3Dプリントされた筋腱ユニット

3Dプリントされた筋腱ユニット
著者: 原作者: 周 麗年、連 秦

人間の骨格筋は、中間の筋肉部分と両端の腱部分で構成されています。一部の骨格筋には複数の筋腱ユニット(MTU)があります。関連研究によると、骨格筋が運動する際、それらは主に筋腱ユニットを基本単位として制御されています。したがって、筋腱ユニットの動作メカニズムを研究することは、骨格筋の研究にとって非常に重要です。 3Dプリント技術を組織工学の分野に応用することで、より複雑な組織の製造が可能になりました。米国ウェイクフォレスト大学のタイラー・K・マーセロン氏らは、3Dプリント技術を使用して筋腱ユニットを製造しました。

図 1. 筋腱ユニットの製造 (a) 筋腱ユニットモデル (b) 筋腱ユニットの印刷手順。印刷方法を図 1 に示します。ユニットは図(a)に示すように全体的に四角い構造になっており、緑色の側が筋肉部分で、印刷材料として熱可塑性ポリウレタン(PU)が使用され、赤色の側が腱部分で、印刷材料としてポリカプロラクトン(PCL)が使用されています。上記2つの構造部分の印刷が完了した後、細胞印刷を行いました。青で表された筋肉部分にはマウス筋芽細胞(C2C12)、白で表された腱部分にはマウス線維芽細胞(NIH/3T3)を使用しました。使用したバイオインクは、ヒアルロン酸、ゼラチン、フィブリノーゲンを含む複合ハイドロゲルです。

印刷された筋腱ユニットは構造が良好で、筋腱接続部分が明確に区別されており、印刷された筋腱ユニットの筋肉側と腱側の間には明らかな機械的な違いがあります。印刷された筋腱ユニットを静的培養し、その中の細胞の成長を観察しました(緑は筋芽細胞、赤は線維芽細胞を表します)。結果を図2に示します。どちらのタイプの細胞も十分に成長し、分化しており、筋肉と腱の接合部で融合する傾向がありました。 3Dプリント技術を用いて製造されたこの筋腱ユニットは、その後の骨格筋研究に使用することができます。

図2 筋腱単位細胞の成長状態 参考文献
Merceron TK、Burt M、Seol YJ、et al. 筋腱ユニットの設計のための3Dバイオプリント複合構造[J]。Biofabrication、2015、7(3):035003。

出典:機械製造システム工学国家重点実験室

生物学

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