高精度の生物学的3Dプリントハイドロゲルは、生活と健康におけるさまざまな応用シナリオを実現します。

出典: MF Precision

革新的な生産方法として、積層造形（AM）技術は長年の開発を経て、航空宇宙、自動車、医療、教育、建設などの業界で幅広い応用分野を持っています。インダストリアル4.0時代の生産変革の要件により、さまざまな分野で新製品の研究開発、技術の反復、プロセスのアップグレードが強化され、付加製造技術に対する新たな要求も高まっています。

現在、積層造形に使用できる材料の範囲は比較的狭く、その適用性や互換性は特に限られています。したがって、材料科学の研究分野を広げ、材料の適応性を向上させることが、積層造形技術の発展を加速させる鍵となります。

BMF Precision は常に独自の革新的な技術と材料の研究開発に取り組んでおり、現在、最新の新しい共同材料である生物学的 3D 印刷材料 - SL シリーズハイドロゲルを市場に投入しています。マイクロナノ高精度 3D 印刷技術と組み合わせることで、新しい材料は製薬業界、医療・健康サービス業界などの分野に大きな潜在的な応用シナリオをもたらすでしょう。

光硬化型生物学的 3D 印刷技術 (デジタル光処理、DLP など) は、空間内の細胞と生体材料の分布を正確に制御して、複雑な幾何学的構造を構築できます。組織工学、薬物スクリーニング、外科用インプラントなどの生物医学研究分野で広く使用されています。その中で、一般的に使用されている印刷材料であるハイドロゲルは、通常、水と架橋ポリマーで構成されたネットワーク構造で、水中の大量の液体を吸収し、その形状と構造を維持し、優れた保水性と柔らかい弾力性を備えています。

しかし、DLP印刷プロセスでは、固体と液体の界面で光が物理的に散乱します。細胞の混合によりこの散乱効果が悪化し、ハイドロゲルが目的外の領域で固化して印刷精度が低下し、優れた生物学的特性と小規模な特徴（血管網や薄壁構造など）を備えた多くの複雑な構造を形成することが困難になり、DLP印刷技術のバイオメディカル分野への応用が制限されます。

SLシリーズ（メタクリル化ゼラチンGelMAなど）ハイドロゲル材料は主に生物学的3Dプリンティングに使用されます。この材料は、生体適合性、生分解性、機械的調節特性、組織類似性、細胞親和性、多機能性などの特性を備えています。 SLシリーズハイドロゲルは、独自の光散乱抑制技術により、DLPの印刷精度を大幅に向上させました。マイクロナノ超高精度3D印刷技術と組み合わせることで、SLシリーズハイドロゲルは優れた成形効果を示し、Mofang精密高精度マイクロナノ3D印刷システムと互換性があります。組織工学、臓器再生、薬物スクリーニングなどの分野に新たな研究方向を提供し、大きな可能性を秘めたバイオマテリアルです。

アプリケーションの利点

組織工学：バイオメディカル製品、人工組織などの印刷に使用でき、再生医療の分野で正確なソリューションを提供できます。

薬物送達システム：制御された薬物放出の機能を実現するために薬物放出キャリアを調製するために使用できます。

細胞培養足場：細胞培養の足場として使用でき、細胞の成長をサポートし、環境を提供します。

他のバイオインク材料に対する利点

生物組織に近い：ハイドロゲル材料の物理的および化学的特性は体自身の組織に近いため、細胞の付着、増殖、分化を促進します。

優れた生体適合性: ハイドロゲル材料は一般に生体適合性が優れており、生物医学的用途に適しています。

制御性の向上: 分子量、置換度、水分含有量などのパラメータを調整することで、ハイドロゲル材料の性能をカスタマイズし、さまざまな用途のニーズを満たすことができます。

応用分野と代表的なサンプル事例

人工血管ネットワーク: ハイドロゲルを使用して印刷された人工血管は、バイオサイエンスの研究や医療用途に使用できます。（灌流チャネル（200〜500μm）と薄い血管壁（約100μm）を備えたマルチスケール多分岐血管ネットワーク（着色染料溶液の注入により灌流））

脊髄スキャフォールド: ハイドロゲルとシルクフィブロインの混合物で印刷された脊髄スキャフォールドは、脊髄損傷の修復に役立ちます (脊髄スキャフォールドは、マイクロ CT スキャンデータに基づいてリバース設計されており、脊髄の内部構造を模倣した不規則なマイクロチャネルと薄壁の血管ネットワークを備えています)。

三周期最小表面構造（TPMS）スキャフォールド：ユニークな位相構造特性（曲面、薄壁、高多孔性、相互接続性）を備えており、酸素と栄養素の拡散と浸透を促進し、肝臓や心臓などの軟組織の構築に使用できます。

付加製造は急速に発展している技術であり、さまざまな産業分野に根本的な革命を起こす大きな可能性を秘めています。複雑な構造物を構築する優れた能力、材料の無駄を大幅に削減、小ロット生産におけるコスト効率の向上など、さまざまな利点があります。しかしながら、積層造形の可能性を最大限に引き出すためには、材料の研究開発など、さまざまな課題に取り組む必要があります。

BFMは長年にわたり「技術の開放と共有」という理念を堅持し、政府、大学、研究機関などとのさまざまな形の協力を模索することに力を注いでおり、各地で「産学研」イノベーション統合プラットフォームを確立しています。今後、当社は数多くの科学研究機関と連携し、新世代の精密製造材料、プロセス、応用問題に共同で取り組み、学界と産業界の壁を打ち破り、業界に力を与える技術の方向性を模索し、より多くの教育・科学研究機関や上流・下流企業と連携し、深く融合した新産業、新エコロジーを構築していきます。

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