高内部相エマルジョン3Dプリントによる階層的多孔質海綿骨生体模倣構造の作製

出典: EngineeringForLife

エマルジョンテンプレートと付加製造を組み合わせることで、自然に多孔質でマルチスケールの細孔構造を持つスキャフォールドを製造できます。このアプローチにより、細胞の成長をサポートする相互接続された多孔質材料が生成されます。しかし、セミマイクロポアとマイクロポアを備えた階層的な多孔質構造を 3D プリントすることは依然として困難です。これまでの研究では、樹脂中の光吸収剤と開始剤の組み合わせを正確に調整することで、表面に開いた気孔とスポンジのような内部構造を持つ構造を約 150µm の解像度で生成できることが示されています。

最近、英国シェフィールド大学のフレデリック・クレイセンス教授のチームは、高内部相エマルジョン（HIPE）3Dプリントによる階層的多孔質骨梁バイオニック構造の作成に関する研究を実施しました。この結果は、11月4日に「高内部相エマルジョン（HIPE）を使用した3Dプリントによる階層的多孔質海綿骨レプリカの製造」というタイトルでBiofabrication誌に掲載されました。

要点:
（１）本研究では、アクリル酸ベースのポリMIPE中の光吸収剤としての異なる濃度のタートラジン（0、0.02、0.04、および0.08重量％）の効果を分析した。異なるタートラジン濃度で調製された高内部相エマルジョン (HIPE) を、Elegoo Mars 3 Pro プリンターを使用して 3D プリントしてポリ MIPE ディスクを生成し、タートラジン濃度が多孔性に与える影響を分析しました。 3D プリントされたポリ MIPE は、多孔質で相互接続された構造のため、バイオメディカル用途に適しています。

（2）本論文では、MG-63細胞を用いてこれらのディスクの細胞挙動を試験した。その結果、0.08重量％のタートラジン（008Tと表示）を含むディスクが、細胞代謝活性、接着、アルカリホスファターゼ（ALP）活性の点で最も優れた性能を示し、理想的な選択肢であることが示された。

（３）組織工学における３Dプリンティングによる複雑な構造物の製造におけるHIPEの可能性を実証するために、研究者らはマイクロCTに基づいて人間の海綿骨構造を３Dプリントした。その後、MG-63細胞を3Dプリントされた海綿骨構造に接種したところ、良好な細胞付着および移動効果が示されました。これらの構造は、さまざまな孔サイズを持つ分散した相互接続された多孔性を有しており、細胞の移動、浸潤、栄養素の拡散を促進し、天然の骨の特性を厳密に模倣することができます。

出典: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1758-5090/ad8b70

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