EUのCerAMfacturingプロジェクトが個別化医療で画期的な成果を達成

ドイツのフラウンホーファーセラミック技術研究所とIKTSシステム研究機関は、整形外科用インプラント、義歯、手術器具などの医療製品だけでなく、マイクロリアクターなどの非常に複雑で小さな部品も印刷できる新しい3D印刷技術を開発しました。

フラウンホーファー研究所は現在、この新技術を共同で変革するパートナーを探しているため、3Dプリント機器や材料の実際の外観はまだ明らかにされていません。しかし、この謎は今のところは保留にしておきましょう。3D Science Valley の今号では、この印刷技術と材料の原理と応用の方向性を明らかにします。

サスペンション3Dプリント
フラウンホーファー研究所が開発した 3D 印刷技術では、セラミックや金属の粉末懸濁液などの材料を印刷できます。セラミックまたは金属の粉末を、80 ℃ で液体に溶ける低融点熱可塑性バインダーに混合します。印刷プロセス中、プリンターの電気温度によってバインダーが溶け、セラミックまたは金属粉末材料と混合された液滴の形で堆積します。堆積後、液滴は急速に冷却されて硬化し、立体物が点ごとに徐々に印刷されます。

金属、ガラス、セラミックの粉末材料がバインダー内で均一に混合されます。粘度も正確に制御されており、混合された粉末材料は「薄すぎ」ても「厚すぎ」てもいけません。そうすることで、プリンターはスムーズに印刷できるようになります。

ミクロンレベルのアプリケーション:

マイクロリアクター<br /> 研究者たちはこの技術を利用して、高性能セラミックや硬質金属製品を印刷した。これには、1ポンド硬貨よりも小さい薬剤インプラントとセラミックマイクロリアクターが含まれています。薬剤インプラントは、わずか数百ミクロン幅のワイヤーとマイクロチャネルで構成されており、鎮痛剤、血液凝固阻止剤、抗生物質、その他の薬剤を制御された方法で混合し、患者の体内に送り込む。

マイクロリアクターの特徴的な寸法は、通常 10 ～ 300 ミクロン (または 1000 ミクロン) です。マイクロリアクターの「マイクロ」は、マイクロリアクターのサイズが小さいことや製品の出力が小さいことを意味するのではなく、プロセス流体のチャネルがミクロンレベルであることを意味します。マイクロリアクターには、数百万、あるいは数千万ものマイクロチャネルを含めることができます。

上の写真は、研究者が印刷したセラミックマイクロリアクターを示しています。この中には、多数の複雑なマイクロチャネルと 2 本の液体接続チューブが含まれています。マイクロリアクターの複雑な構造とリアクターの内外の密閉は、従来の技術では大きな課題となりますが、セラミック 3D プリント技術により、統合型リアクターを製造することができます。この技術の恩恵を受けるのは医師だけではなく、プロセス開発や生産にマイクロリアクターを適用する製薬業界や化学業界も恩恵を受けるでしょう。 3D プリント技術を使用して少数のマイクロリアクターを製造すると、コストが低くなるだけでなく、安全性も高くなります。

内視鏡手術器具<br /> 内視鏡手術を行う際、医師は特殊な手術器具を使用する必要があります。手術中、器具は高周波電流を出力し、血管の閉鎖と組織の切断および分離を同時に完了します。高周波電流が患者に害を及ぼすのを防ぐために、通常は製造時に絶縁材料が必要であり、セラミックは優れた絶縁要件を満たすことができます。さらに、セラミックは非常に耐久性があり、洗浄も簡単なので、医療機器や部品に最適です。フラウンホーファー研究所の研究者らは、同研究所の3Dプリント技術は外科用器具のセラミック部品の印刷に使用できる可能性があると述べている。

CerAMfacturingについて
欧州連合の資金提供を受けたCerAMfacturing研究プロジェクトは2015年10月に開始され、3年間継続されます。プロジェクトパートナーはビジネスと研究の分野から構成され、共同で個別化医療用のデバイスとコンポーネントを開発します。同社は、鉗子やピンセットなどの外科用器具、膝関節インプラントや脊椎インプラント、関節治療用のカスタマイズされた温熱治療剤を開発しています。プロジェクトの中核メンバーとして、フラウンホーファーセラミック技術研究所と IKTS は、CerAMfacturing 研究プロジェクトにおいて、パーソナライズ医療における 3D プリント技術の応用を促進する役割を果たしてきました。

出典: 3Dサイエンスバレー

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