研究者らは、パーソナライズされた「チップ上の心臓」デバイスの 3D 印刷用の新しいバイオインクを開発しました。

研究者らは、パーソナライズされた「チップ上の心臓」デバイスの 3D 印刷用の新しいバイオインクを開発しました。
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-2-21 16:24 に最後に編集されました

2024年2月21日、アンタークティックベアは、モントリオール大学(UdeM)所属のサントジュスティーヌ大学アズリエリ研究センターの研究者が、パーソナライズされた心臓チップデバイスの3Dプリントに最適化された新しいタイプのバイオインクを開発したことを知りました。

△この研究は、UdeM薬理学教授のHouman Savoji氏と博士課程の学生Ali Mousavi氏が率いる研究チームによって完了し、「3Dバイオプリント心臓バイオリング用の電気機械特性を改善した光架橋バイオインクの開発」というタイトルでApplied Materials Todayの最新号に掲載されました(ポータル)

研究チームによると、新しい3Dプリント可能な複合バイオインクは、人間の心臓の電気的活動、機械的特性、生理学的機能を正確に反映しているという。

「私たちの研究により、3Dバイオプリンティングを使用して標準的な心臓チップデバイスをより迅速かつ正確に製造することが可能になりました」とサボジ氏は述べた。「さらに重要なことは、私たちの研究結果により、印刷されたデバイスは手作業で製造されたものよりも優れた性能を発揮することが示されたことです。」

△3Dプリントパーソナライズ心臓チップデバイス
「チップ上の心臓」を 3D プリント

新しい 3D プリント可能なバイオインクは、光架橋性天然ポリマーのゼラチンメタクリレート (GelMA) とメタクリレートアルギン酸 (AlgMA)、および導電性還元酸化グラフェン (rGO) ナノマテリアルをベースにしています。研究著者らによると、AlgMA が組織心臓工学の用途に使用されたのは今回が初めてだという。

研究を通じて、科学者たちはハイドロゲルの成分を合成して特性評価し、さまざまな物質濃度のバイオインクを調合しました。最適なバイオプリンティング インクの配合を開発するために、チームは物理化学的、構造的、電気機械的、細胞毒性、3D 印刷性、および分解特性のさまざまな組み合わせを調査しました。

心臓デバイスを 3D プリントする際には、さまざまな種類の細胞も組み込まれました。これらの細胞には、新生児ラットの心筋細胞、心臓線維芽細胞、HL-1 細胞が含まれます。

△ 3Dプリント「チップ上の心臓」研究のさまざまな段階 研究チームによると、最適化されたバイオインク配合により、心臓細胞の生存率、増殖、拡散、伸長、整列が高レベルでサポートされるという。これにより、「ハート・オン・チップ」デバイスは、細胞の自発的な鼓動を含む実際の人間の心臓機能を正確に反映できるようになります。

「私たちは、弾力性や伝導性など心臓の特性を最もよく再現し、3Dバイオプリンティングに必要な適切な特性を持つバイオインクを配合しました」と研究の筆頭著者であるムーサビ氏は述べた。

ムサヴィ氏によると、現在、ほとんどの「心臓チップ」デバイスは、標準化されていない方法を使用して研究室で個別に製造されているという。そのため、工業規模の生産には拡張性が欠けていることがよくあります。この研究プロジェクトでは、研究チームは自動化された高スループットの 3D バイオプリンティング プロセスを使用して、12 ウェル プレートに心臓モデルを作成しました。この方法により、医療分野における 3D プリント心臓デバイスの使用が改善されることが期待されます。

今後、研究者らは、薬物の識別や検査用途向けに、パーソナライズされた 3D プリントされた心臓オンチップデバイスをさらに開発する予定です。新しいバイオインクを患者の幹細胞と組み合わせることで、患者固有の心臓モデルの 3D プリントが可能になり、パーソナライズされた心臓薬の開発が促進されます。

ムーサヴィ氏はさらにこう付け加えた。「次のステップは、健康な心臓細胞と病気の心臓細胞を比較し、心臓病理の堅実なモデルを開発することだ。これにより、新たな治療分子が細胞に及ぼす影響を安全かつ正確にテストすることも可能になる」

この技術は、より現実的な心臓モデルを提供できるため、科学者が心臓病の進行や薬物の心臓への影響をより深く理解するのに役立つため、医学研究や薬物試験で重要な役割を果たすと期待されている。この研究の成果は、医療分野におけるバイオプリンティング技術のさらなる発展と応用を促進することが期待されます。


バイオ、医療、心臓、チップ

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