ハーバード大学の科学者が 3D を作成

ハーバード大学

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3D プリンティング技術はすでにものづくりの方法を変えつつあります。 無限の可能性の世界を切り開き、フロリダ最大の 3D プリントされた建物と、ランボルギーニ アヴェンタドール SV の 3D プリントされたレプリカさえも完成しました。

医療分野では、科学者たちはここ数年で心臓構造の 3D プリント部品や、フルサイズの 3D バイオプリント人間の心臓モデルを作成しました。これは、心臓病の新しい治療法を見つける努力を大きく後押ししています。米国での死因

そして今回、発表された新しい論文によると、ハーバード大学ジョン・A・ポールソン工学応用科学大学院（SEAS）の研究者らは、ゼラチン繊維を含む新しいヒドロゲルインクを開発し、それを使用して、心臓の動きを模倣した機能的な心腔を3Dプリントした。人間の心臓は鼓動します。

繊維を注入したゲル (FIG) インクにより、3D プリントされた心筋細胞が人間の心腔のように整列し、協調して拍動することが可能になります。 研究者らの当面の目標は、心臓病の新しい治療法を発見することであり、長期計画は移植可能な組織を作製することである。

論文の筆頭著者である Suji Choi 氏は、3D プリンティング技術が現時点では心臓の収縮を担う心筋細胞の位置合わせをどのように達成できていないのかを説明し、次のように述べています。臨床現場で何が起こるかを予測する方法として、医薬品の安全性と有効性をテストする機能があります。」

「FIG インクは印刷ノズルを通って流れることができますが、構造が印刷されると、その 3D 形状は維持されます。 これらの特性により、追加のサポート材料や足場を使用せずに、心室のような構造やその他の複雑な 3D 形状を印刷できることがわかりました」と Choi 氏は付け加えました。

Choi 氏は、プロセスの最も困難な部分は、インク中の繊維とヒドロゲルの間の望ましい比率を維持することであったと説明します。 それが達成されると、彼女はFIGインクで作られた3Dプリント構造に電気刺激を加え、それが協調した収縮の波を引き起こした。

「本物の心臓の心室がポンプを動かすのと同じように、実際に心室がポンプを動かしているのを見るのは非常に興奮しました」とChoi氏は語った。

研究チームは、FIGインクが二腔型の小型心臓弁の構築に使用されることを期待している。

この研究はNature Materials誌に掲載された。

研究概要:

ヒドロゲルは組織工学にとって魅力的な材料ですが、これまでの研究では、細胞の自己組織化を促進して階層的な三次元（3D）器官モデルにするために必要な微細構造の特徴を作り出す能力には限界があることが示されています。 今回我々は、心臓の細胞内および細胞間の組織を再現する 3D 臓器レベルの足場を印刷するための、あらかじめ作製されたゼラチン繊維を含むヒドロゲル インクを開発しました。 プレハブゼラチン繊維をヒドロゲルに添加すると、インクレオロジーの調整が可能になり、ゾルゲル転移の制御が可能になり、追加の支持材料なしで自立型 3D 構造の正確な印刷が可能になります。 インク押出中の繊維のせん断誘起整列は、インビトロでの培養ヒト心筋細胞の異方性筋肉組織への自己組織化を促進するマイクロスケールの幾何学的手がかりを提供します。 結果として得られた 3D プリントされた心室 in vitro モデルは、生体模倣異方性の電気生理学的および収縮特性を示しました。