All about Photonics

Science/Research 詳細

3Dプリントインプラント、「本物の骨」の成長に寄与

bone-growth-from-three-dimensional-printed-implant-rev

August, 14, 2018, NY--化学的にコーティングされたセラミックインプラントは、「着実に溶かし」ながら、実験室動物の失われた骨の再生ガイドに成功した。
 NYUメディカルセンターとNYU大学歯科の医師と研究者は、新しい骨が徐々にデバイスに取って代わりながら、移植したスカフォールドが実験動物の身体に自然に吸収されたと報告している。研究チームは、成果をJournal of Tissue Engineering and Regenerative Medicineに発表した。
 チームが置き換えに役立てようとしている骨の要素を手本にして、そのインプラントは、3Dロボットプリンティングを使って、その場で作製された。この技術は、ジェルのようなインク材料を押し出す精密なプリントヘッドを使っている。材料はプラットフォームにプリントされ、プリンターは2D層が積み上がって3D物体になるまでそのプロセスを反復する。これは、次に加熱されて最終的なセラミック形状になる。10年以上も使われているその技術は、ようやく最近医療に適用され、耳、皮膚、心臓弁の置き換えをプリントできるようになった。
「われわれの3Dスカフォールドは、開発過程における最良のインプラントに相当する。実際の骨を再生できるからである」とPaulo G. Coelho, DDS, PhD.は話している。「われわれの最新の研究成果により、われわれは臨床試験に近づき、生まれてから頭蓋変形を持つ子供、また損傷した四肢の修復を求める退役軍人のための潜在的な骨インプラントに近づいている」と、Dr. Coelhoはコメントしている。
 研究者によると、インプラントを柔軟にするためにプラスチック可塑剤が加えられている他の実験的骨インプラントと比較して、新しいセラミックは,実際の骨の形状および成分に非常によく似ている。柔軟にする能力には利点もあるが、プラスチックは、NYUスカフォールドと同じ治癒能力はない。
 セラミックデバイスの重要な特徴は、それらがベータリン酸三カルシウムでできていることである。これは、インプラントを再吸収可能にする自然の骨にある同じ化学成分である。
 NYUデバイスで自然の骨の急成長の秘密の一つは、ジビリダモールのコーティングである。これは、骨形成を50%以上スピードアップする他の実験に示されたミラル抗凝血剤である。その化学物質は、骨幹細胞を引きつける。これは、栄養を供給する血管や新たに成長した骨内の骨髄形成を促進する。これらの軟組織は、スカフォールド成長の骨には、自然の骨と同じ柔軟性を与える。
 NYUメディカルセンター、共同研究者、Bgruce N. Cronsteinによると、ジビリダモールは、インプラント成功のカギになることが証明されている。
 「インプラントは徐々に再吸収されるので、薬剤は一度に少しずつ、局所的に骨に放出される。身体全体にではない。したがって、骨の異常成長、出血あるいは他の副作用のリスクを最小化する」とDr. Cronsteinは説明している。
 最新の実験で研究チームは、テストスカフォールドを使って、マウスの頭蓋に作った小さな孔、兎の四肢と顎の1.2㎝長の骨欠損を修復した。
 研究チームは、各スカフォールドの平均77%が、移植後6ヶ月で動物の身体によって吸収されたことを確認した。また、新しい骨は成長してスカフォールドの格子状構造サポートになり、次に溶けることも確認した。インプラント箇所のCTスキャンの中には、元のインプラントが作製された3Dプリント材料であるベータリン酸三カルシウムの痕跡をほぼ示さなかったものある。
 その後の体重負荷テストは、新しい骨が元の損傷を受けていない骨と同等の力であることを示した。
(詳細は、https://nyulangone.org)