AGC、リアルな解剖モデルを3Dプリントするための新しい生体適合性材料を発売

2023年1月11日、Antarctic Bearは、ガラス、電子機器、化学薬品、セラミックスの製造会社AGCが、生体適合性があり、細胞毒性のないポリウレタンアクリレートオリゴマー「U-FINE LD-301」を開発したことを知りました。このオリゴマーは、特定の患者の臓器モデルを3Dプリントするのに使用でき、プリントされたモデルの視覚効果は非常にリアルです。
AGCはこの新しいオリゴマーにより、可塑剤を使用せずに貯蔵弾性率の低い材料を設計することに成功しました。そのため、「U-FINE LD-301」は、寸法不安定性やにじみの問題が発生しにくい、細胞毒性のないステレオリソグラフィー（SLA）またはデジタル光処理（DLP）3Dプリント樹脂のベースとして使用できます。
実際には、AGC は、この新しい伸縮性素材が、幅広い臨床トレーニング用途でリアルな患者固有の解剖モデルを 3D プリントする手段として医療界に採用されることを期待しています。
「私たちはこの材料を臓器モデリング専用に設計しました」と、AGC の製品開発エンジニアである Nikhil Mishra 氏は説明します。「では、この材料がこの用途に適しているのはどのような特性があるのでしょうか。生体適合性があり、ISO-1099 3:5 の認証を受けています。また、貯蔵弾性率、ガラス転移温度、収縮率も低くなっています。」
△ U-FINE LD-301で3Dプリントした試作解剖モデルと格子パーツ。画像提供：AGC株式会社
新しい SLA/DLP 樹脂ベース材料<br /> 患者固有の臨床モデルの付加製造は医療界では決して知られていないわけではなく、それをサポートする使用例も数多くありますが、そのプロセスには依然として課題が残っています。柔らかさを改善するために、多くの樹脂には可塑剤が添加されていますが、これが生体適合性や寸法安定性に影響を与える可能性があります。
これらの課題を解決するため、AGCは弾性率、ガラス転移温度（Tg）、収縮率、粘度に着目し、新たな材料配合を提案し、可塑剤フリーの配合を実現することに成功しました。
△ U-FINE LD-301の代表的な特性を示すグラフ。画像提供：AGC株式会社
臓器ごとに弾性率が異なるため、AGCは硬度を調整できる素材の開発に注力しました。例えば、腎臓、心臓、腸などの柔らかい臓器の弾性率は約 10 ～ 40 kPa です。したがって、正確なモデルを 3D プリントするには、良好な層間接続を作成し、高い寸法安定性を提供できる樹脂が必要です。
AGC はまた、樹脂の収縮と粘度を最小限に抑えることが、脆さのリスクを軽減しながら印刷精度を確保する上で重要であることも発見しました。したがって、LD-301 は、粘度、剛性、貯蔵弾性率が低い樹脂を製造するように設計されています。
△ U-FINE LD-301の粘弾性特性を示すグラフ。画像提供：AGC株式会社
臨床モデルのための 3D プリント<br /> AGCによれば、LD-301の新規性は、その高分子量、単官能性、低架橋性、生体適合性にあり、生体適合性DLPおよびSLA樹脂を配合するための理想的な材料となっている。実際、ISO 細胞毒性試験では、同社の材料の硬化バージョンは 70% を超える細胞生存率を達成し、細胞コロニーの形成に識別可能な影響がないことが判明したと言われています。
破断伸びに関しても、硬化した LD-301 は 380% という高い伸びを示しました。さらに、オリゴマーは粘度が高い傾向がありますが、モノマーを希釈剤として組み込んだ材料の独自の分子構造により粘度が低くなり、印刷可能な樹脂のベースとしてより適しています。
AGCは、これらの特性により、このオリゴマーは外科教育や計画に使用できるリアルな解剖モデルを作る樹脂を作るのに最適であると述べている。この素材は繰り返しの圧縮に耐え、元の形状に戻る能力があることが示されているため、LD-301 は主に医療用モデリングツールとして販売されていますが、インソールにも使用できると考えられています。
この材料についてさらに詳しく知りたい方は、AGCに直接お問い合わせください: https://www.agc-chemicals.com/jp/en/inquiry/form.html?f_id=CHN-JP-EN-0003
△ U-FINE LD-301から作製した試験樹脂の特性。画像提供：AGC株式会社

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