バイオプリンティング：ゼロからカスタマイズされた臓器を作る

要約

この記事では、バイオプリンティングの可能性について探求し、再生医療の分野であるバイオプリンティングが、ゼロからカスタマイズされた全く新しい臓器を作ることを目指すことを説明します。バイオプリンティングは、生きた細胞を含む印刷可能な材料であるバイオインクを使用し、血管や管などのより単純な組織の三次元構造を作成します。多くのバイオインクは、細胞コミュニケーションと成長を促進する様々な化学物質を含むハイドロゲルで構成されています。主要な臓器の複雑な生化学環境を再現することの課題にもかかわらず、研究者たちは、バイオプリンティングによって印刷された膀胱を移植し、ラットの顔面神経再生を促進し、腎臓、肝臓、心臓のミニチュア化された半機能的なバージョンを作成することに成功しています。

バイオプリンティングの必要性

現在、腎臓、心臓、肝臓などの重要な臓器を待っている移植リストに数十万人の人々がいます。残念ながら、その需要を満たすだけの十分なドナー臓器がありません。バイオプリンティングは、ゼロからカスタマイズされた臓器を作成することによって、この問題に対する潜在的な解決策を提供します。

バイオプリンティングの仕組み

バイオプリンティングは、生きた細胞を含む印刷可能な材料であるバイオインクを使用し、血管や管などのより単純な組織の三次元構造を作成する、3Dプリントの生物学的な相互作用です。水分を豊富に含むハイドロゲルが多くのバイオインクを構成しています。それらに混ぜられた数百万の生きた細胞と、細胞間のコミュニケーションと成長を促進する様々な化学物質が含まれています。

印刷技術

いくつかの印刷技術がありますが、最も一般的なのは押し出し型バイオプリンティングです。この技術では、バイオインクが印刷チャンバーに投入され、プリントヘッドに取り付けられた丸いノズルを通して押し出されます。コンピューター画像またはファイルがストランドの配置を案内し、平面上または液体浴に配置されます。これにより、構造が安定するまで保持されます。これらのプリンターは、一度に1本の細いストランドを約30分で作成し、速く作業できます。

バイオプリンティングの課題

主要な臓器の複雑な生化学環境を再現することは、困難な課題です。ノズルが小さすぎる場合や、印刷圧力が高すぎる場合、押し出し型バイオプリンティングはインク中の細胞の大部分を破壊する可能性があります。完全なサイズの臓器のすべての細胞に酸素と栄養素を供給する方法は、最大の課題の1つです。これが、平面または中空の構造で最も成功している理由であり、研究者がバイオプリント組織に血管を取り込む方法を開発している理由でもあります。

バイオプリンティングの可能性

課題にもかかわらず、研究者たちは、バイオプリンティングによって印刷された膀胱を移植し、ラットの顔面神経再生を促進し、腎臓、肝臓、心臓のミニチュア化された半機能的なバージョンを作成することに成功しています。バイオプリンティングを使用して、生命を救い、私たちの臓器が最初に機能する方法を理解することに大きな可能性があります。この技術は、電子機器を埋め込んだ組織を印刷するなど、驚くべき可能性を開くことができます。私たちは、現在の人間の能力を超える臓器をエンジニアリングしたり、燃えない皮膚のような特徴を与えたりすることができるのでしょうか？私たちは、私たちの臓器を印刷して置き換えることによって、人間の寿命をどの程度延ばすことができるのでしょうか？そして、この技術とその信じられないほどの成果にアクセスするのは、誰が、何があるのでしょうか？