田畑 拓, 小山 大介, 松川 真美, 吉田 憲司, KRAFFT Marie-Pierre

Hiraku TABATA, Daisuke KOYAMA, Mami MATSUKAWA, Kenji YOSHIDA, Marie-Pierre KRAFFT

¹同社大学大学院理工学研究科, ²千葉大学大学院フロンティア医工学センター, ³ストラスブール大学チャールズサドロン

¹Faculty of Science and Engineering, Doshisha university, ²Center for Frontier Medical, Chiba university, ³Institut Charles Sadron, Starsbourg university

キーワード :

1 はじめに
現在超音波診断で用いられるマイクロバブルについて，将来的にはソノポレーションやドラッグデリバリシステムへの臨床応用が期待されている．これらいずれの応用においても，超音波照射下のマイクロバブルの振動特性は極めて重要である．生体への影響を考慮すると，マイクロバブルを低エネルギーで効率よく振動・破壊させる必要がある．これまでに著者らのグループでは，バブル周囲に形成される単分子膜について，バブルの表面張力を測定することで界面活性剤の分子の吸着動態や分子膜の構造について検討を行ってきた．本報告では特に，周囲に界面活性剤の分子膜を持つバブルの振動特性を測定し，その吸着特性との関係を検討した．
2 実験方法
2.1 マイクロバブルの作製
本実験では，生体適合性を有し臨床応用が期待されるPluronic F-68をマイクロバブルの膜材質として使用する．0～1×10-2 mol/Lの水溶液を実験セル（77×73×50 mm3）内に満たす．マイクロピペットから空気を注入しセル中央に設置したガラス板に付着させる．バブルの共振特性を測定するため様々な粒径のバブルを作成した．
2.2 振動特性の測定
実験セル底面にランジュバン型振動子を接着し，周波数38.8 kHzの連続正弦波の音波を照射する．セル内部では音響定在波が発生し，マイクロバブル設置位置の音圧は7.2 kPaである．バブルの振動変位をセル上部からレーザドップラ振動計（LDV，NLV-2500 Polytec）で観測する．また同時に，LDVに内蔵されたカメラと対物レンズ（倍率20倍）によってバブルを撮影し，その粒径を測定する．
3 実験結果及び考察
Fig. 1は各水溶液濃度における共振径のバブルの最大振動振幅を表している．水溶液濃度の上昇に伴い共振時の振動振幅が増加し，表面張力の低下と高い相関を示した．低濃度の場合（1×10-3 mol/L以下），Pluronic分子の疎水基がバブル界面に平行に吸着し，弾性率が高まったと考えられる．弾性率の上昇により0 M/Lのバブルに対して，共振時の振動振幅が小さくなったと考えられる．一方，高濃度（5×10-3 mol/L以上）の場合，多くの分子が吸着し表面張力，及び弾性定数が低下したと推察される．その結果，分子膜を持たないバブル（0 M/L）に対して振動振幅が大きくなったと考えられる．
4 まとめ
分子膜の存在が超音波照射による振動や破壊を助長することで，照射音圧強度を低下し，患者に対する侵襲のリスクが低減できる可能性が示唆された．