バイオプリンティング：臓器生産の未来？

概要

バイオプリンティングは、生きた細胞を含むバイオインクを使用して、新しいカスタマイズされた臓器をゼロから作成する再生医療の一分野です。複雑な臓器を作成することは現在まだできませんが、血管や管などのより単純な組織はすでに成功裏に印刷されています。最も一般的な技術は、コンピュータ画像またはファイルによって誘導された平面上にバイオインクを丸いノズルから押し出す押出し型バイオプリンティングです。バイオプリントされた膀胱はすでに成功裏に移植され、ラットの顔の神経再生を促進する印刷された組織もあります。しかし、複雑な主要臓器の生化学的環境を再現することや、フルサイズの臓器のすべての細胞に酸素や栄養素を供給することなど、現在の課題を克服する必要があります。

Q&A

バイオプリンティングとは何か、どのように機能するか？

バイオプリンティングとは、生きた細胞を含むバイオインクを使用して、新しいカスタマイズされた臓器や組織をゼロから作成するプロセスです。3Dプリントと似ていますが、バイオプリンティングは一度に1枚ずつ三次元オブジェクトを構築するために材料の層を積み重ねます。ただし、金属、プラスチック、セラミックの代わりに、バイオプリンターは生きた細胞を含むバイオインクを使用します。バイオインクは、通常はハイドロゲルが主成分で、印刷可能な材料で、単一の細胞タイプを含むことも、複数の異なるタイプを組み合わせてより複雑な構造を作成することもできます。最も一般的なバイオプリンティング技術は、押出し型バイオプリンティングで、バイオインクを丸いノズルから平面上に押し出し、コンピュータ画像またはファイルによって誘導されます。

バイオインクとは何か？

バイオインクとは、生きた細胞を含む印刷可能な材料で、細胞間のコミュニケーションや成長を促進するさまざまな化学物質も含まれます。ハイドロゲルは、水分が豊富な分子で、多くのバイオインクの主成分を形成し、生きた細胞が混ざっています。バイオインクは、細胞ラインを実験室で複製するドナーから来ることもありますし、患者自身の組織から来て、彼らの体に拒絶される可能性が低い個性化された臓器や組織を作成することもできます。バイオインクには、より複雑な構造を作成するために異なる種類の細胞を含めることもできます。

バイオプリンティングの課題は何か？

バイオプリンティングの最も困難な課題の1つは、主要臓器の複雑な生化学的環境を再現することです。押出し型バイオプリンティングは、ノズルが小さすぎるか、印刷圧力が高すぎる場合、インクの細胞の大部分を破壊する可能性があります。また、フルサイズの臓器のすべての細胞に酸素や栄養素を供給することも課題の1つです。研究者たちは、バイオプリントされた組織に血管を取り入れる方法を開発して、この問題を克服しようとしています。また、血管や管などのより単純な構造はすでに印刷されていますが、より複雑な臓器を作成することは依然として課題です。