3Dプリント血管の国内開発状況

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-12-16 17:19 に最後に編集されました。

最近、中国の3Dプリント血管の分野では多くの波が起こっています。南極熊が報じたBlue Light Innoは絶好調です。Blue Light Innoの親会社であるBlue Light Developmentの株価は3日連続で20％上昇しました。 Antarctic Bearも一昨日、専門的な分析を発表しました。サルの血管の生物学的3Dプリントは単なる仕掛けなのか？ 3D プリント血管の技術レベルは、主に抗凝固性、抗縫合性、成長および修復能力に反映されます。臨床的には、血管移植片は一般に、血液適合性が良好で血栓症がないこと、十分な機械的特性と抗縫合強度、良好な生分解性と組織再生能力、無毒な溶解、滲出液、分解生成物、免疫拒絶反応がないなどの特性を備えている必要があります。

国際的には、米国のコロンビア大学、クレムソン大学、シンガポールの南洋理工大学、ユタ大学、サウスカロライナ医科大学、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校、ペンシルベニア大学、ワシントン大学など、人工血管の3Dプリントに絶え間ない努力が続けられており、ハーバード大学が大きな成果を上げています。中国では3Dプリント血管の開発が盛んです。血管分野の技術開発をリードするのは誰でしょうか？南極熊は以前、海外の3Dプリント血管の開発状況をレビューしました。南極熊は上海証券取引所に、3Dプリント生物血管の現状はどうなっているのかと質問しました。

技術への曲がりくねった道ハーバード大学の研究者たちは、印刷プロセス全体を通じて 3 種類のバイオインクを使用しました。最初のインクには、各細胞をつなげて組織を形成する、水、タンパク質、炭水化物の複雑な混合物である細胞外マトリックスが含まれています。 2 番目のインクには細胞外マトリックスと幹細胞が含まれていました。 3 つ目は血管を印刷するのに使用され、このインクは冷却されると溶けるため、研究者は冷却された材料からインクを抽出し、中空のチューブを保持することができます。では、人工血管の3Dプリントに関して中国ではどのような進歩が見られるのでしょうか?

南開大学<br /> キーワード: 3層人工血管作製技術

南開大学は、現在、各種小口径人工血管を作製する技術は、合成材料と天然材料をマトリックスとして用いる人工血管作製技術、天然血管の脱細胞化技術、自己組織化技術の3つに大別できると考えています。 1つ目の技術は、電界紡糸、粒子浸出、相分離などの技術を利用して、細孔のある人工血管を作製するものである。しかし、これらの技術を用いて人工血管を作製する過程では、人工血管の内面の物理的な位相構造が考慮され、制御されることはほとんどない。多くの基礎研究により、人工血管材料の表面のトポロジー構造（平滑性や粗さなど）が血漿タンパク質や血小板の付着に影響し、さらに内皮細胞や平滑筋細胞の付着や増殖にも影響し、人工血管の開存性にも影響することが示されています。南開大学は、内層、中間層、外層からなる3層人工血管を設計・製造した。手順は次のようにまとめられます。

人工血管内層の製造：人工血管内層は、生分解性ポリマーを原料としてインク印刷法によって製造される。

内面が滑らかで緻密であるため、血漿タンパク質や血小板の付着を抑制し、移植時に血液が人工血管壁に浸透して急性血栓症を引き起こすのを防ぐことができます。また、緻密な内層により軸方向の機械的強度を高めることができます。

人工血管の中間層の製造：中間層は、電界紡糸、湿式紡糸、溶融紡糸、または 3D 印刷技術の 1 つ以上によって人工血管の内層の外側に製造され、直径 5 ～ 100 ミクロンの螺旋状繊維が一定の角度で配置されて巻かれます。中間層の主な機能は、周囲の組織細胞が足場内で配向された方法で成長するように誘導し、細胞外マトリックスの配向された沈着と配置を実現することです。一方、配向されたミクロン繊維は、放射状の機械的サポートを提供できます。

人工血管の外層の製造：外層は、メルトスピニングと3Dプリントにより、人工血管の内層と中間層の外側に製造され、主に人工血管が曲がるのを防ぐ役割を果たします。

上海大学<br /> キーワード: 分岐構造、3 次元層状血管ステント人体の血管の内径は 5 ミクロンから 25 mm の範囲です。大きな血管の壁は、内膜、中膜、外膜という明確な 3 層構造になっています。内膜は基底膜に付着した内皮細胞の単層であり、中間層は多数の平滑筋細胞または弾性組織で構成され、外膜には主に線維芽細胞と血管が含まれています。

組織工学の血管スキャフォールド形成技術の面では、一般的に使用されるプロセス方法は主に 2 つのカテゴリに分けられます。1 つは血管モデルの事前確立に基づくもので、もう 1 つは組織構造内での血管ネットワークの生成に基づくものです。血管モデルを事前に構築する方法は、鋳型鋳造法と電界紡糸技術を組み合わせて血管ネットワークを形成する方法に分けられます。一方、組織構造内での血管ネットワークの生成に基づく方法は、主に 3D 細胞培養技術に基づいており、内皮細胞やその他の細胞を使用して生物学的足場内に小さなチャネルを自発的に形成します。これらの従来の方法は、血管ステントまたは血管ネットワークを備えたステントを比較的うまく実現してきましたが、多層血管ステントを作製するための現在のプロセス方法では、ステントの三次元空間構造と血管分岐の形態を実現することが困難であり、一方で、特定の三次元分岐流路構造を実現できるプロセス方法では、血管の三層構造を実現することが困難です。

