Hirokazu Kaji

ウノプロストンを内包したカプセル型DDSデバイスの早期治験開始に向けた検討を行う。

バイオ医薬品の局所徐放を可能にする微細加工ナノシート開発と、モデル動物での局所展開技術開発を行う。

マイクロ流体デバイスや高分子ナノ薄膜などのマイクロ・ナノ技術を眼科領域に適用し、眼底を模倣したオーガンチップデバイスを開発する。特に、神経支持細胞である網膜色素上皮（RPE）細胞、血管内皮細胞、グリア細胞を３次元流路デバイス内に配置・培養して、生体を模した刺激を負荷することで、加齢黄斑変性の主要病態である脈絡膜新生血管モデルを構築する。この培養モデルを動物から採取する強膜組織とハイブリッド化させ、経強膜ドラッグデリバリーシステムによる候補薬の持続投与の理論と薬効に即した薬剤治療の可能性を追求する。

狭い空間（針など）を介して網膜で展開させる薬剤徐放システムを開発する。

柔軟かつ生体拒絶反応の小さい生分解性の自己支持性高分子ナノ薄膜を利用して新しい細胞デリバリー療法を開発する。

The aim of this research project is to develop sensitive new electrical measurements that may define cellular "signatures" at the single cell level: observables reflecting cell properties relevant to development of cancer that were not visible by optical means. The novelty of the project is to apply single cell impedance measurements at low frequencies (< MHz) of the electrical field as a new way to analyze novel cell phenotypes. The ability to study single cells will permit a better understanding of cellular heterogeneity which is significant in growth, division, infection and more particularly in cancer.

本研究では、生体親和性材料であるポリエチレングリコールを駆使して、侵襲的な硝子体手術の必要がない「強膜留置型の薬剤徐放デバイス」を開発する。

生体組織・臓器の構造や機能を模倣した新しい３次元培養モデルが最近注目されてきており、肺、肝、腸などの消化呼吸器系組織を模倣する試みが盛んに検討されている。しかしながら、眼などの感覚器系に関するオンチップの培養モデルはほとんど例がない。そこで本研究では、マイクロ流路デバイス内に眼底組織を模倣した３次元培養系を構築し、流圧や各種分子濃度等の細胞周囲環境の精密制御を行い、細胞への影響を調べる。

我々は網膜に精密に薬剤を徐放できるデバイスを開発し特許も取得した（22年度）。薬剤徐放面はコラーゲン粒子を含ませたPEGで作成し、デバイス内の薬剤はTEG/PEG比を調整して包埋し徐放させるものであるが、デバイスのサイズは自由にへ変更でき、薬剤の種類・サイズを問わず包埋・徐放できるようになった。しかもこのシステムは眼内操作は伴わず、強膜上に固定するものであり、安全で、全身投与ではなく局所投与であるために副作用も少なく、さらに点眼ができない・忘れるなど高齢者が抱える問題の１つを根底から覆すものであり、また眼科領域を超えて薬剤徐放システムの他科疾患への拡張まで考えられる有用なシステムである。 現在直面している問題はこのシステムが実際に網膜疾患を治療可能であることを証明することである。この領域は競争が激しくできるだけ早く効果もあることを示す必要がある。過去に報告されたものは非実用的であったり、大型（人用サイズ）サイズで、適切な動物モデルが存在せず動物モデルでの評価ができないままでいた。我々のデバイスはサイズを自由に変更できるために、動物モデルが多い、あるいは疾患モデルを作成しやすい小動物（ラット等）で実際に薬剤の効果を確認できる。震災のために実験が中断していたが、動物実験はすぐにでも開始できるので臨床応用実現のために今年度はこれまで作製してきたこのデバイスで動物モデルでの効果を評価し、デバイスの最適化を行う。

我々は、眼外の強膜にインプラントを置き、強膜を通して薬物を眼内に送達する低侵襲な眼内薬物徐放デバイスの開発を行ってきた。デバイスは徐放膜でシールしたカプセルであり、内部薬物を徐放形にすることで、カプセル内部と徐放膜を介した２段階徐放システムを有することが特徴である。0次徐放可能なデバイスを開発し特許化・論文化したが、本研究ではこれをさらに発展させてデバイス内に複数の薬物ペレットを充填し、徐放形をそれぞれ変えることで多剤動態制御可能な薬物徐放デバイスを開発する。網膜疾患は多因子関与が判明しており、1因子の抑制だけでは病態抑制が困難な場合がある。そのため、多剤効率投与によって相乗効果的治療を可能にするデバイスを確立する。

微小電極による局所的な電気化学反応によって、固体表面の物性（親疎水性、静電極性）をナノスケールでin-situ 制御できる技術「電気化学バイオリソグラフィー」を開発し、タンパク質の吸着・配向や細胞の接着・伸展・遊走、さらには、有機高分子の異方性電析といった組織化の局所的誘発・誘導（ナノナビゲーション）を実現する。さらに、この異種融合プロセスを駆使したバイオ・有機・無機材料のハイブリッド集積によって、①半閉鎖空間であるマイクロ流路内部にタンパク質や細胞をオンデマンドに集積可能な次世代バイオチップ、②神経・筋肉細胞が集積され、導電性高分子配線を介して制御されるハイブリッド細胞チップ、および③酵素スイッチ素子の開発を進める。

パターン培養技術により作製した細胞ネットワークを、導電性高分子による有機配線と組み合わせることで、細胞マイクロパターンへの電気的かつ生化学的情報の入出力機構を備えたバイオアッセイチップの開発に取り組む。

水溶液中で行えるin-situ表面改質技術（電気化学バイオリソグラフィー）を用いて、交互積層膜のナノメートルスケールでの加工を行う。

タンパク質や細胞を“その場”で固定して計測に供するセルフメイド式バイオチップシステムを創出する。