在庫 - バイオメディカル 3D プリントの最新開発 8 つ

この投稿は Little Soft Bear によって 2016-10-27 16:42 に最後に編集されました。

近年、医療分野における 3D プリント技術の応用がますます注目されており、主な応用例としては、人体インプラント、手術ガイド、医療機器などが挙げられます。骨の形態は人それぞれ異なります。3Dプリント技術は、各人の本来の骨の特性に応じてカスタマイズし、本来の骨に完全に一致する製品を生産できるため、インプラント（または人工装具）が人体に与える影響を軽減し、人体の骨格の正常な機能を最大限に回復することができます。次に、Antarctic Bear はバイオメディカル分野における 3D プリントの最新の開発についてレビューします。

技術、材料、投資、政策、規制などの全体的な環境が徐々に改善するにつれて、3Dプリントはますます多くの医師や病院に採用され、正確で個別化された治療の強力な補助手段になりつつあります。生物学的 3D プリンティングの分野における最近の一連の驚くべき進歩も、私たちに多くの可能性と機会を示しています。

1. ドバイはすべての病院に3Dプリント技術を導入する予定

ドバイ保健局（DHA）は、2017年までにドバイのすべての病院が、3Dプリント義肢、義歯型、骨折型、手術前の準備やシミュレーション用の3Dプリント臓器など、さまざまな用途で3Dプリント技術を使用する予定であると発表しました。

DHAの組織改革部門の責任者であるモハメド・アル・レダ博士は、ドバイのすべての病院に3Dプリント技術を導入する計画が策定されており、今後1年間で実行される予定であると述べた。「この戦略により、医療処置が迅速化され、コストが削減され、医師が術前の段階で複雑な手術を計画するのに役立つでしょう。」

コメント：裕福な国ドバイは、3Dプリントの応用において常に「大金を費やす」モデルであり、医療用3Dプリントの計画と配置も次々と進んでいます。これらの計画が短期間で実現できれば、ドバイは間違いなくこの分野のリーダーとなるだろう。

2. 幹細胞を原料として3Dプリントした骨組織工学用足場

オランダのマーストリヒト大学（ヨーロッパ最大のバイオ製造センターの 1 つ）のモロニ研究所は最近、幹細胞から骨細胞への誘導分化に好ましい条件を作り出す独自の 3D プリントスキャフォールドを開発しました。

プロジェクトの研究者らは、3Dプリントの足場を通じて細胞の「運命」を制御し、皮膚細胞や骨細胞などの細胞構造の完全なデータベースを確立したいと考えていると述べた。「第一世代の製品では、細胞はハイドロゲルに浮遊したり、3D多孔質マトリックスに埋め込まれたりしていましたが、これらの再生組織は手術後数年で変性し、再度の手術が必要になりました。」

これらの障害に対処するには、移植された幹細胞の制御に役立つため、3D プリントの「インテリジェント構築」の役割が特に重要です。「細胞間の物質相互作用をより適切に制御することは、組織工学の構造と持続性を維持するために不可欠です。また、3D プリントされた足場内で細胞を所定の位置に維持し、細胞の休眠、増殖、分化を制御することも重要です。」

コメント: 幹細胞の分化は、3D プリントによる骨インプラントの実現に向けた非常に重要なステップです。マーストリヒト大学の研究成果は、3Dプリントされた骨および関節インプラントの開発に新たな可能性をもたらしました。

3. ハーバード大学の科学者が「生きた」腎臓モデルを3Dバイオプリント

ハーバード大学ハンスオーグ・ヴィース生物工学教授ジェニファー・A・ルイス氏が率いる研究チームは、腎臓の機能を再現できるという管状の3D腎臓構造を3Dプリントした。

彼らはロシュ・ファーマシューティカルズの科学者アニー・モイサンと緊密に協力し、これまでの研究を基に、腎尿細管の表面を構成する生きたヒト上皮細胞を含む機能的な3D腎臓構造を作成した。この研究は科学誌「Scientific Reports」にオンライン掲載された。

研究チームが作成した 3D 腎臓構造は、腎尿細管の中で最も長くて厚い部分であり、各ネフロンの重要な構成要素である近位尿細管をシミュレートします。

コメント: 人工臓器を 3D プリントするまでにはどれくらい時間がかかるのでしょうか? Organovo、Wake Forest、その他の企業組織は、この点で一定の成果を上げており、ハーバード大学の腎臓構造モデルは、3D プリンティングがこの最終的な方向に向けて有益な一歩を踏み出すのに役立っています。

