体内深部への薬剤送達への応用へ、電気刺激のない柔軟なピペットを開発：医療機器ニュース

東北大学は、電気刺激がなく、制御性、柔軟性、安全性を併せ持つ細径チューブ型のハイドロゲル製ピペットを開発した。体内深部への薬剤送達やハイドロゲル電極デバイスへの搭載が可能だ。

[MONOist]

　東北大学は2023年9月13日、電気刺激がなく、制御性、柔軟性、安全性を併せ持つ細径チューブ型のハイドロゲル製ピペットを開発したと発表した。体内深部への薬剤送達やハイドロゲル電極デバイスへの搭載が可能だ。

電気浸透流ピペットの構造と原理、脳モデルへの挿入イメージ［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　マイナスまたはプラスに帯電した多孔性物質やマイクロチャンネルに通電すると、アニオン（陰イオン）やカチオン（陽イオン）が優先的に電気泳動する。それに付随して、電気浸透流（EOF）という溶媒の流れが生じる。

　新しく開発したピペットは、EOFが高効率で発生するアニオン性とカチオン性のハイドロゲルを調製し、それらを接合することでイオン電流をデバイス内で循環させ、接合部における一方向の吐出、吸引を発生させる。

　この送液法の原理を検証するために、シリコーン樹脂製チューブにアニオン性（A）、カチオン性（C）、中性（N）のハイドロゲルを組み合わせて充填し、発生する流量を比較したところ、アニオン性とカチオン性の組み合わせで送液量が多いことを確認した。

両極性ハイドロゲルの組み合わせと電気浸透流ピペットの輸送特性［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　次に、性能評価を実施するため、外形1mmのシリコーンチューブにアニオン性とカチオン性のハイドロゲルを充填し、細径チューブ型ピペットを作製した。その結果、吐出および吸引の流速が、電流値で一定に制御されることと、チューブを結んでも性能が変化しない安定性を確認した。

　また、ハイドロゲル電極など柔軟なデバイスにも搭載可能なことを確認し、コンタクトレンズからの投薬など微小液体マニピュレーションのプラットフォームとして広く利用できる可能性が示された。

　ヒトiPS細胞由来心筋細胞スフェロイドを用いて薬剤輸送を試みたところ、外部にも電極を設置する従来法では、電気刺激の影響を受けてスフェロイドの拍動が2倍に速まった。一方、開発したハイドロゲル性ピペットでは、自律拍動を保ち、電気刺激を伴わないことが示された。

（a）柔軟性と安定性、（b）脳表ゲル電極への一体化、（c）心筋細胞スフェロイドを用いて、電気刺激を伴わずに薬剤放出が可能なことを実証［クリックで拡大］ 出所：東北大学

　創薬のための細胞実験や体内埋め込みデバイスによる薬剤投与など、微量溶液を精密に吐出、吸引する操作は多くのバイオ医療分野で重要だ。柔軟かつ送液制御に優れた送液システムとしてEOFは有力だが、外部にも電極を必要とするため、送液時に流れる電流が各種細胞や組織の電気応答性を刺激するという問題があった。