研究者は砂糖とシリコンを使って移植可能な血管を3Dプリントする

3D プリントを使用して移植可能な臓器や組織を製造するプロジェクトが世界中で本格化していますが、すべての研究者が同じ問題に直面しています。それは、ポリマー、シリコン、患者自身の細胞を完璧に組み合わせて、酸素と栄養素を輸送できる生体適合性のある微小血管を作成する方法です。ライス大学とペンシルベニア大学の科学者が率いるバイオエンジニアリングチームは、最近の論文で述べているように、砂糖ガラスとシリコンを使用して原始的な血管系を作成することで画期的な進歩を遂げたようだ。これにより、移植可能な臓器や組織の 3D プリントの新たな道が開かれる可能性があります。

この非常に有望な研究は、ペンシルベニア州ライス大学の生物工学准教授ジョーダン・ミラー氏が主導した。雑誌「Tissue Engineering Part C: Methods」に掲載された論文で、彼らは自然な血管系を作り出すことができたことを示している。このシステムを小さな動物モデルに接続すると、血液が正常に流れるようになりました。

本質的に、これは、埋め込まれた人工臓器や組織の隅々まで血液が行き渡るようにするという大きな問題に対する解決策を提供します。ミラー教授は、組織工学者は通常、患者自身の体内で血管が成長するのを待ってから、それを人工組織の足場に組み込むと述べた。このプロセスには数週間かかるだけでなく、体外で作られた人工臓器にも適合しません（血管組織が到着する前に酸素不足で死んでしまいます）。「これらの理由から、私たちは待つべきではないと考えています。そこで、3D プリントされた構造を移植し、大動脈を直接それに接続する方法を見つけたいと考えています。この方法では、構造はすぐに酸素と栄養分を得ることができます。このプロジェクトは、研究室で 3D プリントされた構造に同様の移植手術を適用するというコンセプトの第一歩です」とミラー氏は説明しました。

中国の専門的な3DプリントメディアプラットフォームであるAntarctic Bearによると、研究チームはこの試みの中で2つの問題に遭遇した。1つ目は、組織内に血管構造が多数存在するということ、2つ目は、人工血管の入口と出口が動脈と静脈に直接接続できるほど小さくなければならないということだ。そのために、バイオエンジニアリングの大学院生サマンサ・ポールセンと研究技術者アンダーソン・タは、パティシエが作る砂糖ガラスのケージにヒントを得て2012年にミラーが開発した技術を使用して、興味深い概念実証を開発した。彼らは砂糖ガラスを層ごとに3Dプリントして血管格子を作成し、それが硬化したらシリコンキャストの型として使用した。シリコンが硬化すると、小さなチューブのネットワークが形成されました。「まだ臓器の血管のようには見えませんが、臓器移植に関連する重要な特性をすでに備えています。この方法を使用して、直径1mmの入口と出口、および直径600〜800ミクロンのより小さな分岐血管を備えた血管構造を作成しました」とミラー氏は説明した。

出入り口を備えたこの人工構造物の重要性は、実用的な模型実験の実施に役立つことです。実験では、この小型の「人工血管ネットワーク」を動物モデルの動脈に接続し、ネットワーク構造を通じて血液をスムーズに輸送できることに驚きました。ドップラー画像法を使用することで、このシステムは血液によって生じる生理的圧力にも耐えられることが実証されました。結局、3時間にわたって血液はスムーズに流れました。

上記の成果は医療への応用にはまだ程遠いものですが、ミラー教授は、これがバイオエンジニアリングのこの分野における大きな進歩であることは間違いないと考えています。「この研究は、外科医が動脈を人工組織に直接接続できるようにする組織工学移植モデルの開発における第一歩です。

3ders経由

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