 mL。然后，试图将泵系统发展成一个离心泵，该泵在血细胞损伤方面有利。但是，胶囊型人造红细胞的粘度明显低于正常血液（全血），因此很难用微型泵获得广泛的中风输出。即使粘度低的泵的开发即使将来可以获得足够的中风输出，这是将来的挑战。