関節インプラントから組織や臓器の再建まで、超高精度 3D プリンティングは医療用途においてどのような未開発の可能性を秘めているのでしょうか?

出典：チャイナタイムズ著者：ヤン・ヤン

緑内障手術で使われるドレナージピンの全高はわずか2.5mm、バネの直径はわずか20μm（マイクロメートル）です。このような精度は何を意味するのでしょうか？

単純計算すると、成人の髪の毛の直径は50～60μmですが、「目のとげ」に使われているバネは髪の毛の太さの1/3程度しかありません。医療機器が顕微鏡でしか見えないほど小さい場合、超高精度 3D プリントが役立ちます。

3D プリント技術が研究室から産業界へと移行し、歯科用途、細胞培養、薬物送達、航空宇宙などの分野で活躍するようになるにつれ、精度に対するより高い要件もこの技術の開発方向の 1 つになりました。排水爪を例にとると、50μm、30μm、10μmの3Dプリンターを使用してこの「目のとげ」を製造する場合、精度が高ければ高いほど、排水爪の品質と滑らかさが向上します。

精度が向上し続けると、3D プリント技術は医療分野にどのような驚きをもたらすのでしょうか?

無人地帯から

3D プリント技術は、約 40 年の開発を経て、医療分野で広く使用されるようになりました。

2015年、FDAは3Dプリントされた初の抗てんかん薬「レベチラセタム即溶錠」の販売を承認した。2016年、ハーバード大学は3Dプリント技術を使用して、人間の腎臓の近位尿細管を製造した。2019年、イスラエルの科学者は3D技術を使用して世界初の「人工心臓」を作成した。

近年、研究室に限らず、3Dプリンティングと産業はより密接に統合されるようになりました。

BMF Precision、Lianjie Innovation、Lianjie Qichen Capitalが最近共催したBMF・2023イノベーションフォーラムで、BMF Precisionの端末事業部門ディレクターのLu Junhui氏は、3Dプリント市場は近年、科学研究市場から業界への反復的な研究開発プロセスを経ており、次のステップは技術的な限界を打破し、端末製品の量産を実現することであると紹介した。モロッコの独自製品の応用から判断すると、中国で最も急速に応用が進んでいる2つの分野は、歯科用ベニアとバイオリアクターです。

デンタルベニアとは、歯を白くしたり修復したりする技術です。変色した歯や損傷した歯の表面に、通常の歯の色に近い素材の層を貼り付けることで、歯を白くしたり修復したりする効果が得られます。モファング・プレシジョンのマーケティングディレクター、邢玉祥氏はチャイナタイムズの記者に対し、従来の技術で生産される歯科用ベニア材料の厚さは少なくとも400μmあり、歯に直接貼り付けると使用者が不快感を覚えるため、まず歯を削る必要があり、その作業が歯の神経に影響を及ぼす可能性があると語った。 3D高精度印刷技術を使用することで、歯のベニアの厚さを髪の毛の太さに近い約60μmに制御できるため、歯を削ることなく削ることができ、患者の痛みや医師の手術の難易度が軽減されます。

歯科と一般社会の距離に比べると、バイオリアクターは日常生活ではあまり一般的ではありません。バイオリアクターは主に人体組織の体外培養に使用され、専門家からはオルガノイド培養と呼ばれることがよくあります。陸俊輝氏は、超精密3Dプリント技術の出現により、業界は従来の製品設計や生産の考え方を打破しようとしていると述べた。

たとえば、日本の標的医薬品製造工場では、腫瘍治療薬の送達に使用する細胞培養スキャフォールドやマイクロニードルの製造に BMF の高精度 3D 印刷システムを導入しました。複雑な内部構造、非常に小さな寸法、密集した穴の配列、極端に薄い壁を持つチャネルを製造する場合、3D プリントには従来のプロセスでは得意としない利点があります。

医療機器がより高い精度を追求するにつれて、材料と性能の面でより多くの選択肢が生まれます。先進技術と産業の融合は、「イノベーション」という言葉に新たな脚注を加えます。

業界の棘と花

3D テクノロジーのその後の発展において、業界におけるその定着、発芽、繁栄を妨げている内的要因と外的要因は何でしょうか?

3Dテクノロジーは、材料の違いによって、金属印刷と非金属印刷の2つの主要なカテゴリに簡単に分けることができます。現在、PolyliteやFarsoon Technologyなどの国内上場3Dテクノロジー企業はすべて金属3D印刷の道を歩んでいますが、Mofang PrecisionはIPOを準備している最初の非金属印刷3Dテクノロジー企業です。陸俊輝氏は、技術的な観点から見ると、企業の設備、システム、サービスが成熟した後、内部の制約は最終的に材料の問題に帰着すると述べた。モロッコは現在、樹脂からセラミックへの移行に多大な努力を払っており、セラミックが端末市場に真に適用される可能性が非常に高いためである。

業界における3Dプリント技術の応用の限界について話すとき、実務家や業界投資家は、この技術に対する業界の理解と受け入れが最も重要な影響要因であると述べました。

「当社の顧客を例に挙げましょう。中国では、BFMの精密3Dプリンター機器を購入する顧客のほとんどは、最先端の研究に使用している大学の研究室です。海外では、大企業も小企業もあり、中小企業はさらに多くあります」と邢玉祥氏は語った。彼の見解では、この使用法の違いは価格だけによるものではなく、むしろ市場がまだ 3D プリント技術に対する長期的な信頼を築いていないという事実によるものです。

産業用途がまだ成熟レベルに達していない場合、3D プリンティングの市場機会は何でしょうか?

現在、多くの医療機器部品は小型化が進み、従来のプロセスでは金型の開口や射出成形が困難になっています。これはまさに、3Dプリント技術に残されたチャンスです。

さらに、医療機器市場における国産ブランドの台頭と国産代替の深まりにより、再編期が到来しようとしており、その中で3Dプリンティングが重要な役割を果たす可能性がある。

関節インプラントから組織や臓器の再建まで、超高精度 3D プリンティングは医療用途においてどのような未開発の可能性を秘めているのでしょうか?

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