SF映画ではありません! 3Dプリントされたマイクロ眼インプラントが糖尿病の治療に役立つ可能性

この投稿は Coco Bear によって 2023-11-2 20:11 に最後に編集されました

2023 年 10 月、Antarctic Bear は、研究者が 3D プリント技術を使用して糖尿病治療用に特別に設計されたバイオハイブリッド微細構造を作成し、革命的な前進を遂げたことを知りました。 KTH王立工科大学とカロリンスカ研究所の協力から生まれたこのイノベーションにより、人間の目のための医療用マイクロデバイスが誕生し、世界中で増加している1型および2型糖尿病患者に対する細胞ベースの医療治療の新たな道が開かれました。これを実現するために、チームはNanoscribe社の3Dプリント技術と材料を活用しました。

△インプラントにはインスリンを産生する細胞が含まれている

背景糖尿病は世界的に急速に増加している病気であり、世界で最も急速に増加している公衆衛生上の病気と言われています。さまざまな機関のデータが健康危機の規模を裏付けている。スウェーデン糖尿病協会の報告によると、糖尿病に罹患している人の数はなんと4億2500万人に上るそうです。一方、世界保健機関（WHO）によれば、世界中で約4億2,200万人が糖尿病に苦しんでいるという。これらの人々のほとんどは低所得国および中所得国に住んでいます。さらに国際糖尿病連合（IDF）は、2019年に糖尿病により世界中で約420万人が死亡したと推定しています。過去数十年にわたり、糖尿病の有病率は着実に増加しています。このような状況において、新しいテクノロジーの出現は、世界人口の大部分にとって有望な解決策を提供します。

研究者らは、生きた細胞でできた、目の前面に収まるほど小さな3Dプリント構造物を開発した。これにより、医師は糖尿病の治療にどのように役立つかを詳しく観察できる。この新しい発明は、将来糖尿病患者を助けるための大きな一歩となるかもしれない。彼らの研究は、「3Dプリントされたバイオハイブリッド微細構造により、眼の前房における微小組織の移植と血管新生が可能になる」というタイトルで、Advanced Materials誌に掲載されました。

糖尿病治療の最先端の研究<br /> その期待に基づいて、研究者の最新のデバイスは糖尿病管理の重要な要素をターゲットにしています。この装置は、インスリンを産生する膵臓の部分であるランゲルハンス島に焦点を当てています。 KTH のマイクロおよびナノシステム学部の教授である Wouter van der Wijngaart 氏は、このデバイスのユニークな設計について次のように説明しています。「私たちは、生きたミニ臓器を所定の位置に固定できるように医療デバイスを設計し、追加の固定の必要性を排除しました。」

△膵島バイオハイブリッド微細構造の配置、移植、応用の模式図

この設計により、所定の位置に固定するために追加の手順は必要ありません。 KTH バイオナノテクノロジー学部の上級講師であるアンナ・ヘルランド氏はさらに次のように強調しています。「私たちは装置全体をくさび形に設計したので、前眼房の虹彩と角膜の間の角度に構造を機械的に固定することができます。この技術をマウスでテストしたところ、装置が数か月間生体内でその位置を維持し、ミニ臓器が宿主動物の血管に素早く統合して正常に機能することが確認されました。」

3Dプリントの活用

この研究の中心となるのは、マイクロデバイスの 3D プリントです。「3D プリントされたバイオハイブリッドマイクロ構造により前房の微小組織移植と血管新生が可能に」という研究は、生物学的コンポーネントと精密に作られた構造を組み合わせることの威力を強調しています。研究者らは、Nanoscribe（現在はBICOの一部門）が生命科学用途向けに特別に開発した高精度のIP-Visioフォトレジンを使用して、これらのバイオハイブリッド微細構造を印刷しました。

●IP-Visio は、多くの科学実験に不可欠な高精度の 3D プリント用に設計された特殊な素材です。

●また、細胞に対して安全（非細胞毒性）であり、発光も少ないため、顕微鏡での細胞観察に最適です。

●さらに、研究の目的にとって重要な生体組織に適合するように設計されています。

研究者らは、Nanoscribe 社の商用 2 光子重合 (TPP) 3D プリンターを使用して、虹彩と角膜の間に位置する前眼房 (ACE) にしっかりと統合されるように微細構造をカスタマイズしました。これらの構造により、虹彩が動いても安定性が確保されます。この設計により、装置は安定したままとなり、研究者らはマウスのテストで、小さな膵臓の切片をマウスの眼のACEに移植した。

△ナノスクライブ IP-Visio フォトレジスト

これらのミニ臓器は宿主動物の血管系と一体化し、20 週間以上正常に機能しました。これは、デバイスの有用性を浮き彫りにするだけでなく、組織相互作用、作製された組織における血管の発達、および潜在的な疾患モデルについてのより深い理解も提供します。特に研究者らは、これが IP-Visio の最初の生体内研究であると指摘し、他の移植研究との比較は不可能であると強調した。

画期的な研究<br /> この研究で使用された先駆的な方法は、カロリンスカ研究所の実験内分泌学教授であるペル・オロフ・ベルグレン氏の専門知識によって実施されました。

マウスの眼の前房にランゲルハンス島を移植する豊富な経験を持つバーグレン氏は、「この装置はユニークで、島の機能と生存を研究するための統合マイクロシステムの継続的な開発の基盤となるでしょう」と語った。同氏はまた、このアプローチのトランスレーショナルな重要性を強調し、糖尿病治療のためにACEからランゲルハンス島を人間に移植する進行中の臨床試験を強調した。

バーグレン氏は、細胞移植療法が糖尿病にとどまらず、さまざまな疾患領域で使用され始めていることを指摘し、研究の進歩の幅広い重要性を強調した。細胞療法の改善を阻む主な障害の一つは、移植がどの程度うまく進んでいるかを確認する簡単な方法がないことだ。侵襲的な手術を行わなければ、移植が長期的に効果を発揮することを保証することは困難です。

「この発明は、移植細胞の位置を決め、その機能を監視できる高度な医療用マイクロデバイスへの第一歩です」とハーランド氏は語ります。「私たちが設計したデバイスは、細胞への栄養供給を制限することなく、オルガノイドやランゲルハンス島などの微小臓器の位置を決めることができます。また、私たちの研究は、眼の前房に機械的固定装置を初めて使用したことを実証しており、私たちの設計によって、将来的には統合電子機器や薬剤放出などのより高度なデバイス機能を統合して使用できるようになると考えています。」

3D プリント技術を活用したこの研究は、特に糖尿病などの課題に対処するための革新的な戦略の開発において、医学の前進の道筋を照らします。世界中で糖尿病の罹患率が上昇する中、これらのバイオハイブリッドソリューションは病気の治療への道を開く可能性があります。

オリジナルリンク: DOI: 10.1002/adma.202306686

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