3Dプリントされた足場が複雑な組織を成長させるように設計
概要
- 組織修復用に3Dプリントした足場を彫刻する新しい技術は、多くの細胞タイプを1つの移植で成長可能にすることができます。
- この技術は、異なる種類の細胞で構成される骨や軟骨などの複雑な組織の修復を促進するために使用される可能性があります。
蛍光色素は、足場繊維の曲がったターンに刻まれた溝内に保持されている「インク」を明らかにする。 Diaz-Gomezら、Bioprinting 3Dプリント技術の進歩により、再生医療の向上が期待されるようになりました。 この研究領域では、幹細胞やその他の技術（人工生体材料など）を使用して、損傷した細胞、組織、または器官を修復または交換することを目的としています。 足場とは、損傷した組織を置き換えるために新しい組織を成長させることができる人工または天然材料の構造体のことである。 例えば、実験室で骨の一部を成長させ、それを外科的に移植することができる。 また、体内の修復を直接促進するために使用することもできます。
この分野の研究では、いくつかの技術的なハードルにぶつかっています。 多くの3Dプリント足場において、細胞を予測通りに分布させることは難しいことが判明しています。 多くの異なる種類の細胞で構成される骨や軟骨のような複雑な組織を成長させるには、細胞の均一で制御された分布が必要です。
細胞を足場にプリントするために使用する「バイオインク」の作成も難しいことが判明しました。 バイオインクが足場から流れ出ないようにするため、厚くて粘性のあるものが開発されてきたのです。 ライス大学のアントニオス・ミコス博士が率いる研究者たちは、生体材料を印刷するための3D足場とバイオインクを改善する方法をテストしてきました。 この新しい研究では、印刷された足場繊維に溝を刻むことで、細胞を所定の位置に保ち、より粘性の低いバイオインクを使用できるようになるかどうかをテストしました。 この研究は、NIHのNational Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering（NIBIB）から一部資金提供を受けました。 結果はBioprintingの2020年6月号に掲載されます。
溝を持つ3Dプリントされた足場のCT画像。 Rice Biomaterials Lab 研究者たちは、1つのプリントヘッドを使って繊維を作成し、繊維が冷えたところで、目的に応じて異なる高さの溝やチャネルを作成できる彫刻ヘッドを使用しました。 その後、低粘度のバイオインクで溝を充填すると、充填しすぎたり広がったりすることなく、所定の位置に保持することができました。 この新しい技術により、各層に異なる種類の細胞を播種した多層足場を印刷することができます」と、Mikos氏は言います。 「この技術はまた、成長因子などの脆弱な分子を足場に印刷することを可能にするかもしれません。 研究者らは現在、非常に薄い材料でできた足場や、必要に応じてより深い溝を作るために、異なるサイズの溝を作ることをよりよく制御する方法を探っているところです。