BMF PμSLマイクロナノ3Dプリント技術のバイオメディカル分野への応用

生命の謎を探求する旅の中で、人々はバイオメディカル分野における多くの応用シナリオを絶えず拡大し、拡張しています。 3D プリント技術の誕生と発展は、社会の生産と製造に新たな道と利点をもたらすだけでなく、バイオメディカル分野に前例のない活力と可能性をもたらします。これにより、医療専門家は患者の特定の状態に基づいて治療をカスタマイズできるようになり、治療結果と患者の生活の質が向上します。同時に、医療機器や器具の製造においても、従来の製造方法では得られない大きな利点があります。

マイクロナノスケール 3D 印刷技術と精密加工ソリューションの世界的なプロバイダーである BMF Precision は、顧客のニーズに基づいて顧客の要件を満たすプロトタイプを迅速に製造することができます。迅速に検証して即座にフィードバックを提供できるため、最終的な生産設計が最適化されるだけでなく、前臨床試験用の製品開発も大幅に加速されます。

幅広い応用の可能性が将来の医療を変える<br /> Acumen Research and Consultingが最近発表したレポートによると、世界の医療用3Dプリンティングアプリケーション市場規模は2022年に28億米ドルで、2032年までに110億米ドルに達し、年間複合成長率は16.6%になると予想されています。

バイオメディカル分野では、3Dプリント技術が徐々に欠かせない技術になりつつあります。患者の特定の状態に応じてカスタマイズできるため、治療結果と患者の生活の質が向上します。例えば、3Dプリント技術で製造されたさまざまなステント、臓器チップ、マイクロニードル、インプラントは、患者の身体構造によりよく適応し、快適性と使用効果を向上させることができます。

イノベーションのトレンドを掴み、科学の頂点をリードする BMF Precision は、バイオメディカル分野におけるマイクロナノ 3D プリンティングのより多様な革新的な応用シナリオの探求に取り組んでおり、業界に前例のない革命的なブレークスルーをもたらすことを望んでいます。次に、いくつかの顧客アプリケーション事例を通じて、これらの小さいながらも強力な構造によって生み出される無限の可能性を理解していきます。

3Dプリントバイオスキャフォールド（骨再生）
上海交通大学などの研究チームは、表面改質された3Dプリント多孔質生体活性ガラス（BG）/酸化グラフェン（GO）スキャフォールドがマクロファージの活性化と骨再生に及ぼす影響を研究した。チームは、BMF 精密 microArch® S240 (精度: 10μm) 3D 印刷装置を使用してバイオスキャフォールドの印刷に成功しました。

印刷された構造は、全体の大きさが12.5×2mm3、焼結前の細孔径が500μm、焼結後の多孔度が80%（細孔径300～350μm、ロッド径約200～250μm）の多孔質円筒です。この研究により骨再生に成功し、臨床的な骨欠損の治療に利用されることが期待されます。
オリジナルリンク: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.110673

光硬化型ハイドロゲル（優れた成形精度）
湖南大学機械交通工学部の韓暁暁教授らは、光吸収とフリーラジカル反応の相乗効果により光散乱を抑制する新たなメカニズムを提案し、このメカニズムに基づく新型光阻害剤（クルクミン-Na、Cur-Na）を開発し、マルチスケールチャネルと薄壁ネットワーク構造を持つさまざまな生理活性機能性スキャフォールドの製造に成功しました。

研究チームは、Cur-Naを添加したバイオインクをBMF高精度nanoArch®S130（精度：2μm）光硬化プリンターに適用し、さまざまな複雑な構造（バイオニックスキャフォールド、灌流可能な血管ネットワーク、最小限の3周期表面など）を製造することに成功し、この光阻害剤が小規模な特徴を持つ機能的な細胞を含んだ3Dスキャフォールドを製造する上で優れた能力があることを実証しました。

