マイクロナノ3Dプリンティング：脳の謎を探り、神経科学の未来を描く

出典: MF High Precision

人間の認知は複雑で神秘的な分野です。神経科学の徹底的な発展と進歩により、神経系の機能と病気のメカニズムに関する理解において重要な進歩が遂げられてきました。 3Dプリント技術は、世界中の科学研究機関が開発を競っている重要な技術の一つです。この技術は、従来の製造・加工方法に比べて、実験サイクルを大幅に短縮し、研究開発コストを削減し、複雑な神経構造のモデリングとシミュレーションを迅速に実現できるため、神経科学分野における理論革新と技術革新を加速します。これは、人工知能、遺伝子治療、神経リハビリテーションなどの関連分野に理論的根拠と目標を提供するだけでなく、個別化治療や精密医療を探求するためのさらなる可能性も提供します。

神経科学の分野では、数え切れないほどの神経科学者が神経系の構造と機能の研究に専念し、さまざまな神経疾患の診断と治療に効果的な解決策を提供してきました。その中で、米国コールド・スプリング・ハーバー研究所の研究者であるレオナルド・ラミレス氏は、行動制御、報酬メカニズム、痛みの処理における脳の複雑な神経メカニズムを明らかにすることを目指しています。この方向性を深く探求するために、研究チームは高度な顕微手術技術を使用して、実験動物の特定の脳領域に光ファイバーを正確に埋め込む必要があります。しかし、従来のマルチファイバーインプラント技術は大きな課題に直面しています。手術プロセスが煩雑で、反復的で、時間がかかるため、手術時間が大幅に長くなるだけでなく、麻酔への曝露のリスクも高まり、それによって毎日実行できる手術の数が大幅に制限され、科学研究の効率に大きな影響を与えます。

図 1. 光学ドライブ設計のスケッチ。この研究では、レオナルドのチームは、電気測定分野における四重極ドライブ装置の成功経験に基づいて、光学ドライブ装置、新しいインプラント可能なステントシステムの概念を革新的に提案しました。研究チームは、従来の製造プロセスの技術的ボトルネックを打破するために、表面投影マイクロステレオリソグラフィー（PμSL）3Dプリント技術を使用してMofang Precisionと綿密な技術協力を行い、概念設計から工業生産まで大きな進歩を達成しました。

図 2. 光学ドライブ装置の CAD 設計研究チームは、MCFANG マイクロナノ 3D 印刷システムの技術的利点を活用して、精密医療機器の製造におけるいくつかの重要な技術的課題を克服しました。

• 軽量構造設計：実験動物への余分な体重負担を効果的に回避します
• 高い機械的強度：手術中の構造的安定性を確保
• 精密光ファイバー位置決めシステム: 内蔵の 240 μm チャネルシステムにより、複数の脳領域で 6 つの 200 μm コア光ファイバーグループをサブミクロン精度で位置決めできます。

図3. 3Dプリントされた光学アクチュエータ。MCFangのマイクロナノ3Dプリントシステムの画期的な技術により、研究チームは構造変形率が極めて低く、信頼性に優れた光学アクチュエータの開発に成功しました。これにより、インプラント手術と麻酔曝露の期間が大幅に短縮されるだけでなく、実験動物の健康に影響を与えることなく、毎日の手術量を効率的に増加させることも実現しました。

レオナルド氏は技術評価で次のように述べた。「モロッコのチームが私のニーズを深く理解し、迅速に対応してくれたことに感銘を受けました。3Dプリントで作成されたサンプルは、軽さ、強度、精度の点で私の期待をはるかに上回り、私たちの研究の継続的な進歩に信頼できる技術的保証を与えてくれました。」

図4. 光学ドライブ装置は脳内にあります。この技術統合の突破口は、光学ドライブ装置の研究開発に革新的なアイデアをもたらすだけでなく、神経科学用の精密医療機器の製造に新しいソリューションを提供し、神経科学、低侵襲手術などの分野でこの技術システムを深く応用することを促進し、世界のハイエンド医療機器産業の高品質な発展に貢献します。

現在、新興科学研究分野の研究開発プロセスにおいて、マイクロナノ3Dプリント技術の導入は、従来の加工技術の精度の低さとサイクルの長さというボトルネックを解決しただけでなく、科学研究の標準化プロセスにとって重要なサポートにもなっています。今後もモロッコは、効率最適化と臨床実践の両面での科学研究開発の飛躍的進歩の推進に注力し、「産学研医学」と連携して、先進的な製造技術と科学研究のニーズを深く融合させた幅広い応用展望を模索していきます。

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