3D プリントが医療界の未来をどう変えるか

近年、3D プリントは非常に普及し、数え切れないほどの分野で使用されています。医療やバイオテクノロジーの分野では、臓器の印刷、薬剤の構成、義肢のカスタマイズなど、さまざまな分野で活用できます。それが分野にどのような変化をもたらしているのか、詳しく見てみましょう。

3D プリンティングは長年存在しており、最初は製造業で使用されました。この印刷技術は、さまざまな材料を組み合わせることで、ほぼあらゆるオブジェクトを生成できます。過去 15 年間で、3D プリンティングは医療分野に拡大し、カスタム義肢や歯科インプラントなどの画期的な医療製品の開発に貢献してきました。現在、3D プリントは民間医療にも活用されています。

3D プリントは、プラスチックや金属の物体の印刷に加えて、錠剤や人間の臓器も印刷できるため、医療会社はより安全で安価な医薬品を開発できます。

今後の医療改革

他の分野と比較すると、医療分野における3Dプリント技術の応用はそれほど多くありません。専門家は、3D プリンティング業界への 7 億ドルの投資のうち、ヘルスケアが占める割合はわずか 1.6% であると推定しています。しかし、今後 10 年間でこの数字は 21% に増加するでしょう。

最近の調査によると、ヘルスケア分野は大きな変革を迎えようとしていることが分かっています。市場調査会社MarketsandMarkets.comによると、2020年までに医療分野における3Dプリンティングは21億3,000万米ドルの生産価値を生み出すだろう。 3D プリントされたインプラント歯などの医療用物品は大きな成功を収めており、3D プリント技術の急速な発展により、業界では毎日 50,000 個を超えるカスタム歯列矯正ブラケットがプリントされています。

以下の 4 つの例に示すように、3D プリンティングはすでに医療業界に永久的な変化をもたらしています。

1. パーソナライズされた錠剤

3D プリント技術を使用して、カスタマイズされた錠剤を作成できるようになりました。最も単純な形では、関係する専門家の当初の意図は、3D プリント技術を使用して経口錠剤を製造することでした。医学ライターのC・リー・ベントラ氏は著書の中で、「3Dプリントは複数の薬を服用する必要がある患者にとって恩恵となる」と書いている。
医師や薬剤師は、特定の薬剤調製基準に基づくのではなく、患者の個人情報（年齢、人種、性別など）を使用して、患者向けにカスタマイズされた薬剤を調製することができます。 3D プリント技術により、錠剤を複雑な形で積み重ねることも可能になり、小さな錠剤で複数の病気を治療できるようになります。これは患者にとって間違いなく朗報です。

2. 独自の剤形処方

医薬品製造プロセスでは、3D インクジェット印刷技術により、無制限の数の剤形を作成することもできます。専門家はこう語る。「この技術は伝統的な医薬品製造技術に挑戦するだろう。」この技術は現在多くの医薬品でテストされており、将来さらに普及するでしょう。

3. より便利な薬物放出研究

薬物放出とは、患者が摂取した薬物が分解されるプロセスです。最初に錠剤を設計して印刷すると、薬がどのように放出されるのかを人々が理解しやすくなります。 3D 印刷技術は、パーソナライズされた錠剤を印刷し、マトリックス粉末床の重なり合う層を結合する結合剤を印刷することで薬剤の分解を促進できます。これにより、異なる医薬品有効成分の間に障壁が作られ、研究者は異なる医薬品成分間の違いをよりよく研究できるようになります。製薬会社は、3D プリンティングが錠剤製造にもたらす新たな可能性を理解し始めており、この分野で研究を始める研究者が増えています。

4. 生体臓器の印刷

3Dプリント心臓はすぐには実現しないものの、専門家は20年以内に初めて完全に機能する3Dプリント心臓が実現すると予測しています。現在、血管網の複雑な構造のため、人間の臓器の 3D プリントはさまざまな課題に直面しています。ウェイクフォレスト再生医療研究所所長のトニー・アタラ氏は次のように語った。「臓器によって複雑さのレベルは異なります。」なぜなら、一部の組織は印刷しやすい（人間の皮膚のような平らな組織など）が、一部の組織は印刷が難しいためであり、最も難しいのは心臓、肺、腎臓などの臓器です。

バイオプリンティングのスタートアップ企業 BioBots は、大型で複雑な装置に代わる、小型で低コストのデスクトップ 3D プリンターを開発して生体細胞を印刷したいと考えています。共同創業者のダニー・カブレラ氏は、同社の3Dプリント機器は3D生物組織モデルの構築に使用できるほか、臨床治療や医療機器の販売チャネル開発にも使用できると述べた。

3D プリントの未来は明るいものの、今後の道のりは非常に困難です。

3D プリント技術が医療分野の一般大衆に真に利益をもたらすためには、まだいくつかの困難に直面しています。一方で、莫大な投資コストが、3D プリント分野への参入を希望する多くの企業に躊躇を生じさせています。その一方で、Ventola 氏によると、多くのメディア報道では 3D プリントのプロセスが簡略化され、必要な費用と時間が過小評価されているとのことです。 3D プリンティングに対する一般の期待は高いが、コストも同様に高い。

同時に、セキュリティ面でもいくつかの課題があります。技術が非常に新しいため、3D プリントの規制は未熟です。「いわゆる『ガレージ生物学』技術は生命科学の革新につながる可能性がある。技術的には合法だが、法執行機関の干渉を避けるために秘密裏に運用されることが多い」とベントラ氏は書いている。

科学者たちは、3D プリントが医療分野にもたらす可能性を理解し始めています。まだ道のりは長いですが、それは時間の問題だと Ventola 氏は考えています。彼女はこう書いている。「医療分野を永遠に変える3Dプリントへの道は険しいが、未来は明るい。」

転載元: (Leifeng.com)

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