再生医療の未来: 氷の 3D プリントを使用して自然の血管ネットワークを作成する複雑さを解明

再生医療の未来: 氷の 3D プリントを使用して自然の血管ネットワークを作成する複雑さを解明
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-2-11 21:11 に最後に編集されました

南極クマの紹介:バイオテクノロジー分野の進歩により、世界的な移植臓器不足を解決する新たな方法が生まれました。研究者らは、氷の中に脆弱な血管網のモデルを3Dプリントする画期的な技術を開発し、研究室で移植用の臓器を育てる複雑さを克服するのに役立っている。


2024年2月11日、アンタークティックベアは、カーネギーメロン大学の研究者が、氷の3Dプリント技術(3D-ICE)を使用して血管を作成する新しい方法である、新しい組織工学技術を実証したことを知りました。この技術では、水をインクとして使用し、氷の構造にミクロン単位の細部を作成します。

この研究の重要な側面は、脱細胞化プロセスです。このプロセスでは、細胞成分が除去され、細胞外マトリックス (ECM) は組織の再生のために保存されます。その後、脱細胞化細胞外マトリックス (dECM) 由来のバイオインクが 3D 印刷プロセスで使用されました。脱細胞化アプローチには利点と限界がありますが、ICE 3D 印刷技術を使用してリアルな血管を作成する上で重要な役割を果たします。

3D プリントされた血管氷テンプレートが左側に表示されます。右の画像は、1 週間後にテンプレート上で血管のような構造を形成する細胞を示しています。
人工血管テンプレートの構築

バイオプリンティングは、3D 印刷技術を使用して細胞、成長因子、生体材料を組み合わせ、組織工学アプリケーション向けの機能的な構造を製造する可能性のある技術です。しかし、バイオプリントされた生きた細胞構造の臨床応用にはいくつかの課題があり、その 1 つは、バイオ 3D プリント技術で作られた人工臓器には機能する血管と尿細管が欠けていることです。

研究者たちは、氷の3Dプリント技術を使って人工静脈や動脈用のステントを作成しています。このプリンターは水をインクとして使用し、冷たい表面に水滴を落とすことで水滴が急速に凍り、成長する氷の彫刻を形成します。印刷された構造にはマイクロメートルスケールの詳細が特徴付けられ、その後ゼラチンベースの材料でコーティングされます。紫外線を使って氷を溶かし、血管のような滑らかな溝を残します。研究者らは、これらのチャネル内で内皮細胞を2週間培養できることを実証し、研究室で培養された血管が人体の実際の血管網の複雑な形状を再現できる可能性があることを示した。

3Dプリントされた血管モデルの概略図
弾性ハイブリッドエアロゲルの開発

この分野におけるもう一つの注目すべき進歩は、機械的に弾性のあるハイブリッドエアロゲルの作成です。

研究チームは現在、ハイドロゲルと繊維を組み合わせる新しい3Dプリント技術を積極的に開発中だと語った。この独自の組み合わせにより、繊維構造と一軸細胞配列を備えた構造体の製造が可能になり、ハイドロゲルの処理要件が軽減され、機械的特性が向上します。彼らは、バイオメディカル用途で求められる高精度を備えた複雑な患者固有のインプラントを製造するために、粉末床融合 (PBF) 3D 印刷技術を研究しています。


最先端の生物学的3Dプリント技術は、氷の型を革新的に使用して人工血管を作成するだけでなく、臓器移植の分野に明るい未来をもたらします。これらの進歩により、生体内での臓器の製造がより安価かつ迅速になり、臓器移植に対する世界的な膨大な需要を満たすことが可能になる可能性がある。現在、チームは3Dプリントプロセスを最適化するために重水と人工知能の使用に関する研究と実験を行っており、この技術が臓器移植の分野に革命的な変化をもたらす可能性をさらに強調しています。

まだ開発の初期段階ではありますが、この概念実証は、3D プリント技術を使用して体内の臓器をより安価かつ迅速に作成し、臓器移植に対する世界的な膨大な需要を満たすことが可能であることを示しています。


医療、再生組織、血管

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