「衝撃波」によって物理と医療をつなぐ

薬剤を必要な分量だけ体内に投与

注射で薬剤を体内に注入する場合、薬剤が血管の中で薄まってしまうため、じゅうぶんな治療効果を得るためにはある程度濃度の高い薬剤を体内に入れる必要があります。しかし、そのために副作用が起こるなどのリスクが生じる上に、薬剤の値段も高くなります。このような問題を解決するために考案されたのが、「ドラッグデリバリーシステム（DDS）」です。DDSは薬剤を微小なカプセルに閉じ込めるなどの加工を施した上でその動きをモニターし、患部に到達したときにカプセルから薬剤を出す仕組みになっています。

衝撃波で体外から薬物をコントロール

このシステムを実現するためには、体外で薬剤をコントロールする必要があります。特に体に負担を与えることなくカプセルから薬剤を外に出す技術は重要です。その際に利用されるのが「衝撃波」です。衝撃波とは、音速を超えて空気や水などの中を伝わる圧力のことです。カプセルには薬剤とともに気泡が封入されています。カプセルが患部に到達したときに外から音波によって衝撃波を与えると、気泡が崩壊して「マイクロジェット」といわれる速いジェット流が生じ、それがカプセルの壁を破り、中の薬剤が流出するのです。この方法ならば、薬剤を本当に必要な分量だけ患者に投与することができます。

物理と他分野の連携は今後ますます広がる

DDSは今のところ研究段階ですが、衝撃波はすでに腎臓結石を粉砕する技術として、実際の治療に利用されています。ここで生かされているのは、波や圧力といった物理分野の成果なのです。また衝撃波は、iPS細胞を刺激してその増殖を促進させることで再生医療にも貢献しますし、遺伝子治療においてDNAの鎖を切るための手段としても利用可能です。医療以外の分野でも、食品や環境分野で、殺菌などのさまざまな応用が考えられます。このように物理と他分野の連携は、今後もますます進んでいくことでしょう。

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先生情報 / 大学情報

九州工業大学大学院生命体工学研究科生体機能応用工学専攻教授玉川雅章先生

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物理学、機械工学、生命体工学

メッセージ

理系では特に今後学問の垣根がなくなり、さまざまな分野の人が連携して一つのテーマを研究することが多くなるでしょう。その際、幅広い知識を持つことも大切ですが、特に重要なのは自分の深い専門性を持つことです。自分の足場を固めないと、他分野との連携もうまくいきません。そのためには、高校生の段階で将来の方向性を決めることが大切です。例えば医学といっても、医者になる道もあれば医療機器や薬を作る道もあります。現代は調べればいくらでも情報は入手できるので、その中から自らの方向性を早めに見いだしてください。

九州工業大学に関心を持ったあなたは

九州工業大学大学院生命体工学研究科は、北九州市若松区の北九州学術研究都市内に2001年に開学しました。生命体工学という新しい分野を創成し、生物の持つ、省資源、省エネルギー、環境調和、人間との親和性等の優れた構造や機能を解明し、それを工学的に実現し応用することのできる技術者や研究者の育成を目標としています。また、本研究科では様々なプロジェクトに取り組んでおり、ロボットによるサッカー競技会への参加やトマト収穫ロボット競技会の企画等を通じて、「自然とロボットのあり方」について研究を進めています。