大連理工大学機械工学部とその同僚が生物学的3Dプリントの新しいアイデアを提案

出典：大連理工大学ニュースネットワーク

バイオ 3D プリント技術は、複雑な人間の組織や臓器の構築において最も有望な技術的ソリューションの 1 つであると考えられています。近年提案された浸漬インク書き込み（EIW）技術は、生物学的3Dプリンティングの重要な技術分野として大きな注目を集めています。しかし、現在の降伏応力流体の流動性が低いため、EIW 法では、機能的特徴サイズが数百ミクロンから 10 ミリメートルの組織/臓器構造しか印刷できません。

最近、大連理工大学機械工学部の趙丹陽教授の研究グループとネバダ大学リノ校機械工学部の金一飛の研究グループなどのチームが協力し、バイオプリンティングの分野で長年悩まされてきた、マルチスケールの複雑な組織/臓器の正確な体外製造の問題に対処するために、マルチスケール浸漬印刷戦略（MSEP）を提案しました。この戦略により、マルチスケールの人間の組織と臓器の体外製造が実現し、複雑な人間の組織と臓器の構築におけるMSEP技術の大きな可能性が効果的に検証されました。研究結果は、米国科学アカデミーの公式学術誌「米国科学アカデミー紀要（PNAS）」に「人工ヒト組織および臓器相当物のマルチスケール埋め込み印刷」というタイトルで掲載されました。

MSEP テクノロジーは、刺激に反応する降伏応力流体をサポートバスとして使用します。サポートバスは、熱感受性ハイドロゲル Pluronic F127 と降伏応力添加剤ナノクレイで構成されています。熱感受性と降伏応力の両方の特性を備えており、印刷プロセス中にすばやく追加でき、室温で安定したサポートを提供します。この研究では、MSEP 技術に基づいて、マイクロメートルレベルの表面粗さを持つ人工角膜構造の 3D プリントを実現するための動的層高さ制御戦略を提案しました。同時に、MSEP 技術を使用して、ミリメートルレベルの特徴的な寸法を持つ異種の人間の眼球と大動脈弁のモデル、およびデシメートルレベルのスケールのフルサイズの人間の心臓モデルが製造されました。この研究成果は、マルチスケールのヒト組織や臓器の精密製造に新たな方法と可能性をもたらし、将来の組織工学研究や人工臓器移植に重要な技術的基礎を築くものです。

大連理工大学機械工学部博士課程の張成氏とネバダ大学リノ校機械工学科博士課程の維建華氏が、この論文の共同筆頭著者である。ネブラスカ大学メディカルセンターの趙丹洋教授、金一菲教授、ビン・ドゥアン教授、アイオワ州立大学産業製造システム工学科の廖一良教授、中国医科大学の柴光瑞教授が、この論文の共同責任著者である。この研究は、国家重点研究開発計画や中国国家自然科学基金などのプロジェクトによって資金提供されました。

Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) は、米国科学アカデミーのジャーナルです。1915 年に創刊され、世界 4 大ジャーナル (Cell、Nature、Science、PNAS) の 1 つとして認められており、国際的に高い学術的評価と影響力を誇っています。

論文リンク: www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2313464121

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