3Dバイオプリント人工皮膚の用途は何ですか?

3D プリント技術と生命科学の組み合わせにより、人工臓器や組織の作成への扉が開かれ、人工皮膚の作成はこれらの分野で探求されている応用方向の 1 つです。 3Dプリントされた人工皮膚は、火傷患者の皮膚修復治療の方法や化粧品の開発に必要な試験方法を変える可能性があります。

ひどく損傷した皮膚を修復するための移植手術<br /> 現在、火傷患者を治療するには、患者の体から健康な皮膚の一部を移植する必要がありますが、これにより患者の体にさらに多くの傷が残ります。特に、広範囲の火傷を負った患者を治療する場合、この方法にはいくつかの欠点があります。生物学的3Dプリントによって作られた人工皮膚は、人間の皮膚移植に代わるものとして、また火傷した皮膚を人工皮膚で修復するものとして期待されています。

トロント大学の生物医学および機械工学の大学院生のチームが、生物学的3Dプリント人工皮膚の研究を実施しました。彼らの研究を通じて、3Dプリント人工皮膚の製造プロセスと原理を大まかに理解することができます。

トロント大学のチームは、比較的短期間で大量の移植可能な人工皮膚を生産できる3Dバイオプリンターを開発した。 3Dプリンターは、バイオポリマー、ヒト角質細胞（皮膚細胞の一種）、線維芽細胞（傷の治癒に重要な役割を果たす細胞構造）の混合物から作られた「生きた包帯」と呼ばれるハイドロゲル材料を押し出します。

押し出しプロセス中に、ハイドロゲル材料は、人間の皮膚を模倣するために、個別かつ明確に定義されたハニカム構造に印刷されます。この人工皮膚組織の応用方向は、人間の火傷による皮膚の傷を覆い、火傷した皮膚の修復を促進することです。

バイオ3Dプリンティング技術は、人間の皮膚組織の構造を模倣し、内部組織を保護するための表皮構造、より厚く深い真皮層、線維芽細胞によって生成されるコラーゲンで構成される弾力性と機械的強度を備えた構造など、異なる層を持つ人工皮膚構造を作成できます。

しかし、3Dバイオプリンティング技術と人間の細胞を使った活性材料を使用して作られた人工皮膚は、本物の皮膚のようには見えません。本物の人間の皮膚と比較すると、これらの皮膚組織には毛包や色素沈着がありません。

これらの問題に対処するため、シンガポール製造技術研究所（SIMTech）と南洋理工大学3Dプリンティングセンター（SC3DP）の研究者と科学者は、3Dプリントされた色素含有皮膚を開発しました。

彼らは、均一な皮膚の色素沈着を実現するために 3D バイオプリンティングを使用しました。この研究成果は、人体の皮膚の色と一致する人工皮膚を製造できるため、人工皮膚製造技術における大きな進歩となる可能性があり、医療における人工皮膚技術の応用を促進するものとなるだろう。

化粧品の動物実験の代替法<br /> バイオ3Dプリントされた人工皮膚組織は、化粧品のテストに動物の代わりに使用できます。この技術は現在、商業化の段階に入っています。市場観察によると、バイオ3Dプリント企業のOrganovoとロレアル（米国）は、化粧品実験における3Dプリント皮膚の使用を促進するために協力している。中国の化粧品会社Galan Groupは、試験用に3Dプリントされたアジア人の皮膚組織を発売しており、台湾の工業研究院も3Dプリント人工皮膚の分野で進歩を遂げている。

そのうち、台湾工業研究院が開発した人工皮膚は、中国人の皮膚特性に基づいて開発されており、同社の3Dプリント皮膚組織EPiTRIは、化粧品メーカーがOECD431やOECD439などの国際規制や試験ガイドラインに準拠した材料や処方を開発するのに役立ちます。 EPiTRI は研究室で厳密にテストされており、化粧品成分の in vitro テストに使用できます。

1950 年代以降、化粧品メーカーは化粧品の安全性をテストするために動物実験を行ってきました。近年、動物福祉の概念や代替実験技術の発展により、美容業界では動物実験が徐々に廃止されてきました。人間の美しさは動物の苦しみを犠牲にする必要はないということに賛同し、動物実験反対を支持する人が増えています。現在、イギリス、欧州連合、ニュージーランドを含む多くの国や地域では、美容製品の分野での動物実験が禁止されています。
一部の国や地域では、美容製品に対する動物実験は不要になりましたが、美容メーカーは製品の安全性を確保するために代替実験を行う必要があります。バイオ 3D プリントされた人工皮膚組織は、新たな代替実験方法となりつつあります。
3Dプリントされた皮膚組織は、角質層、顆粒層、有棘層、基底層など、人間の皮膚と類似した構造を持っています。人工皮膚の脂質分析とバリア機能は人間の皮膚と一致しています。これらは、人工皮膚を皮膚刺激実験と評価、および表皮腐食評価のモデルとして使用するための基礎となります。
出典: 3Dサイエンスバレー

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