Acta Biomaterialia: 骨組織工学のための 3D プリント抗菌足場

この投稿は warrior bear によって 2023-1-7 22:44 に最後に編集されました

はじめに: 骨の手術は複雑で痛みを伴う処置であり、外科医は感染を防ぐためにさまざまな予防措置を講じることがよくあります。骨の感染症は長い間、整形外科における大きな問題であり、最良の場合でも抗生物質が必要となり、最悪の場合には長期の入院と手術が必要となる。したがって、これらの感染を予防できる製品は、医療と死亡の予防において重要な役割を果たすことができます。

2023年1月7日、アンタークティックベアは、マドリード・コンプルーテンセ大学の研究者らが、骨を成長させるための抗菌性の足場を作製することで、3Dプリントが骨組織の再生に重要な役割を果たすことができると提案したことを知りました。
△論文画像概要 Sandra Sánchez-Salcedo、Ana García、Adela González-Jiméneza、María Vallet-Reghiが主導したこの研究は、「金属銀ナノ粒子を添加した3Dプリントメソポーラス生体活性ガラス足場の抗菌効果」と題された論文とともに、Acta Biomaterialia誌に掲載されました。

この骨再生実験の方法と結果の詳細については、こちら（論文へのリンク）をご覧ください：https://doi.org/10.1016/j.actbio.2022.10.045
骨は結合組織として、主に生きた細胞、コラーゲン基質、およびカルシウムとリン酸を主成分とするミネラルで構成されています。外傷による損傷を最小限に抑え、その後に起こりうる感染症を治療することは、骨組織工学における大きな課題の 1 つです。さらに、埋め込み型医療機器の増加により、インプラント関連の感染症の数も大幅に増加しています。インプラント関連感染症の管理は、重要な臨床的および社会経済的影響を伴う深刻な問題です。細菌が不活性表面や隣接組織上にバイオフィルムを形成する能力により、宿主防御や抗菌療法に対する感受性が低下します。現在の治療には、手術、全身抗生物質、さらにはインプラント除去が含まれることが多く、追加の手術、入院期間の延長、二次的影響の高率、死亡率の上昇を招きます。
骨組織工学では、骨組織の再生のための完全な細胞コロニー化を確実にするために、一時的なテンプレートとして 3 次元 (3D) スキャフォールドを使用する必要があります。適切な細胞接着、増殖、分化のためには、スキャフォールドは 3D で相互接続された多孔質の階層構造と適切な表面化学および形態を備えている必要があります。 1990 年代以降、ラピッドプロトタイピング (RP) 技術は、以前はコンピューターで設計されていたさまざまな多孔性を持つ 3D スキャフォールドを製造するために広く使用されてきました。 RP テクノロジーは、インクカートリッジに接続された小さな針から直接インクを書き込み、押し出すことで得られるフィラメントで構成され、3D コンピューター支援設計によって設計された形状と寸法のスキャフォールドを層ごとに印刷します。
残念なことに、体内に埋め込まれたステントは「異物」として分類されるため、特に血液供給の少ない部位では細菌が侵入するリスクが高まります。研究チームは、メソポーラス生体活性ガラス（直径2～50ナノメートルの細孔を含むナノ材料）のナノ複合体を合成し、金属銀ナノ粒子（AgNP）をMBGマトリックスに均一に組み込み、乏骨形成組織の再生におけるインプラント関連感染の問題に対処しました。化学ドーピングは、半導体分野では半導体に不純物を加えて特性を変えるといった一般的な方法です。金属ドープバイオセラミック3Dスキャフォールドをベースにした新素材の開発も、非常に有望な研究方向です。
△生体活性ガラス足場（A）ゾルゲルフォームと（B）溶融ゲルキャストフォーム。 (画像出典: Jones and Hench、2013)
この研究では、EnvisionTEC 3D Bioplotter™ バイオプリンターを使用して、ラピッドプロトタイピング (RP) による 3D スキャフォールドを準備しました。印刷された後、足場は、細胞培養に使用できるマイクロプレートのブランドである 12 ウェルのトランスウェルプレートに個別に追加されました。研究によれば、これらの足場は「一時的なテンプレート」として機能し、無傷の細胞の成長を可能にして骨の再生を促進したという。研究者らは、銀イオンが培地中に放出されることにより、3D スキャフォールドに抗菌特性があることを発見しました。銀がもたらすこの抗菌作用は、感染や細菌増殖のリスクを軽減するため、ヘルスケアや骨組織の再生に応用できる可能性があると研究者らは考えています。ウガンダ政府は、同様の3Dバイオプリンティング実験を容易にするために、2022年11月に打ち上げられたロケットにバイオプリンターを搭載した。彼らの目標は、無重力環境で組織に関する実験を行うことです。
△3Dプリント技術は医療目的でよく使われています。 (画像提供: Iaremenko Sergii/Shutterstock)

Acta Biomaterialia: 骨組織工学のための 3D プリント抗菌足場

NEEQ 3D プリンティング中間レポートの概要 (リスト付き)

Qibuliグループのブランドが子供靴市場で初の3Dプリントシューズを発売

国立付加製造イノベーションセンターとアルテアが戦略的協力協定を締結

研究によると、3Dプリントは小学校のデザイン思考スキルを向上させることができる

TCT 3SIXTYの興味深いプリンター部品メーカー

25,000ユーロから、Castagna Milanoは3Dプリント技術を使用してフィアットのクラシックモデルを再解釈します

アリアングループ、3Dプリントロケットエンジン部品の開発をさらに進めるためGKNとの契約を更新

3Dプリントによる偽造防止技術が新たな進歩を遂げ、透かしが著作権保護の新たなトレンドとなっている

Mimics inPrinがFDA認証を取得、Materialiseがパートナーの機械メーカーに認証を提供

炭素投資家の鄭芳氏：次の200年は3Dプリントと人工知能に賭けたパーソナライズされたリターンの時代になる

推薦する

シーメンスとフラウンホーファーが協力し、モジュール式3Dプリントガスタービンブレードを開発

3Dプリントの用途は拡大し続けており、口腔修復の分野での利点が強調されています。

とても価値があります！ダイヤモンドコーティングにより3Dプリントチタンインプラントの生体適合性が向上

3D プリントはプロトタイプ業界をどのように変えるのでしょうか? SIMM カンファレンスにぜひお越しになって、その答えを見つけてください。

3Dプリントと生体認証技術で、数秒でサイボーグに変身できるかもしれない

浙江大学が新しい3Dプリントステンレス鋼技術の開発に参加：完成品は高い強度と延性を兼ね備えている

Exactech、3Dプリントされた脛骨インプラントを使用した初の足首置換術を実施

複数の産業用ポリマー 3D 印刷技術の詳細な比較: VOXELJET HSS、HP MJF、SLS

ソルベイは、オールプラスチックのレーシングエンジン用の3Dプリント燃料入口マニホールドを製造しています。

科学研究とイノベーションの原動力であるNanoscribeが中国市場に参入

2024 年に 3D プリンティングはサプライチェーンの回復力にどのような影響を与えるでしょうか?

4,000人の販売代理店が集まり、3Dプリンティングが2017年Office年次総会の新たな焦点となった。

SLS 技術と熱可塑性材料が射出成形のルールを書き換える方法

科学者は、3Dプリントコンクリート構造物で一般的に使用される砂の代わりに廃ガラスを使用しています