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3Dバイオプリンティング

3Dバイオプリンティングで作製されたヒトの臓器

3Dバイオプリンティングは、生体材料、生きた細胞、活性生体分子を用いた付加製造プロセスであり、自然の組織特性を模倣した構造体を作製します。バイオプリンティングは、3Dプリンティングとは異なり、細胞外マトリックス環境を模倣した非毒性のハイドロゲルに生きた細胞を加え、プリンティング後の細胞の接着、増殖、分化をサポートすることが主な特徴です。

バイオプリンティングのプロセスは、組織の正確な寸法を得るための3Dイメージングから始まります。従来の3Dプリントと同様に、層ごとに切り分けてデジタルモデルを作成し、物理的な3Dオブジェクトを作成します。細胞の生存率を最適化し、細胞を均一に分布させるために十分な印刷解像度を確保するためには、滅菌印刷条件が必要です。用途に応じて、細胞の成長をサポートするアルギン酸、コラーゲン、ゼラチン、ヒアルロン酸などのバイオマテリアルと、生きた細胞を組み合わせてバイオインクを形成します。バイオインクは、高度に制御された層ごとのアプローチを用いて、押し出し、インクジェット、またはレーザーを用いた3Dプリント技術で積層されます。これらの3D組織構造体は、紫外線、化学的刺激、または熱によって固化し、安定した成長環境を実現します。

3Dバイオプリンティングは、その制御性の高さから、薬剤の試験や臨床試験、機能的臓器移植、再生医療、その他化粧品やパーソナルケアのためのバイオプリンティング応用のための重要な研究技術として登場しました。印刷された構造体の特性を調整し、皮膚、骨、軟骨、神経、心臓、筋肉、歯などの組織の機械的特性をより忠実に模倣するために、医療における3Dプリンティングのための新しい材料や印刷方法に関して積極的な研究開発が行われています。


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