ユーザー事例: 微小重力環境に適したマイクロプレートを製造するマイクロスケール 3D 印刷技術

ユーザー事例: 微小重力環境に適したマイクロプレートを製造するマイクロスケール 3D 印刷技術
出典: MF Precision

ドイツのフランクフルト・ゲーテ大学のブッフマン分子生命科学研究所の研究者らは、BMF の microArch® S140 マイクロスケール 3D プリンターを使用して、微小重力下で 3D 多細胞球状体を培養するために使用できるマイクロ培養皿であるハイドロゲル マイクロウェルの鋳型を作成しました。この研究は、ドイツ航空宇宙センター(DLR)の支援を受け、地球低軌道の国際宇宙ステーション(ISS)で実施される宇宙における球状体凝集および生存可能性(SHAPE)実験の一環である。

細胞培養用の多細胞スフェロイドとハイドロゲルマイクロプレート<br /> 多糖類であるアガロースから作られたカスタム ハイドロゲル マイクロウェルは、微小重力下で多細胞球状体を培養するためのプラスチックまたはガラスの培養皿の代替品として使用されます。多細胞スフェロイドは、再生医療や癌などの研究に特に適した3次元組織モデルです。マイクロプレートのウェルは相互接続されていないため、単純な拡散によって物質交換が実現し、細胞に生体適合性のある環境が提供されます。細胞は個々のマイクロウェル内で懸濁液として培養され、層ごとに積み重ねられて多細胞球状体を形成します。マイクロプレートは、多細胞スフェロイドが制御不能なサイズに成長するリスクを効果的に回避できます。

ブッフマン分子生命科学研究所が取り組んでいる宇宙での多細胞球体の凝集と生存に関する実験には、漏斗状の入口、円筒形の断面、U 字型/円錐形または円錐台形の底部など、特殊な設計のマイクロプレートが必要です。これらの底部の特殊な形状により、多細胞球状体の形成と長期の細胞培養が容易になります。微多孔板は、凸型、つまり凸形状の型から鋳造されます。マイクロスケール 3D プリンティングは、超高光学精度を実現し、滑らかな表面を生成し、高性能材料を使用し、迅速な研究開発をサポートできるため、本研究ではポジティブモールドの作成に使用されました。


△漏斗型上部マイクロプレートモールド


△円筒断面のマイクロプレートモールド

△U字底マイクロプレートモールド

マイクロスケール 3D プリント装置および材料<br /> BMFの精密マイクロスケール3DプリンターmicroArch® S140は、10μmの超高光学精度を誇ります。製造部品の上部の表面仕上げRaは0.4~0.9μm、側面は1.5~2.5μmに達します。 microArch® S140 は、投影型マイクロステレオリソグラフィー (PμSL) 技術に基づいて、約 25 ~ 50μm の光学精度を持つ SLA ステレオリソグラフィー 3D プリンターよりも優れた、高い表面仕上げと精度を実現します。 microArch® S140 は、エンジニアリンググレードの 405nm 波長の光硬化性樹脂だけでなく、さまざまな高性能 3D プリント材料もサポートしています。

マイクロプレートモールドの素材は、BMF社の精密HT200樹脂素材で、最高200℃の温度に耐えることができ、高い強度と耐久性を備えています。これらの優れた特性により、金型を高温高圧蒸気で滅菌することができ、マイクロプレートを細菌汚染から保護します。オートクレーブ処理後、金型には反りや剥離の兆候は見られませんでした。優れた熱特性と機械特性を備えたこの 3D プリント材料は、最終製品の優れた完全性を保証します。


△microArch®S140 マイクロスケール3Dプリンター

△ MTCF精密HT200樹脂素材


△HT200材を使用したマイクロプレートモールド


△マイクロプレートモールドのクローズアップ

金型精度、表面仕上げ、高圧蒸気滅菌<br /> フランクフルト大学ブッフマン分子生命科学研究所の終身在職権を持つ科学者で主任研究員であるフランチェスコ・パンパロニ博士は、マイクロプレートの製造に使用される 3D プリントされた金型をテストしました。博士は、BFM の精密マイクロスケール 3D プリントによって製造された金型は精度と表面仕上げが高く、この金型を使用して製造されたマイクロプレートは均一なサイズの多細胞スフェロイドを培養できるとコメントしました。パンパロニ博士はまた、型を作るのに使われる3Dプリント材料は121℃、2.1バールの高圧蒸気滅菌条件に耐えることができ、マイクロプレートの無菌環境を保証すると付け加えた。


△ハイドロゲルマイクロプレート


△多細胞スフェロイドの有無にかかわらずマイクロプレート

BMF 精密、アプリケーション、高精度、マイクロナノ

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