中国科学院、より複雑な骨や軟組織インプラントの製造に向け、3DバイオプリントBBGアルギン酸を開発

2024年9月5日、Antarctic Bearは、中国科学院合肥物理科学研究所が発表した最近の研究で、ホウ酸生体活性ガラス（BBG）は、特にアルギン酸ナトリウム（SA）と組み合わせると、3Dバイオプリンティングの精度と生体適合性を向上させることができることが示されていることを知りました。 BBG はカルシウムイオンの制御された放出を通じてアルギン酸の自己凝固を改善する上で重要な役割を果たし、骨や軟組織インプラントを含む複雑なバイオプリンティング用途に有望な材料となっています。
△メーカーMo-Sciの生体活性ガラスに関する研究が、International Journal of Biological Macromoleculesに「ホウ酸生体活性ガラスは、Ca2+制御の自己凝固を介してアルギン酸ナトリウムプラットフォーム上で3Dバイオプリンティングの精度と生体適合性を向上させる」というタイトルの論文として掲載されました。

論文リンク: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.134338
ホウ酸生体活性ガラス (BBG) をアルギン酸ナトリウム (SA) に統合することは、3D バイオプリンティングにおける大きな進歩を意味する可能性があります。アルギン酸ナトリウムは、生体適合性と手頃な価格のため、3D バイオプリンティングでよく使用される天然ポリマーです。しかし、従来のアルギン酸プラットフォームでは、特に印刷後の構造を固めるために処理後のカルシウムイオン溶液を使用する場合、印刷精度が低い、ゲル化が不均一になるなどの課題があります。
生体活性ガラスは、オリジナルの生体活性ガラスであるバイオガラスを含む、表面反応性ガラスセラミック合成骨移植生体材料のグループです。これらのガラスの生体適合性と生体活性により、病気や損傷した骨を修復したり置き換えたりするために人体に移植可能な装置として使用されるようになりました。ほとんどの生体活性ガラスは、体液中で分解し、治癒に有益なイオンを運ぶキャリアとして機能するケイ酸塩ベースのガラスです。生体活性ガラスは、抗感染性と血管新生性を持つ唯一の材料であるという点で、他の合成骨移植生体材料（例：ハイドロキシアパタイト、二相性リン酸カルシウム、硫酸カルシウム）とは異なります。
△電子顕微鏡で観察した生体活性ガラス 21世紀初頭から、ホウ酸生体活性ガラス（BBG）はバイオメディカル用途で広く研究されてきました。これまでの研究では、BBG は一般にケイ酸塩ガラスに比べて優れた生体活性と骨治癒能力を示すことがわかっています。また、感染症や骨粗鬆症などの疾患の治療のための薬物送達システムとしての可能性も示しています。さらに、BBG は創傷治癒に適しており、市販の (FDA 承認済み) マイクロファイバー BBG ドレッシングは慢性創傷の治療に使用されてきました。イオンを改変することで、BBG の骨および創傷治癒能力がさらに強化される可能性があります。例えば、銅イオンを添加すると創傷治癒における血管新生が大幅に促進されることが示されており、マグネシウム、ストロンチウム、コバルトなどのイオンは骨の治癒を改善することができます。最近の研究では、神経と筋肉の再生における BBG の研究も行われており、軟骨再生は将来有望な応用分野であると考えられています。
新しい研究によると、 BBG は3D バイオプリンティングアプリケーションにおいてカルシウムイオンの制御された放出を通じて自己凝固効果を導入することで、新しいソリューションを提供します。これにより、材料のレオロジー特性が向上するだけでなく、印刷された構造の精度と安定性も向上します。 BBG-SA ハイドロゲルは印刷プロセス中に固まるため、印刷後にカルシウムを含浸させる必要がありません。その結果、構造精度が向上し、収縮が少なくなり、複雑な生物学的構造を作成するのに最適です。
BBG-SA ハイドロゲルは、3D プリントの精度が向上するだけでなく、優れた生体適合性も備えています。これらは、組織工学に不可欠な細胞接着と増殖をサポートし、さらに骨再生に極めて重要な骨形成分化を促進します。
BBG-SA ハイドロゲルは機械的安定性と生体活性が向上しているため、組織工学、再生医療、さらには生体適合性電子デバイスへの応用に有望な材料となっています。 BBG-SA ハイドロゲルは、ゲル制御の向上と印刷後の構造的完全性の向上により、骨および軟組織インプラントのバイオプリンティングの新たな可能性を切り開き続けます。

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