新素材＋3Dプリントの足場、このインプラントは膝軟骨の修復に使用されることが期待されている

膝関節置換手術は膝の病気を治療する重要な手段であり、膝関節インプラントと置換手術の技術は基本的に完成されています。しかし、膝関節インプラントの耐用年数には限りがあるため、人工関節置換手術を受けた60歳未満の患者、特に若い患者は、将来的に2度目の手術を受ける可能性が高くなります。この状況により、膝の病気を患う若い患者の間では、膝関節置換手術の受け入れがある程度制限されます。別の見方をすれば、医療市場では膝の病気や怪我を患う若い患者に対する治療ソリューションに対する需要があると言えます。

インプラント開発企業ナノチョンは、新素材と3Dプリント技術を使用して軟骨修復スキャフォールドを開発している。目標は、失われたり損傷したりした膝軟骨を置き換え、新しい軟骨組織の再生を促進して、18歳から55歳までの成人の自然治癒できない重度の関節損傷を修復することだ。

軟骨再生と荷重支持の二重の役割を果たす
ナノチョンは細胞増殖用の材料、ナノ構造ポリウレタン（nPU）を開発しました。ナノチョンは、この材料が、軟骨修復のための急速な幹細胞の成長と組織形成をサポートし、修復中に膝軟骨組織の代替材料として機能することを可能にする独自の化学的および物理的特性を持つことを発見しました。

Nanochon は 3D プリント技術を使用して、この材料をカスタマイズされたステントインプラントに作ります。膝軟骨の治療用インプラントの原理は次のとおりです。

一方では、体内に埋め込まれた後、軟骨組織と血管の成長を促進し、組織の修復の役割を果たします。他方では、従来の関節インプラントと同様に負荷に耐えることができ、修復期間中に患者自身の軟骨を置き換え、患者が短期間で可動性を回復できるようにします。時間が経つにつれて、損傷した関節組織が 3D プリントされたインプラントに成長し、インプラント材料が溶解して、最終的に完全に治癒した関節組織が残ります。

ナノチョンは現在、大型動物の馬や小型動物のネズミを含む動物実験を受けています。 Nanochon が実施したラットの研究では、ラットの左膝の滑車溝における全膝骨軟骨欠損が治療されました。 1 か月後と 3 か月後、ラットの骨移植はより速く進み、軟骨、海綿骨、血管系はより長く、より無傷で成熟していることが示されました。

ナノチョンは2019年に臨床試験を実施する予定だ。この技術の臨床試験が成功し、FDAの承認が得られれば、膝関節表面の重大な軟骨損傷の修復、スポーツ傷害、早期発症型変形性関節症、その他の全層軟骨損失の治療に新たな治療選択肢が提供されることになる。

世界中の多くの研究機関や整形外科用医療機器メーカーが、3Dプリントされたスキャフォールドによる骨再生の研究成果を上げていますが、その中で生体適合性材料と3Dプリントされたスキャフォールドの設計が重要な役割を果たしています。

市場調査によると、わが国は骨再生のための3Dプリント足場の研究でも大きな成果を上げており、世界的な問題である大きな骨欠損に対する3Dプリント足場の使用も進歩しています。

中国科学院上海陶磁器研究所の研究員である呉成鉄氏と張江氏が率いる研究チームは、大きな血管骨欠損の修復を目的とした複雑構造のバイオセラミックスの3Dプリント技術で進歩を遂げた。研究チームは、3Dプリントされた骨欠損修復用足場を設計する際に、バイオニックレンコン構造を採用した。生体内動物実験では、バイオニックレンコン生物学的足場が骨組織再生能力と血管新生効果を高め、骨欠損の修復に有益であることが示された。従来の 3D 生体活性スキャフォールドと比較して、3D プリントされたバイオニックレンコンバイオスキャフォールドは、スキャフォールド内部への栄養素の伝達を促進し、細胞と組織の内側への成長を誘導し、それによって初期の血管新生とその後の骨形成を促進し、骨欠損の修復性能を向上させます。

2018年2月、西京病院整形外科は、3Dプリントされたスキャフォールドを使用した長骨欠損の修復に関する臨床試験を開始しました。 3Dプリントされたステントは、フィラメントレス3Dプリント技術を使用して、西安Dianyun Biotechnology Co., Ltd.によって患者向けにカスタマイズされています。この材料は生体適合性のセラミック複合材料であり、患者自身の新しい骨の形成を誘発しながら徐々に分解し、最終的には患者の新しい骨組織に完全に置き換えられます。除去するための二次手術は不要であり、インプラントが体内に長期に存在する潜在的なリスクを軽減します。

出典: 3Dサイエンスバレー

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