2017 バイオ 3D プリンティングニュースのハイライト

2017年を振り返ると、バイオ3Dプリント業界は技術開発、材料研究、設備生産の面で大きな進歩を遂げ、主流のビジネスはさらに多様化しており、これまでの医療モデル制作をベースに、バイオニック実験材料や人体インプラントなどの新しいコンテンツが追加されました。こうした進歩により、一方では実験動物の使用が減り、関連する科学研究活動において不必要な倫理的・道徳的論争を回避するのに役立ちました。他方では、人工活動臓器の生産に対する技術的サポートも強化されました。昨年の生物学的3Dプリンティング業界のホットなニュースを振り返ってみましょう。それらは未来と私たちの生命と健康に関係しているからです。

【素材】体内に進出し、環境保護と高効率を追求
2017年4月、スペインの研究者たちは、ジュースを作った後に残ったリンゴの搾りかすを使って、骨や軟骨組織の再生に使用できる生物学的3Dプリント材料を開発した。この素材の利点は、環境に優しいだけでなく、市場における競争力も高いことです。リンゴの搾りかすに含まれる炭水化物と抗酸化物質は重要な健康食品であり、ペクチンは生体適合性が極めて高く、皮膚の傷の治療や抗腫瘍薬の製造に有望です。抗酸化物質とペクチンを抽出した後に残るリンゴの搾りかすは、さまざまな種類の細胞を成長させるために必要な支持構造にすることができます。

また4月には、スイスのバイオ医薬品企業regenHUと英国の合成バイオマテリアルメーカーPeptiGelDesign Technologiesが共同で、組織工学や3D細胞生物学で重要な用途を持つ、合成ハイドロゲルとしても知られる生物学的3Dプリント用の細胞外マトリックスバイオインクのシリーズを発売した。開発者らは、これらの新製品が3D生物学的印刷インクの生体内応用におけるギャップを埋めると期待されていると述べている。さらに、このインクには、特定の用途に合わせてカスタマイズできるという独自の利点があります。

10月、アメリカの有名な3Dプリント会社Formlabsは、歯科業界向けの新しい3Dプリント材料を発表しました。これは、長期間使用でき、3Dプリントの歯列矯正アプリケーションや機器に使用できる初の生体適合性樹脂と言われています。 Formlabsは、この素材は最速の印刷速度を実現でき、スプリントや歯のリテーナーなどの歯列矯正器具の印刷に適していると主張している。ユーザーは50分以内に1つの器具の製造を完了できる。
【設備】3Dプリントペンは侮れない、「4軸」が新たなハイライトに
5月、オーストラリアのメルボルンにあるセント・ヴィンセント病院の研究者らが、3Dバイオプリンティングペンのテストに成功した。この生物学的 3D 印刷ペンは、幹細胞ハイドロゲルインクを材料として使用し、医師が損傷した筋肉、骨、腱、その他の組織に生きた細胞を簡単に印刷するのに役立ちます。このテスト中、この囲いは羊の負傷した膝を無事に修復した。研究者らは次に、この装置を使って、より治療が難しい軟骨損傷の修復に取り組む予定だ。

8月、アルゼンチンの研究チームは、複雑な円筒形、管状、螺旋状のメッシュ構造を生成できる4軸3D生物印刷システムを開発した。研究者らによると、これらの複雑なメッシュ構造を作成することにより、4軸付加製造装置は生体適合性足場上での細胞の成長を改善するのに役立つという。

10月、アメリカのインターナショナル・ステムセル・カンパニーは、生物学的3Dプリント肝臓組織の品質と機能を大幅に向上させることができる新しい生物学的3Dプリント技術を発表しました。この技術の具体的な実装ツールは、肝臓前駆細胞を印刷することに特化した 3D バイオプリンターです。これにより、細胞を肝臓のような構造にすることができます。潜在的な用途としては、損傷した肝臓へのインプラント、薬物スクリーニングなどが挙げられます。この技術は将来、国際的な幹細胞企業に数十億ドル規模の市場を切り開く可能性がある。
【テクノロジー】血管組織の開発に注目、がん研究も注目
3月、カリフォルニア大学サンディエゴ校は3Dバイオプリンティング装置を使用して機能的な血管ネットワークを作成し、マウスでテストすることに成功した。開発者らによると、この研究は人工臓器や再生療法の誕生を加速させるだろうという。現在、この 3D プリントされた血管ネットワークは、血液を輸送するための体自身のネットワークと組み合わせることができ、数秒以内に生物組織を模倣した 3D プリントされた微細構造を作成できます。このネットワークは、肝臓組織や、血液中に薬剤を送達できる3Dプリントされた微小魚の作成にも使用されている。

