生体医工学部
研究活動の概要

　材料工学・機械工学・組織工学を専門とする研究者が集まり、循環器疾患に対する新たな治療法や、人工血管・人工弁等の外科的デバイス、薬物送達用システム（DDS）、再生医療関連技術などの研究開発と、その臨床化に向けた検討を精力的に進めている。近年、脱細胞化異種血管に内膜再生誘導を搭載することで、内径2mmの小口径人工血管の大動物での開存化に成功し、その臨床化にむけた滅菌法やパッケージングを含む最終製品設計を完了した。さらに、生物学的安全性重要項目をGLP準拠で実施し、治験に向けての準備を完了しつつある。また、京都大学形成外科教室と共同で、超高静水圧を用いた母斑や皮膚腫瘍の治療法の臨床研究を実施したので、この超静水圧加圧装置を腫瘍治療用の新たな医療機器として医師主導治験を開始する計画を進めている。

　新たな医療機器の実用化のためには、センター内外の臨床医・基礎医・獣医・生化学系研究者との共同研究に加えて、産業界や規制当局との協力や情報共有が重要である。センターOICあるいはサイエンスカフェなどを利用して、さらなる実用化研究と若手研究者の育成に注力したい。本年度の主な具体的内容を以下に示す。

2020年の主な研究成果
  • 内皮誘導型内腔を有する脱細胞小口径血管の大動物移植実験を進め、1年の開存性と早期内膜再生を確認した。生体由来材料に対する生物学的安全性試験が詳細に規定されていない状況から、その問題点を洗い出しPMDA対面助言においてその有用性を提示したい。AMED長期プロジェクトの第Ⅲステージに採択され、京都大学臨床グループとともに医師主導治験プロトコールの作成を進めている。
  • 撮像が困難であった脳毛細血管の詳細撮像を可能にする独自のMRI造影剤が、血中での凝集性に基づくという新しいメカニズムを解明した。その結果、直径40μmの血管のMRI撮像が可能になった。
  • 生体内でゾルからゲルに相転位する新たなインジェクタブルゲルとして、従来の光などの外部刺激ではなくグルコース濃度変化に応答する一液性システムの構築に成功した。このインジェクタブルゲルの癒着防止効果を小動物実験で実証し、現在、心筋梗塞治療への応用について検討を始めた。
  • 血液接触医療機器材料の血液適合性を評価するための、ミニブタ体外循環サーキットを構築し、新たな人工血管用基材の特性と開存メカニズムについて解明が可能となった。
研究業績
  1. Mahara A, Kojima K, Hirano Y, Yamaoka T. Arg-Glu-Asp-Val Peptide Immobilized on an Acellular Graft Surface Inhibits Platelet Adhesion and Fibrin Clot Deposition in a Peptide Density-Dependent Manner. ACS Biomaterials Science & Engineering. 6, 2050-2061, 2020.
  2. Mahara A, Li M, Ohya Y, Yamaoka T. Small-Diameter Synthetic Vascular Graft Immobilized with the REDV Peptide Reduces Early-Stage Fibrin Clot Deposition and Results in Graft Patency in Rats. Biomacromolecules. 21, 3092-3101, 2020.
  3. Mitsui T, Morimoto N, Mahara A, Notodihardjo SC, Le TM, Munisso MC, Kakudo N, Yamaoka T, Kusumoto K. High Hydrostatic Pressure Therapy Annihilates Squamous Cell Carcinoma in a Murine Model. BioMed Research International. 2020, 3074742, 2020.
  4. Mitsui T, Morimoto N, Mahara A, Notodihardjo SC, Le TM, Munisso MC, Moriyama M, Moriyama H, Kakudo N, Yamaoka T, Kusumoto K. Exploration of the Pressurization Condition for Killing Human Skin Cells and Skin Tumor Cells by High Hydrostatic Pressure. BioMed Research International. 2020, 9478789, 2020.
  5. Kambe Y, Ogino S, Yamanaka H, Morimoto N, Yamaoka T. Adipose tissue regeneration in a 3D-printed poly(lactic acid) frame-supported space in the inguinal region of rats. Bio-Medical Materials and Engineering. 31, 203-210, 2020.
  6. Mahara A, Saito S, Yamaoka T. Visualising brain capillaries in magnetic resonance images via supramolecular self-assembly. Chemical Communications. 56, 11807-11810, 2020.
  7. Liu YH, Munisso MC, Mahara A, Kambe Y, Yamaoka T. Anti-platelet adhesion and in situ capture of circulating endothelial progenitor cells on ePTFE surface modified with poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine) (PMPC) and hemocompatible peptide 1 (HCP-1). Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 193, 111113, 2020.
