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ソノポレーション：超音波と微小気泡を用いた新しい薬物送達手法の開発
細胞レベルでの組織標的能を実現
我々は，直径数ミクロンの微小気泡を細胞に付着させた状態でパルス超音波を照射することにより細胞膜の膜透過性を一時的に向上できることを世界に先駆けて明らかにし、生体への薬物・遺伝子送達の実現を目指した研究を推進している．
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超音波照射前 照射後
図1 -
図2
研究の内容
○微小気泡とパルス超音波を用いた音響穿孔法（ソノポレーション）： 微小気泡が細胞膜に接触した状態でパルス超音波を照射すると、付着部位にのみ一時的穿孔を生じる（図１）。微小気泡に薬剤や遺伝子を付加し、光ピンセットで付着位置を制御することにより、目的とする細胞の任意の位置に薬剤や遺伝子を導入する手法を実現。
○治療部位の特定と薬物送達を微小気泡と超音波診断装置で実現： 治療対象の細胞にのみ付着する標的機能を有する気泡を静脈から注射する。気泡が集積した組織を超音波造影法により検出することで治療対象部位を特定する。続いて気泡を壊すパルス超音波を発生し、細胞に一時的な細胞膜穿孔を生じさせ、薬物等の送達を実現する（図２）。気泡に薬剤や遺伝子などを付加することで、ターゲット細胞にのみ高効率な薬物送達が実現できる。工藤 信樹 学術研究員 Nobuki Kudo工学博士 -
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ソノプラズマ発生装置
音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法
超音波によって水中に駆動される音響キャビテーションが崩壊するとき、気泡の内部は高温・高圧状態となり、プラズマ化する（ソノプラズマ）。音響キャビテーションを定位置に高効率で発生させる方法を見出し、プラズマ応用技術としての展開を図る。
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音響キャビテーションを光散乱で観察した様子。（a）の通常の場合では音響キャビテーションは観察されないが、（b）のようにパンチングメタル板を挿入すると定在化した音響キャビテーションが高確率に発生する。
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塩化金酸水溶液からの金ナノ粒子の生成をパンチングメタル板の挿入により高速化した例
研究の内容
液体中で生成されるプラズマは、ナノテクノロジー、環境工学、および医療工学の観点から高い関心を集めているが、プラズマの発生に高電圧を必要とすることが障害となる場合がある。一方、超音波工学の分野では、音響キャビテーションが崩壊する瞬間に気泡の内部がプラズマ化することが知られていた。我々は、超音波が印加された液中にパンチングメタル板を挿入するという極めて簡単な方法により、位置の固定が困難な音響キャビテーションを定在化させ、高効率に発生させることに成功した。高電圧を用いない液中プラズマ生成法としてユニークであるとの評価を受けている。現在は、本方式のメカニズムを解明し、大型装置を設計するための指針を得ることに注力しているが、今後は、新しいプラズマ応用技術としての様々な展開を図りたいと考えている。
佐々木 浩一 教授 Koichi Sasaki工学博士 -
