シリコンから3Dプリントされた心臓弁

チューリッヒ工科大学の研究チームは、南アフリカのStrait Access Technologies社と共同で、シリコンから人工の3Dプリント心臓弁を作成しました。 これは、高齢化する人口のための代替弁として役立つ可能性があり、現在すでに市場に存在するものよりも製造が簡単で、はるかに入手しやすいため、実行可能なソリューションであることを表しています。

Sewell-Loftin MKが発表した研究によると、高齢化、運動不足、栄養不足により、2050年までに世界中で85万人が人工心臓弁を必要とするとされています。 アディティブ・マニュファクチャリングは、この重要なニーズに応える方法を提供できるかもしれません。医療分野では、それぞれの機器を患者に合わせてパーソナライズすることが可能になるのです。 つまり、一人ひとりの心臓に合わせて設計された3Dプリント弁が実現できるのです。 ETH Zurich と Strait Access Technologies は、初期のシリコン・テストを実施することで、この需要を見込んでいます。 Fergal Coulter / ETH Zurich

この3Dプリント弁の作成過程を説明する前に、その役割を確認することが重要です。 私たちの心臓は4つの部屋からなり、それぞれに血液の流れを一方向にしか流さない弁がついています。 4つの弁のうち1つがうまく機能しないと（漏れ、狭窄、膨張）、血液が心房または心室に戻り、心臓が弱ってしまう。 そのため、不整脈や心不全が見られるようになるのです。 そこで、人工弁を挿入することで、良好な血流を確保することができるのです。

2時間以内に3Dプリントされた弁

すべては患者の大動脈のCTスキャンから始まります：これにより、故障した心臓弁の形とサイズを非常に正確に判断することができます。 このデータは、心臓弁に作用する力とその潜在的な変形を計算するためのデジタルモデルに変換されます。 この人工弁の3Dプリントに要する時間は1.5時間（従来の設計では数日）だと研究者は説明する。 3Dプリントした弁は、コラーゲン繊維で補強して厚みを持たせることができます。 研究チームによると、3Dプリントされた人工心臓弁を通る血流は、従来から製造されている弁と同じくらい良好だそうです。

The 3D scan of the patients’ aorta | Photo Credit: Fergal Coulter / ETH Zurich

＜979＞最終的には、これらの交換弁の寿命を10～15年に延長することを目標としています。 現在、患者さんの人工弁は、これが交換が必要になるまでの寿命です。 研究参加者の一人であるManuel Schaffner氏は、こう説明する。 いつか、一生使える心臓弁を作り出し、患者さんとともに成長し、若い人にも移植できるようになれば素晴らしいことです」。 現在、ほとんどの患者は人工弁が拒絶反応を起こさないように、免疫抑制剤や抗凝固剤を一生飲み続けなければならず、大きな副作用があることに注意しなければならない。 8032>

3D printed valve

最初の結果は有望ですが、3Dプリントされた人工心臓弁が市場に出るまでには、さらに10年かかるでしょう。 研究者たちは、多くの臨床試験を実施しなければなりません。 彼らは、どの材料が人工弁の寿命を最も延ばすかを決定するために、いくつかの材料試験を行うと説明しています。 詳細は、チューリッヒ工科大学の公式ウェブサイトをご覧ください。

シリコンの3Dプリントプロセス｜Credits: Fergal Coulter / ETH Zurich）

シリコン3Dプリンティングの様子。