スモールトップジャーナル：体温で硬化する人工臓器印刷用の安全なバイオインク

はじめに：世界中で事故による怪我や慢性疾患が増加し、超高齢化社会に突入するなど厳しい状況に直面している中、3Dバイオプリンティング技術は医療業界で強力な発展の勢いを見せています。バイオマテリアルを使用して、患者の病気や怪我を治療するために必要な人工組織構造を作成します。この技術で使用されるハイドロゲルベースのバイオインクは細胞で構成されており、効果的な支持構造を形成するためには、これらの生体材料を紫外線または化学プロセスによって硬化させる必要があります。しかし、このプロセスに関係する化学架橋剤と紫外線は、インク内の細胞に損傷を与え、細胞死を引き起こす可能性もあります。

2023年4月20日、Antarctic Bearは、韓国科学技術研究院（KIST）の研究者らがバイオインクの毒性に対処するため、体温で自然に硬化するバイオインクを開発したことを知りました。このバイオインクは、より安全な生物学的特性を持ち、人体との適合性も優れています。
この研究は、「成長因子を保持する熱応答性ナノ複合バイオインクと骨再生への応用」というタイトルの論文とともに、ジャーナル「small」（IF: 15.153、トップジャーナル）に掲載されました。

関連論文リンク: https://doi.org/10.1002/smll.202203464
実際、最近世界中で数多くの 3D バイオプリンティングプロジェクトが発表されています。たとえば、カリフォルニア大学サンディエゴ校のジェイコブススクールは最近、DLP 技術を使用して血管化された人間の組織を作成する新しい技術を導入しました。研究者らは、病気や怪我によって損傷した人間の組織や臓器を直接修復できる3Dバイオプリンターも設計した。この技術は蚊が媒介する病気の研究にも使われている。この技術には多くの興味深い応用分野がありますが、プロセスの複雑さのために実現が困難でした。しかし、この最新のイノベーションは、将来的にはより優れたバイオプリンティング、さらには臓器の生産への道を開く可能性がある。
△実験図（画像提供：KIST）
あらゆる組織や臓器のためのバイオインク
KIST 研究チームは、同研究所のバイオマテリアルセンターのソン・スチャン博士が率いた。 KISTの研究者によると、光硬化や化学処理を必要とせずに物理的構造を維持できるバイオインクの開発に成功したという。この生体材料は、低温では液体として存在し、体温（約 37°C）で硬いゲルに変化する温度感受性ポリ（有機ホスファゼン）ハイドロゲルから作られています。発熱量が低いため、各患者に合わせた 3D モデルを簡単に印刷できます。バイオインクには、組織の再生を助ける成長因子やタンパク質を長期保存できるという利点もあります。研究チームは生体材料をテストするために、3Dバイオプリンターを使用して足場を作成しました。
△ TNCバイオインクは25℃で良好な印刷適応性を示し、37℃のPBS中で少なくとも30日間構造安定性を示した。研究チームは3D構造に、細胞浸潤と骨再生に必要な骨形成タンパク質を含む成長因子を加えた。その後、足場は損傷したラットの骨の上に置かれました。その後、周囲の組織の細胞が足場に移動して、骨が正常な組織レベルまで再生します。研究者らによると、移植された3Dスキャフォールドは体内で42日以内に生分解できるという。
KISTのソン・スチャン博士は「研究チームは2022年6月に感熱性ポリホスファゼンハイドロゲル技術をネクスゲルバイオテックに移転し、骨移植材料や化粧品充填剤などの製品開発を進めている。今回開発したバイオインクは物性が異なるため、以降の研究では骨組織以外の組織の再生にも応用する計画だ。最終的には各組織や臓器に合わせたバイオインクを実用化したい」と語った。

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