上海大学は、既存の血管ステント製造プロセスの欠陥に対応して、二股構造の3次元積層血管ステントを形成するシステムと方法を提供しています。3D Science Valleyは、このシステムが3Dプリント技術を使用して金型を製造し、金型にハイドロゲルを注ぎ込んで血管ステントを層ごとに準備し、Pluronic F127犠牲材料を使用して、最初に追加してから犠牲にする方法で血管ステントの中空構造を実現し、最終的に二股構造の3次元積層血管ステントを形成することを知りました。

広州宏昌バイオテクノロジー キーワード：バイオ人工血管の生体内リモデリングの実現広州宏昌バイオテクノロジーは、優れた機械的特性と生体内での自己リモデリングを実現する能力を備えたバイオ人工血管を開発しました。バイオ人工血管を、アデノシンを継続的に放出し、局所の微小環境を効果的に最適化し、急速な内皮化を促進するバイオリアクターに変換することができ、血管欠陥や血管バイパスの臨床修復に使用できます。

広州宏昌バイオテクノロジーの製造工程には、血管ステント複合材料の入手、血管の編み込み、血管の修正などが含まれます。その中で、3Dプリント技術は血管の準備や血管の修正のプロセスに反映されています。

分解生成物の無毒性に関しては、広州宏昌バイオテクノロジーは、三重らせん構造を維持しながら、抗原ポイントである末端ペプチドを除去しながら、生物学的人工血管のコラーゲンを構築します。 3Dサイエンスバレーは、この材料が幅広い供給源を持つ天然バイオマテリアルであり、無毒であること、その分解生成物は体内に吸収され、体に害を及ぼさないことを知りました。製造が容易で成形しやすく、機能適応性、組織適合性、物理的および化学的性質、生分解性、コストの面で人工合成材料よりも優れています。

広州宏昌バイオテクノロジーが取得したバイオ人工血管を動物に移植したところ、14日後に光学顕微鏡と電子顕微鏡で血管腔内の内皮細胞が正常な形態を示し、密集して配列し、血管の長軸に沿って分布していることがわかり、血管が自己内皮化をうまく形成したことがわかった。液体クロマトグラフィーでは、バイオ人工血管がアデノシン分子を持続的に放出できることが検出された。 1 か月後に HE 染色、免疫蛍光染色、電子顕微鏡検査を実施したところ、顕著な内膜肥大や血栓症はなく、血管内皮化が良好であることが示されました。 6 か月後の HE 染色、免疫蛍光染色、電子顕微鏡検査により、血管の完全な自己リモデリングが達成されたことが示されました。

ブルーレイイノ<br /> キーワード: 3D バイオプリント技術は人工血管内皮化を促進します。Blue Light Inno は、3D バイオプリント血管の臨床試験を申請したことを発表しました。生体内動物実験が成功した後、Blue Light Inno 3D バイオプリント血管の次のステップは、臨床試験のために関連規制当局に申請することです。

Blu-ray Inno の 3D バイオプリンティング特許技術はバイオブリックです。バイオブリックの技術的意義は、人工的に組織や臓器を構築する鍵となる細胞の正確な配置を実現することにあります。 Blue Light Inno は、既知のバイオプリンティング技術には欠陥があると考えています。現在のバイオプリンティング方法のほとんどは、細胞の正確な配置を実現できないため、微細構造を持つ微小組織集合体を生成することができません。同時に、現在知られているバイオプリンティング方法では、使用される細胞に機械的な保護が欠けています。そのため、細胞を 3D バイオプリンティングに使用すると、外部からの圧力やせん断力によって細胞が簡単に損傷したり死滅したりしてしまいます。これにより、バイオプリンティング技術の応用が大きく制限されます。

Blu-ray Inno のバイオブリック印刷技術は、細胞を効果的に機械的に保護し、印刷プロセス中の細胞生存率を保証します (90% 以上)。 Blue Light Inno が製造した生物学的インクは、バイオプリンティングプロセス中に細胞を正確に配置し、組織や臓器の正確なバイオプリンティングを実現します。微小血管は、組織内の細胞が栄養素を摂取し、代謝産物を排泄するための唯一の経路です。バイオブリックを使用して構築された人工構造物（人工組織など）は、内部の細胞が生存できるように微小血管を形成できる必要があります。内部に微小血管が存在することは、組織ブロックが生物学的機能を持つための重要な条件です。

この記事の参考文献:
-人工血管の3Dプリント、The Register
-研究者らが「生きた」血管を3Dプリント、llnl
-生体組織の3Dバイオプリンティング、Wyss研究所
- 特許：二股三次元積層血管ステント等の形成システム及び形成方法

出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
クマの目は唖然とした。わが国のBlueray Inno生物学的3Dプリント血管が30匹のサルに使用された。Blueray Developmentの株価は急騰し、自己検査のために停止された。専門家の分析：サルの血管の生物学的3Dプリントはギミックですか？

3Dプリント血管の国内開発状況

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