ミネソタ大学は4月、心臓病によって損傷した心臓組織の治癒を助ける生物学的3Dプリントパッチを開発した。研究者らは3Dプリンティングを利用してヒトの心臓幹細胞をマトリックス上に統合し、同期して成長し拍動する心臓組織パッチを作成した。このパッチは現在、心臓発作を起こしたマウスに移植され、成功している。

6月にNASAは「磁気3D細胞培養」と呼ばれる研究プロジェクトを立ち上げた。このプロジェクトでは、生物学的3Dプリント技術を使用して、国際宇宙ステーションでより現実的な構造を持つ癌細胞を培養し、癌治療研究を支援します。宇宙の微小重力環境を利用することで、地球上の研究室の層状構造ではなく、人体のがん細胞に近い、複雑でほぼ球状の構造にがん細胞を培養できるようになると期待されている。

7月、米国のライス大学とベイラー医科大学は、ヒトの内皮細胞と間葉系幹細胞を組み合わせて3Dプリントされた機能性毛細血管を製造するための協力を開始しました。完成品はシステム内で血液を輸送することができます。この成果は、血管組織製造の研究の進歩を大きく促進しました。特に印象的なのは、研究チームがあらゆる患者から採取した細胞を使って毛細血管を作ることに成功したことだ。これにより、体がインプラントを拒絶するリスクを軽減できる可能性がある。

8月、チリ、イタリア、サウジアラビア、韓国、米国の研究者らが共同で、特殊な「犠牲」バイオインクを材料とした生物学的3Dプリント血管化肝臓組織を開発した。この肝臓組織の主な用途は薬物の毒性試験です。研究者らは、この技術は他の種類の細胞を印刷するのにも使用でき、個別化薬物スクリーニングに新たな希望をもたらすと述べた。研究が進むにつれて、より複雑な薬物検査システムが開発されることが期待されます。

また8月には、ニュージーランドのオタゴ大学と癌研究グループのマッケンジーが、乳癌の新たな治療法の研究に役立てるため、3Dプリントされた乳癌細胞の構造を開発した。 3Dプリントされた癌細胞構造は、一般的な実験室培養プレート上で培養された2D構造よりも現実的であり、化学療法薬に対する反応も大きく異なるため、より標的を絞った新しい薬の開発につながります。
【注目】英国で初の「バイオメディカル3D技術者」の求人が登場
7月、英国のモリストン病院で「バイオメディカル3D技術者」の募集が始まりました。主な仕事内容は、3Dプリントされた手術モデル、インプラント、ガイドの設計と製作です。この動きは英国では画期的なものだった。モリストン病院でこの役職に就いている人物は、英国ノッティンガム・トレント大学の顔面法医学美術学科の修士課程を卒業した人物です。デジタル 3D デザイン技術に精通した彼女は、英国初のバイオメディカル 3D 技術者となりました。

生物3Dプリント技術は、医療用模型製作の基礎レベルを超えた後、2017年に急速に実用化へと進みました。人体インプラントに使用できる印刷材料が次々と登場し、能動インプラントを製造できる印刷装置が業界の注目を集めています。人工血管の分野で技術革新が頻繁に起こる大きな理由の1つは、血管組織がインプラントの長期的な活動を維持する上で重要な役割を果たしているからです。英国で開設された「バイオメディカル3D技術者」のポジションは、生物学的3Dプリント技術の大規模な産業化と商業化の青写真を垣間見せた。

出典: インテリジェント製造ネットワーク

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