動画。 科学者たちは、皮膚を這うような新しい3Dプリント法で人間の耳を成長させる
「手術後の合併症」というのは、手術後に発症する感染症などの二次的症状を指す、曖昧で恐ろしい言葉です。 研究によると、これらの合併症は世界中で 5,000 万人以上の患者に影響を与え、手術が一般的な米国のような高所得国で現れやすくなっています。
米国形成外科学会によると、2018 年に米国で合わせて 2,200 万件あった再建手術と美容手術については、それらが侵襲的であることからこのリスクが特に顕著に表れます。 しかし、このリスクは、新たな発見によって革命的に改善される可能性があります。 中国、米国、ベルギーの生体材料科学者と組織エンジニアは、新しい3Dバイオプリンティング技術を使用して、生きた皮膚の下に身体の一部や臓器を非侵襲的に成長させる方法を発見しました
The new approach to 3D bioprinting and allows for non-invasive tissue growth and wound healing.新しい3Dバイオプリンティング技術により、非侵襲的な組織の成長と創傷治癒が可能になりました。 これは、従来3Dバイオプリンティングで使用されてきた添加物材料であるバイオインク細胞を皮膚の下に注入し、近赤外線を使って組織に浸透させ、カスタマイズ可能な建築デザイン–耳や抽象的な形状など–を新たに注入した細胞に転送することで機能します。
ジャーナル Science Advances に金曜日に掲載された新しい研究で、研究チームは、彼らのアプローチが 3D バイオプリンティングで行われた以前の仕事とどのように異なっているかを説明しています。
「現在、3D プリントしたマクロスケール製品の生体内アプリケーション戦略は、外科的移植または露出したトラウマでの in situ 3D プリントに限られており、両方ともアプリケーション部位の露出を必要とします」と著者らは書いています。 「そのため、組織で覆われたバイオインクを、生体組織コンストラクトを含むカスタマイズされた製品にその場で非侵襲的に製造できる、非侵襲的な 3D プリント技術を開発する気にさせました」
研究者の非侵襲的アプローチは、まず傷または将来の再建部位に、マウス皮膚の下にバイオインク細胞を注入して機能させます。 このバイオインクには、初期の形状自体はありませんが、任意の数の形状に成形するための生物学的なビルディング ブロックが含まれています。
バイオインクを注入した後、研究者らは、バイオインクのカスタマイズされた構築指示を含むデジタルチップを通過させた近赤外線を患部に照射する。
他の可視光線や紫外線とは異なり、近赤外線は組織の奥深くまで浸透することが可能です。
一旦バイオインクがその指示を受け取ると、皮膚の下で安全に変形し始め、新しくカスタマイズされた形状をとるようになりました。 この研究では、十字架やケーキのような抽象的な形や、人間の耳の近似を作成することができました。
著者らは、マウスの皮膚上で耳はわずか20秒で形成され始め、少なくとも1カ月はその形を維持したと書いています。
プロセスを説明するビデオでは、残ったバイオインクを部位から除去して、完全に形成された新しい組織を明らかにすることができたと、著者らは述べています。 このような非侵襲的なアプローチにより、外科医が不必要で潜在的に危険な再建手術を回避できるようになることを期待しています」
「この研究は、医療用3Dプリントの新しい道を開き、低侵襲または非侵襲医療を前進させる、非侵襲性の生体内3Dバイオプリントの概念実証をもたらします」と著者らは書いています。 現在、3Dプリントされたマクロスケール製品の生体内応用戦略は、外科的移植または露出した外傷部でのin situ 3Dプリントに限られており、いずれも応用部位の露出が必要である。 ここでは、デジタル近赤外線（NIR）光重合（DNP）ベースの3Dプリント技術により、非侵襲的に生体内の3Dバイオプリントを実現する組織コンストラクトを紹介します。 この技術では、近赤外線をデジタルマイクロミラーデバイスでカスタマイズされたパターンに変調し、モノマー溶液の重合を空間的に誘導するために動的に投影します。 パターン化された近赤外線を生体外で照射することにより、皮下に注入されたバイオインクを非侵襲的にその場でカスタマイズされた組織コンストラクトに印刷することができます。 手術なしで、軟骨化した耳のような組織や、筋肉組織の修復可能な細胞を含むコンフォーマルスカフォールドを生体内で得ることができた。 本研究は、非侵襲的な生体内3Dバイオプリンティングの概念実証を行うものである。