新しいロボットシステムは体内の臓器の細胞を3Dプリントできる

新しいロボットシステムは体内の臓器の細胞を3Dプリントできる
出典: cnBeta

3Dバイオプリンティングの可能性は、ニューサウスウェールズ大学(UNSW)のエンジニアたちの研究によってさらに拡大され、人体内の臓器や組織に直接印刷できる柔らかいロボットアームが開発されました。近年、3D プリントを使用して生きた細胞 (バイオシンク) と薬剤を含む生体材料を作成し、たとえば心臓パッチや胃腸パッチを作成することでさまざまな病気を治療するケースが増えています。


現在、バイオプリンティングは主に新薬の研究開発に使用されています。構造物を作成するには大型の3Dプリンターを使用する必要があり、その後、それを外科手術で体内に埋め込むことになるが、これには組織の損傷や感染のリスクなど、独自のリスクが伴う。生体材料は通常、柔らかく壊れやすい構造であるため、移植プロセス中に人工的に損傷を受ける可能性があります。

外因的に作成された 3 次元構造物を使用する際のもう 1 つの一般的な課題は、構造物とそれが埋め込まれる組織表面との間に不一致が生じる可能性があることです。生体材料を標的組織に直接埋め込むことは有望な解決策となります。

UNSW のエンジニアたちは、内視鏡のように体内に挿入して臓器や組織の表面に生体材料を直接送達できる、小型で柔軟なソフトロボットアームを開発した。

F3DBと呼ばれる概念実証装置は外部から制御され、先端に非常に操作性の高い回転ヘッドを備えた長くて柔軟なロボットアームで構成され、小さな多方向ノズルを通してバイオインクを「印刷」します。

この研究の責任著者であるタン・ゴ・ド博士は次のように述べている。「既存の3Dバイオプリンティング技術では、生体材料を体外で作る必要があり、それを人体に移植するには通常、大規模な開腹手術が必要で、感染のリスクが高まります。当社の柔軟な3Dバイオプリンターは、生体材料を最小限の侵襲で標的の組織や臓器に直接送達できることを意味します。このプロトタイプは、その柔軟な本体により、限られた場所や届きにくい場所を通して、複数の層のさまざまなサイズと形状の生体材料を3Dプリントすることができます。」

F3DB が 1 つの領域での印刷を完了すると、別の場所に移動してプロセスを再開できます。これは、この装置が、結腸、胃、心臓、膀胱などの臓器の表面全体を含む、生物学的材料の広い領域を印刷するために使用できることを意味し、これは現在のバイオプリンティング装置では不可能なことである。

エンジニアたちは、人工結腸の内部や豚の腎臓の表面など、平面および曲面で F3DB を試験管内でテストし、チョコレート、複合ゲル、生体材料を使用してさまざまな形状を正確に印刷しました。

重要なのは、細胞は印刷プロセスの影響を受けず、印刷後も細胞の大部分が生きたまま残っていることがわかったことです。

この装置は、生体材料を印刷するだけでなく、通常の内視鏡装置のように動作し、水の噴射を使用して構造物を洗浄し、病変に印を付け、組織を解剖します。

「既存の内視鏡手術器具と比較して、開発されたF3DBはオールインワン内視鏡器具として設計されており、通常は手術時間が長くなり、感染リスクを伴う交換可能な器具の使用を避けています」と研究の筆頭著者であるマイ・タン・タイ氏は述べた。

現在、内部組織や臓器に印刷できる市販の装置はありません。 F3DBの開発チームは、さらなる開発により、このデバイスは5~7年以内に医療専門家が使用できるようになるはずだと述べている。

この研究は「Advanced Science」誌に掲載された。

臓器、生物学、医学

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