オリジナルリンク: https://doi.org/10.1038/s41467-023-38838-2

3D プリント血管ステント<br /> 香港城市大学などのチームは、PμSL技術による3Dプリントと金属フィルム堆積に基づき、高い半径方向強度を備えた薄壁3Dプリント複合心血管ステントを設計・製造しました。壁厚約150μmで高い半径強度を有する複合ステントの実現に成功しました。この研究は、薄い壁厚と高い半径方向の強度の両方を達成するというジレンマに対する潜在的な解決策を提供し、新しい 3D プリントされた機械的メタマテリアルに基づく医療機器のアプリケーションをさらに促進します。

この研究では、Mofangの高精度nanoArch®S140（精度：10μm）とPμSL技術を使用して、マグネトロンスパッタリング金メッキと組み合わせた中空ステント構造を印刷し、優れた細胞適合性と高い半径強度を備えた複合血管ステントを準備しました。ステント構造は、直径3.5mm、長さ9.4mm、支柱の厚さ120μm、壁の厚さ150～250μmです。
オリジナルリンク: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2022.116572

ハイドロゲル足場（腱再生）
浙江大学の研究チームは、TSPC の接着を強化し、細胞の幹細胞性を促進し、再生細胞を腱に誘導して in vitro および in vivo での腱再生を可能にする、平行に配置された基底層構造を持つ Exos-Yap1 機能化 GelMA ハイドロゲルを開発しました。

研究チームは、BMFの高精度nanoArch® S130（精度：2μm）を使用して、全体サイズが約5×4.7mm2の平行溝構造を印刷しました。PDMS成形と組み合わせることで、腱の欠損を修復し、in vitro/in vivo腱再生を達成するためのバイオニックハイドロゲルスキャフォールドを準備することができ、臨床応用に大きな可能性を秘めています。
オリジナルリンク: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2023.02.018

ウェアラブル中空マイクロニードル（オンデマンド薬剤送達）

厦門大学の陳魯建教授と胡学佳助教授は、新たな能動的な薬物送達メカニズムを提案した。研究チームは、音響と微細構造の相互作用メカニズムの研究に基づき、PZTを使用してマイクロニードルの先端に渦を誘発し、マイクロポンプ効果を生み出し、パッチの統合設計を通じてインテリジェントなオンデマンドの薬物放出を実現することを提案した。

中空マイクロニードルは、BMF Precision 社の高精度 3D プリンター nanoArch® S130 (精度: 2μm) を使用して製造されました。アレイは 10×10 マイクロニードルユニットで構成され、各ユニットの高さは 1000 ミクロンです。研究結果によると、デバイスの高精度加工により、針先の鋭さと均一性が確保され、それにより、音響駆動下で針先が強力な渦電流効果を生み出すことがさらに保証されます。

オリジナルリンク: https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.147124

肝洞チップ（肝洞の効果的な構築）
中国科学技術大学の研究チームが肝洞管の構築法を開発した。PμSL技術に基づき、マイクロニードルの型を印刷し、ゲル内にチャネルを形成し、最終的に肝腺房チップ内に肝洞を形成することに成功した。

チームは、BMFのnanoArch®S130（精度：2μm）高精度3Dプリンターのサポートを受けて、サイズ50×3×7.4mm、直径100〜200μm、最大高さ2.4mmのマイクロニードルモールドを製造しました。補助モールド開口部は200μmでした。そして最終的に、150μmのマイクロニードルモールドに基づいて構築された肝臓腺房チップは、肝類洞を形成することに成功しました。この研究は、完全に機能する肝臓バイオリアクターの開発への道を開くものと期待されています。

オリジナルリンク: https://doi.org/10.1038/s41378-023-00544-w

3D プリント技術はバイオメディカル分野で多くの進歩を遂げてきましたが、多くの技術はまだ研究および実験段階にあります。今後の開発では、技術の実現可能性と有効性を確保するために、さらなる臨床検証と実用化が必要です。

BFM Precisionは将来を見据え、材料研究開発、技術革新、臨床協力、学際的統合など、さまざまな面での最適化措置を通じて、バイオメディカル産業の革新的で高品質な発展を支援し続けます。

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