中性子散乱による中間水の状態の解析に成功
先導物質化学研究所
田中賢 教授
ポイント
・重症呼吸器系疾患の治療に重要なECMO※1の性能向上のためには血栓を作りにくい高分子材料の開発が必要
・抗血栓性高分子PMEA※2において血栓形成を防ぐバリア層として働く水の存在を初めて実証
・新たな抗血栓材料の創製に繋がる研究成果であり、今後の医療技術の発展に貢献
概要
総合科学研究機構（CROSS）と高エネルギー加速器研究機構（KEK）、近畿大学、東京理科大学、九州大学の共同研究グループは、大強度陽子加速器施設（J-PARC）物質・生命科学実験施設（MLF）※3の中性子散乱実験装置を用いて、実際に ECMOの回路内壁コーティングに使用されているポリ（2-メトキシエチルアクリレート）(PMEA)に水和する水の運動状態を調べ、高分子との相互作用により通常の水よりも10倍から100倍遅い水（中間水）が存在することを初めて明らかにしました。また、原子間力顕微鏡（AFM）実験の結果と比較することにより、PMEAのナノメートル（10-9 メートル）サイズのミクロ相分離構造に対応して、遅い水の運動が空間的に制限されていることが分かりました。この結果により、PMEAにおいて抗血栓性が発現するメカニズムが明らかになりました。
この発見は、既製品を超える性能を持つ新たな抗血栓性材料を創製するための設計指針を与えるもので、今後の超高齢社会を支える医療技術の躍進のためにも極めて重要な研究成果であり、幅広い展開が期待されます。
本研究成果は、日本時間2026年6月25日にアメリカ化学会の学術誌The Journal of Physical Chemistry Bに掲載されました。
用語解説
※1：ECMO：体外式膜型人工肺（extracorporeal membrane oxygenation）
・・・通常の人工呼吸器管理では対応できない重症呼吸不全などに対して用いられる簡易式の人工心肺。ポンプを用いて脱血し、膜型人工肺でガス交換を行って患者に返血する仕組みになっている。ECMO稼働中は出血と血栓形成に注意する必要があり、専門的知識と技術を持つ医療チームによる集中管理が不可欠とされている。
※2：PMEA：ポリ（2-メトキシエチルアクリレート）
・・・優れた血液適合性（抗血栓性）をもつバイオメディカル用高分子で、人工心肺などの体外循環回路のコーティング剤として用いられている。日本企業が開発したことで知られており、世界シェア第1位となっている。
※3：大強度陽子加速器施設（J-PARC）物質・生命科学実験施設（MLF）
・・・J-PARCは、日本原子力研究開発機構（JAEA）と高エネルギー加速器研究機構（KEK）が共同で茨城県東海村に建設し運用する研究施設。MLFでは陽子ビームを水銀標的及び炭素標的に当てて発生する中性子やミュオンを利用して、物質や生命現象の解明、新材料開発などの先端学術研究や産業利用研究が行われている。
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