ポリエチレンフィルムを基板とした光電変換色素固定薄膜型人工網膜の実用化に向けた医工連携研究

摘要

網膜中の視細胞は目に入った光を受けて電気刺激を生じ、視覚の起点となる(Fig.1)。視細胞が徐々に死滅することで視力の低下や失明につながる疾患に網膜色素変性症がある。我々はこれまで網膜色素変性症の治療を目的に、光を吸収し分子内で電位差を生じる光電変換色素をポリエチレン(PE)薄膜に化学固定した人工網膜(以下、色素固定薄膜)の作製を検討してきた。しかしPE は化学的に安定な物質であるため、PE 薄膜表面への化学修飾が困難であった。そこで発煙硝酸でPE 薄膜を処理することにより、PE 板状晶の分子鎖折りたたみ部分を選択的に切断し、カルボキシル基を導入する方法を確立した。続いてエチレンジアミンを介し、色素を化学固定することで色素固定薄膜の作製を行った(Fig.2) 1-3)。視細胞の疾患で失明したラットに色素固定薄膜を挿入すると視力が回復することが分かっている4)。現在は治験(新薬開発の為に人を対象とする治療を兼ねた試験)に向けた最終段階の研究を行っている。本研究では工学的、材料学的見地から色素固定薄膜の種々の物性評価を行うため、以下の内容を検討した。まず色素固定薄膜は硝子体手術で眼内へ挿入する。これは眼球に3mm 幅の穴を開け、色素固定薄膜を巻物のように丸めて眼内へ挿入する方法である。しかし色素固定薄膜は発煙硝酸処理によりPE 分子鎖を切断しているため、力学強度が低下している。そこで色素固定薄膜を丸めた際に脆性破壊を起こさないか検討するため、引張試験により色素固定薄膜が破断するまでの力学物性を評価した。続いて色素固定薄膜を眼内へ埋植後、分解、膨潤しないか検討するため、生体内環境に近い生理食塩水(PBS)中での安定性を評価した。次に色素固定薄膜が細胞を均一に刺激するか検討するため、PE 薄膜表面の色素固定量の均一性を定量的に評価した。最後に色素固定薄膜が視細胞と同様に光応答性を有するか検討するため、光照射によって生じる電位変化を定量的に評価した。