  8. Masuoka H, Morimoto N, Mahara A, Sakamoto M, Mitsui T, Kakudo N, Kusumoto K, Yamaoka T. Simple and efficient method for consecutive inactivation-cryopreservation of porcine skin grafts. Journal of Artificial Organs. 23, 147-155, 2020.
  9. Yamanaka H, Morimoto N, Yamaoka T. Decellularization of submillimeter-diameter vascular scaffolds using peracetic acid. Journal of Artificial Organs. 23, 156-162, 2020.
  10. Ohya Y, Nishimura K, Sumida H, Yoshizaki Y, Kuzuya A, Mahara A, Yamaoka T. Cellular attachment behavior on biodegradable polymer surface immobilizing endothelial cell-specific peptide. Journal of Biomaterials Science-Polymer Edition. 31, 1475-1488, 2020.
  11. Mahara A, Kitai M, Masunaga H, Hikima T, Ohya Y, Sasaki S, Sakurai S, Yamaoka T. Modification of decellularized vascular xenografts with 8-arm polyethylene glycol suppresses macrophage infiltration but maintains graft degradability. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 108, 2005-2014, 2020.
  12. Hsu YI, Yamaoka T. Improved exposure of bioactive peptides to the outermost surface of the polylactic acid nanofiber scaffold. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 108, 1274-1280, 2020.
  13. Ogino S, Sakamoto M, Lee S, Yamanaka H, Tsuge I, Arata J, Sakamoto Y, Kambe Y, Yamaoka T, Morimoto N. De novo adipogenesis using a bioabsorbable implant without additional cells or growth factors. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 14, 920-930, 2020.
  14. Kambe Y, Mizoguchi Y, Kuwahara K, Nakaoki T, Hirano Y, Yamaoka T. Beta-sheet content significantly correlates with the biodegradation time of silk fibroin hydrogels showing a wide range of compressive modulus. Polymer Degradation and Stability. 179, 109240, 2020.
  15. Le TM, Morimoto N, Ly NTM, Mitsui T, Notodihardjo SC, Munisso MC, Kakudo N, Moriyama H, Yamaoka T, Kusumoto K. Hydrostatic pressure can induce apoptosis of the skin. Scientific Reports. 10, 17594, 2020.
  16. Munisso MC, Yamaoka T. Circulating endothelial progenitor cells in small-diameter artificial blood vessel. Journal of Artificial Organs. 23, 6-13, 2020.
  17. Ohno M, Fuchimoto Y, Higuchi M, Yamaoka T, Komura M, Umezawa A, Hsu HC, Enosawa S, Kuroda T. Long-term observation of airway reconstruction using decellularized tracheal allografts in micro-miniature pigs at growing stage. Regenerative Therapy. 15, 64-69, 2020.
  18. Kambe Y, Koyashiki K, Hirano Y, Harada-Shiba M, Yamaoka T. Artificial switching of the metabolic processing pathway of an etiologic factor, β2-microglobulin, by a “navigator” molecule. Journal of Controlled Release. 327, 8-18, 2020.
  19. Jinno C, Morimoto N, Mahara A, Sakamoto M, Ogino S, Fujisato T, Suzuki S, Yamaoka T. Extracorporeal high-pressure therapy (EHPT) for malignant melanoma consisting of simultaneous tumor eradication and autologous dermal substitute preparation. Regenerative Therapy. 15, 187-194, 2020.
  20. 山岡 哲二. 核酸. 基礎高分子科学 第二版. 389-397, 2020.