組織工学におけるマイクロスケール 3D プリントされたカスタマイズされた足場の応用

組織工学におけるマイクロスケール 3D プリントされたカスタマイズされた足場の応用


ドイツのカールスルーエ工科大学のポスドク研究員であるモンスール・イスラム氏は、3Dプリントを使用してカスタマイズされた組織工学の足場用の炭素構造を作成することを計画しています。イスラム氏の研究は、通常、前駆体材料を 3D プリントし、それを炭化することによって作成されるガラス状炭素材料の 3D プリントに焦点を当てています。必要な足場をうまく製造するために、イスラム氏は、高解像度と大判の製造能力の両方を備えた 3D プリンターと、適切な炭化前駆材料を必要としていました。

適切な3Dプリンターを見つける

イスラム博士は、2光子重合印刷技術とデスクトップ型ステレオリソグラフィーシステムを使用して、足場の前駆構造を印刷しようと試みました。しかし、これらのシステムは、大判印刷の解像度と前駆材料の入手可能性によって制限されており、その結果は理想的とは言えません。組織工学アプリケーションでは、高精度の印刷システムを使用してのみ生成できる複雑で正確な詳細が必要です。

重慶BMF精密科技有限公司のmicroArch S130印刷システムは、2μmの光学精度を備え、複雑な内部構造と高い許容差制御を備えた精密部品を超高解像度で印刷できます。 BMF の高精度な黄色の耐熱樹脂 HTL と microArch S130 を使用すると、残留隙間なく炭化前駆体を 3D プリントできます。さらに、BMF の高精度 3D プリンターは、3D 細胞複製をサポートするのに十分な高解像度と大規模な構造を実現できます。



△ 3Dプリントされたカーボンマイクロ格子構造を150倍に拡大


△ 3Dプリントされたカーボンマイクロ格子構造を500倍に拡大

イスラム博士は、microArch S130 3D プリンターを使用して、100μm 間隔で 100 x 100μm のチャネルを持つ 1.3 x 1.3 x 1.3 mm の立方体を 5μm の層厚で 3D プリントすることができました。上の写真は炭化サンプルで、格子の厚さは100μm、隣接する格子間の隙間は100μmに設計されています。炭化後、印刷された構造は細胞培養や組織工学の実験に使用できます。

今後の展望

KIT は、組織工学における炭化 3D プリント構造の応用を目の当たりにし、これを拡張して、これらの足場用のより多くの構造を設計しています。

「炭素は、エネルギー材料から組織工学の足場まで、さまざまな分野で使用できるユニークな特性を持つ材料です。しかし、複雑な3次元炭素構造の製造は依然として困難です。付加製造は、さまざまなポリマー材料の複雑な3次元構造を生成できます。3Dプリントされたポリマー材料を炭化することで、炭素の3次元構造を実現できます。この戦略に基づいて、BMFの高精度3Dプリントシステムを使用して3次元炭素構造を製造しています。私たちは、より優れた構造特性と材料特性を得るために、設計指向の炭素構造作成方法を研究し、それによって微細構造材料の設計と適用可能な材料の範囲を拡大しています。」 - カールスルーエ工科大学のモンスール・イスラム





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