3Dプリントは医師や科学者による一般的な怪我の治療方法を変えている

都市部のホワイトカラー労働者の間でスポーツに熱中する人が増えるにつれ、靭帯損傷に関連する骨損傷の発生率が増加しています。靭帯損傷は致命的ではないため、短期的、さらには中期的、長期的な影響は、運動機能の制限に限定されることが多いです。多くの国民、さらにはスポーツの専門家でさえ、靭帯保護についての認識が薄いのです。関節の安定性を維持し、関節の保護を強化する靭帯が破損すると、捻挫、転倒、力を発揮できないなどの症状が起こり続けます。

膝関節は体の中で体重を支える関節であり、可動範囲が広いため、その構造上、衝撃に対して脆弱です。そのため、スポーツ中に膝関節が損傷されやすいのです。靭帯を、交差した細い伸縮性のあるゴムバンドの小さな束として想像すると、歩く、走るなどの動作を制御するために使用されます。突然の動きや強い動きによって関節の骨が引き離されすぎると、靭帯の繊維が断裂することがあります。

一般的な靭帯損傷は腫れ、痛み、筋肉のけいれんを引き起こす可能性がありますが、一般的な肉離れは単に筋繊維が断裂するだけなので、より早く回復します。靭帯の捻挫は骨と骨のつながりに問題があり、積み木を積み上げるように骨が完全に 2 つの部分に分離してしまう状態です。これはプロスポーツ、特にフットボール、バスケットボール、格闘技、レスリングでは一般的です。

3D プリントは、靭帯断裂などの一般的な傷害を医師や科学者が治療する方法を変えています。最近、クイーンズランド州の研究者らが関節軟骨を3Dプリントする新しい方法を発見しました。この方法により、関節炎や関節損傷の手術後の回復時間が大幅に短縮される可能性があります。これは、世界中で行われている3Dプリントの利用に関する研究の一例にすぎません。

靭帯断裂はスポーツではよくあることですが、治療は困難です。現在の標準は、断裂した靭帯を腱で置き換えることですが、これにより他の多くの問題が発生する可能性があります。「時間が経つと腱が伸びて関節内で緩み始め、その後再び腱が機能不全に陥る」とニューメキシコ大学の科学者クリスティーナ・サラス博士は語った。

サラス博士は現在、ニューメキシコ大学で学生や教授の協力を得て3Dプリントの靭帯の作成に取り組んでおり、電気を使って繊維を作成する電界紡糸という特殊な技術を開発しました。

3D プリントされた靭帯「私たちが 3D バイオプリンターに追加した近接場電界紡糸技術は、実際に靭帯組織を複製する高度に整列した繊維を生成します」とサラス博士は述べています。医師は患者の損傷した関節のCTスキャンまたはMRIスキャンを行い、3Dプリントを使用して正確な靭帯を作成することができます。この合成 3D プリント靭帯は摩耗したり弱くなったりすることがないため、低侵襲手術に適しています。しかし、サラス博士と彼の同僚が現在直面している最大の課題は、3Dプリントされた靭帯を骨にどうやって接続するかということだ。サラス博士の研究は人工靭帯にとどまらず、患者自身の幹細胞を使って新しい組織を3Dプリントすることにも及ぶ。

医療業界の新たな原動力であるバイオプリンティングは、21 世紀初頭に誕生しました。当時、研究者たちは、生きた細胞を損傷することなくインクジェットプリンターのノズルから排出できることを発見しました。現在では、複数のプリントヘッドを使用してさまざまな種類の細胞を、細胞構造を損なわないポリマーとともに排出することで、細胞を層ごとに堆積させ、最終的に生きた機能的な組織に成長させることができます。世界中の研究者が、腎臓や肝臓の組織、皮膚、骨、軟骨、さらには人間の臓器を生き続けるために必要な血管網を印刷しようとしている。

バイオ 3D 印刷技術は、プラットフォームベースの重要な共通技術です。その最終目標は、医学、工学、電子工学、生物学を統合して、組織の修復や臓器移植に使用するために、人間の臓器や組織とまったく同じ代替品を「印刷」することです。

医療分野では、3Dプリント技術は整形外科、脳神経外科、形成外科、高級医療機器部品などの分野で広く使用されていますが、組織工学への応用では依然として多くの技術的な困難に直面しています。材料、細胞、成長因子の精密配合技術や、組織や臓器の 3D プリントにおけるバイオ製造プラットフォーム技術など。医療分野における生物学的3Dプリント技術の革新的な応用は大きな発展の見込みがあるものの、現在のコストはまだ比較的高く、速度、精度、製品の耐久性を継続的に改善する必要があります。大規模な応用には、さらなる技術革新と成熟も必要です。

3Dプリント臓器がついに実現すれば、人々はこれまでよりも長生きできるようになる可能性がある。それまでは、3D バイオプリンティング技術が人々の生活の質の向上に貢献できるでしょう。

出典: ハミングバードディスカバリー3Dプリンティング

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