新しい技術により、3Dプリントされた生物組織の保管がより便利になる

出典：科技日報

アンタークティックベアは、2021年12月21日に学術誌「マター」に掲載された最新の論文で、米国のブリガム・アンド・ウィメンズ病院とハーバード大学医学部の研究者らが、3Dバイオプリンティングと凍結保存技術を組み合わせて、マイナス196℃の冷凍庫で保存でき、数分以内に解凍してすぐに使用できる組織を作成したことを知った。

3D プリントされた生物組織の広範な研究と臨床応用に対する大きな障害は、保存期間が数時間から数日と短いことです。臓器移植と同様に、生物学的組織は必要な場所に迅速に届けられなければ、生き残ることができません。
△3Dバイオプリンティング、画像出典：インターネット。3Dバイオプリンティング技術を使用して人工の人体組織を作成するという手法は、20年前に初めて登場しました。従来の 3D プリントと同様に、インクはノズルから層ごとに押し出され、事前に指定された形状になります。バイオプリンティングでは、インクは通常、生きた細胞が埋め込まれたゼラチンのような足場で構成されています。クライオバイオプリンティングは、-20°C という低温のコールドプレート上で直接印刷される点を除いて、同じ原理で機能します。組織は印刷された後、長期保存のために直ちに極低温環境に移されました。

クライオプリンティングには、従来のバイオプリンティング方法よりも複雑な形状を生成できるという利点もあります。「バイオインクのフィラメントは、冷却プレートに到達してから数ミリ秒以内に凍結し、変形しません」と、ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の生物医学エンジニアで、論文の筆頭著者である Y. シュレック・チャン氏は言う。「その後、層ごとに自立した 3D 構造を作成できます。」

低温を使用すると、使用できる印刷インクの種類に対する制限もなくなります。従来のバイオプリンティング方法では、インクは形状を維持するために粘性を持つ必要がありますが、ほとんどの液体は低温で自然に粘性が高くなります。

凍結保存剤は、細胞が低温に耐え、浸透圧ショックを防ぎ、細胞膜を損傷する可能性のある氷結晶の形成を制限するために必要です。今回、研究者たちは細胞の生存能力を可能な限り最大限に維持できる凍結保存剤を見つけることに重点を置きました。

彼らは、生物組織は再び生き返るまで少なくとも3か月間は保存できることを実証した。「生物組織を復活させるには、あらゆる種類の冷凍保存された細胞を復活させるのと同じように、温かい培地に戻して急速に解凍することになります」と張氏は語った。

組織が本来の機能を維持できることを証明するために、研究者らは一連の細胞活動分析を実施し、細胞が以前と同じように分化プロセスを経ることができることを実証した。

将来的には、生物組織の 3D プリントは、新薬の試験や、病気や怪我の後で組織を置き換える必要がある患者を助けるための現実的なモデルになる可能性があります。バイオプリントされた組織を長期間凍結できるようになると、研究者はこれらのアプリケーションでさらに協力できるようになり、前臨床および臨床環境での使用のために保存期間を延長する機会が得られます。

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