バイオプリンティングの画期的な進歩により、音波を利用して実験室で培養された人間の組織が作成される

研究者は実験的な医薬品療法を研究室で培養したヒト組織を使ってテストすることがよくあります。残念ながら、こうした材料の作成は複雑でコストがかかるため、多くの研究者は 3D バイオプリンティングなどの代替アプローチに頼ることになります。3D バイオプリンティングはそれ自体が時間がかかり、骨の折れるプロセスです。しかし現在、新しいプリンティング システムは、研究室レベルの組織サンプルを作成するのに必要な時間を大幅に短縮できる可能性を示しています。このツールは、繊細な細胞材料を重ねるのではなく、音波を利用してさまざまな生物学的コンポーネントを組み立てます。

メルボルン大学コリンズバイオマイクロシステムズ研究所の生物医学工学チームは最近、「ダイナミックインターフェースプリンティング」と呼ばれる機能を備えた新しい機械を設計しました。ネイチャー誌に掲載された研究で詳述されているように、この3Dバイオプリンターはすでに、業界の現在の多くのハードルを克服しながら、柔らかい脳組織から高密度の骨や軟骨まで、さまざまなサンプルを製造できます。

「自動車が適切に機能するためには機械部品が正確に配置されている必要があるのと同様に、私たちの組織内の細胞も正しく組織化されていなければなりません」と、コリンズ バイオマイクロシステムズ研究所所長のデイビッド コリンズ氏は大学のプロフィールで述べています。「現在の 3D バイオプリンターは、誘導なしに細胞が自然に整列することに依存しており、これには大きな制限があります。これらの問題には、印刷中に誤って細胞を損傷することや、組織構造の複雑さの制限が含まれることがよくあります。」

「細胞の位置が正しくないことが、ほとんどの 3D バイオプリンターが人間の組織を正確に再現する構造を生成できない大きな理由です」とコリンズ氏は付け加えた。

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標準的なバイオプリンティングも、現在では 2 段階のプロセスを必要とします。まず、装置が生きた細胞でできた構造をゆっくりと層ごとに構築します。これには多くの場合、数時間かかります。この時間の長さは、実験室での細胞の露出により、細胞の生存能力を脅かすことがよくあります。完了すると、研究者は組織をプリンターから実験室のプレートに物理的に移し、画像化と分析を行う必要があります。この最終段階では、細胞培養が損傷し、役に立たなくなることがよくあります。

しかし、彼のチームの 3D プリンターは、より安全で、カスタマイズ性が高く、はるかに高速な代替手段を提供します。ほとんどの 3D 印刷方法とは異なり、この新しいデバイスは音波を使用して微細な気泡を希望の方向に振動させ、特定の細胞を配置します。所定の位置に配置すると、研究者はこれらの基本構造を操作して、より複雑な人間の組織に成長および成熟させることができます。

バイオプリンターがこれらのタスクを完了する速度も、レイヤーベースの 3D プリンターより飛躍的に速いです。従来のオプションの約 350 倍の速度で、この新しい方法ではジョブを完了するのに数秒しかかかりません。もう 1 つの利点は、ラボ プレートに直接印刷できるため、組織の成長が妨げられず、無菌状態になり、損傷を受けにくくなることです。
メルボルン大学の研究者たちは、さらなるテストと改良により、将来的には医療施設が患者から採取した細胞を使って、特定の病気の小型モデルをわずか数分で何百個も作成できる 3D バイオプリンターを所有できるようになるだろうと考えています。