国内33万人、国外を合わせると260万人の透析治療患者のQOLを劇的に改善するインプラント型人工透析システムの開発を行っている。特に、本年度は動物実験用プロトコルの確立、血液濾過装置の改良を行った。
イヌを用いた動物実験を、東京医科大学の疾患モデル研究センターにて複数回遂行した。執刀医は西荻動物病院の安川明男獣医であり、研究協力者の東京医科大学腎臓内科菅野義彦主任教授の協力を仰いだ。血液濾過膜の性能を劣化させないための装置滅菌方法として、γ線滅菌を行うこととし、装置準備から外注先への発送、またそこから手術に至るまでのハンドリングについてのプロ後コルを確立した。また、手術の前に装置評価を行うためのプロトコルについても検討を行い、手術時におけるトラブルの低減に努めた。しかしながら、動物実験中にデバイスから血液リークの問題が起こり、そのために実験を完遂することはできなかった。
そこで、血液リークを低減すべく、装置の改良を行った。まず、ウシ血液をサンプルとして用い、装置に過度な圧力をかけることでリークを誘発し、リーク箇所を明らかにした。本実験により、リークが積層した装置の固定に用いるボルト付近から発生していることが明らかになった。そこで、ボルトを用いるのではなく、医療用接着テープを用いたリークフリーな装置を開発した。現在までに、血圧の数倍の圧力をかけてもリークしないことが明らかになった。また、動物に植込み後の生体への影響が少なくなるように、装置形状の変更ならびにケースを設計した。当初は六角形の装置を用いていたが、これを円形とし、また高分子樹脂を用いた円柱型ケースを用いることで、動物への負担を低減しつつ、かつ交換時に問題となる癒着を低減できると考えている。
We have been developing implantable dialysis system, which will drastically improve quality-of-life of 330 thousands dialysis patients in Japan and 2.6 million globally. In FY2019, thanks to this grant, we determined the protocol of animal experiments and revision of the blood filtration device, which is the core of the implantable dialysis system.
We conducted multiple animal experiments using beagle dogs at Tokyo Medical University. Dr. Akio Yasukawa performed the operations with a help of Dr. Yoshihiko Kanno. Gamma sterilization was used to maintain the filtration performance of the device. The procedures were determined, which includes shipping the device to the external vendor who conducts gamma sterilization, receiving them, and setting up for the experiments. In addition, we worked on the protocols for preparations of the experiments to reduce the risk of failures. However, due to the leak of blood inside the device, the long-term animal tests could not be completed.
We revised the design of the device. First, cow blood was circulated inside the device with much higher pressure than the blood pressure, which caused a leak around the bolts to fix the layered membranes. We decided to use medical adhesive tapes to eliminate the bolts to assemble the device. No leak was observed in the developed device at a higher pressure than the blood pressure. The device shape was changed from hexagonal to circular, which would reduce damage onto the animals. Cylindrical external case made of polymer material was also developed to reduce the damage and adhesion of fat during the implant.