4. 韓国、医療用インプラント製造用の新しいシルク3Dプリンターを開発

韓国農業振興庁（RDA）は、主に医療機器としての使用を目的に、シルクタンパク質を材料とした新しい3Dプリントシステムを翰林大学と共同で開発したと発表した。

シルクは、75% のシルクタンパク質を含むタンパク質繊維です。タンパク質は生体適合性に優れているため、医療機器の製造によく使用されます。この素材の利点と、精密な形状形成における 3D 印刷技術の成長可能性を認識し、RDA と Hallym 大学の研究者は、シルク 3D 印刷を使用して、プレート、ネジ、クリップなどの整形外科用インプラントを印刷することを決定しました。

コメント：シルクプロテインを素材に使用しており、生体適合性が認められやすいだけでなく、低コストで資源も豊富、準備に手間がかからないなど、考えてみればとても便利です！商業化後は韓国の養蚕業が盛んになるだろうね～

5.3Dプリントによるカスタマイズ可能な血管ステント

最近、米国ノースウェスタン大学の2人の科学者、ギレルモ・アメール氏とサン・チェン氏が協力し、3Dプリント技術を使用して、患者の身体状態に応じてカスタマイズできる生分解性の弾性ステントを開発した。この技術は、マイクロ連続液体界面製造 (microCLIP) と呼ばれます。

「現在使用されているステントのほとんどは金属製で、サイズも数種類しかありません。ステントが適切にフィットしないと、動脈内で移動して血流を妨げ、最終的にはインプラントの失敗につながる可能性があります。患者の血管要件を満たす正確な形状と生物学的特性を備えたステントを 3D プリントすることで、こうした合併症を最小限に抑えられると期待しています。」

6. マイクロ流体チップを印刷するための3Dプリンター

Dolomite は、流体シールを印刷できる世界初の商用 3D プリンターである Fluidic Factory を発売しました。このプリンターは、1 チップあたりわずか 1 ドルの印刷コストで、高速、簡単、信頼性の高い印刷サービスを提供します。使用される 3D プリント材料は、米国食品医薬品局 (FDA) によって承認された環状オレフィン共重合体 (COC) と呼ばれる強力で半透明の材料です。この材料は、3D プリント装置で簡単に入手でき、安価で、ほぼすべての用途に適しています。

コメント: マイクロ流体システムは、幅広い種類、機能、用途を備え、3D 組織に栄養素、酸素、成長因子を供給できます。将来的には、高度な生物学的 3D プリンターは、マイクロ流体プラットフォームを印刷できるだけでなく、同時にマイクロ流体プラットフォーム内でカスタマイズされた微細な人間の組織を直接印刷することも可能になります。

7. 3Dプリントされた「超弾性骨」は再建手術で素早く癒合し再生できる

米国イリノイ州エバンストンのノースウェスタン大学の研究者らが超弾性骨を開発した。この「超弾性骨」は、骨の成長のための足場として、または失われた骨の代わりとして皮膚の下に移植することができる。

骨には、ハイドロキシアパタイト、生体適合性ポリカプロラクトン、溶媒の 3 つの成分が含まれています。切断、折り曲げ、巻き付けが非常に簡単で、接着剤やテープを使わずに骨材が欠けている場所に押し込むことができます。さらに、多孔性と吸収性が非常に高いため、骨移植材料における血管の成長を促進するのに重要です。

コメント: 近い将来に骨折してしまった場合、3D プリントが最良の治療法となるかもしれません。この技術はまだ人間ではテストされていないが、研究者らは動物（サルとネズミ）では成功を収めている。このアプローチは、従来の骨再建手術に比べて大きな進歩です。

8. ロレアルが3Dプリント毛包技術を研究

最近、ロレアルは同国のバイオテクノロジー新興企業ポエティスと独占的な科学研究協力契約を締結した。両社はバイオプリンティングと毛髪生物学における画期的な技術を共同で応用し、機能的な毛包を3Dプリントする可能性を探ります。

両社は、ポエティスのカスタムレーザー支援3Dバイオプリンティング技術とロレアルの毛髪生物学の専門知識を組み合わせて活用します。 Poietis の 3D 印刷プラットフォームは、10 ミクロンの細胞解像度と最大 95% の生存細胞率を実現できます。 3D プリント技術の助けにより、これらの細胞構造は通常 3 週間で成熟し、組織検査に使用できます。Antarctic Bear 3D Printing Network にご注目ください。

出典: 3D Printing World 詳しい情報:
南極のクマの目録: ハーバード大学の 3D プリントにおけるブラックテクノロジーハーバード大学には、もう 1 つのブラックテクノロジーがあります。それは、「生きた」腎臓構造を 3D プリントすることです。

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TED: バイオプリンターがインターネットからインフルエンザワクチンをダウンロードして印刷

多機能グリセロールハイドロゲルバイオインクの医療と工学のクロス開発、3Dプリント臓器は直接凍結して長期保存が可能

インク直接書き込み3D印刷技術の最小フィラメント径はわずか50umで、柔らかいシリコン素材の最高解像度の記録を樹立しました。

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