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個人化医療、3Dプリンティングが特注形状組織を可能にする

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November, 22, 2021, Waltham--軟部組織の重傷の場合、組織移植が不可避なことがよくある。しかし、患者にとっては、これは本格的な治療加入を意味する。皮下に、またキズの形状に個別に適用できるように移植された分離チャンバーで、将来、欠損組織が患者の身体で直接成長できる。
 フラウンホーファー(Fraunhofer Institutes for Applied Polymer Research IAP and for Laser Technology ILT)およびBG Klinik Ludwigshafen で開発された3Dプリントされたチャンバーが、MEDICA医療技術展示会で紹介された。

患者の骨、血管、腱などの構造が露出すると、灌流組織により組織移植が唯一の選択肢になることがよくある。患者にとっては、これは何時間も続く、また身体の健康な組織への損傷をともなう手術となる。したがって、研究者は、皮膚や他の組織をターゲットを絞った方法で組織を保護する方法を開発している。例えば、テフロンで作られたコラーゲンで裏打ちされた分離チャンバーを皮下に縫い込み、動脈あるいは静脈がそれらに輪になって回り込んでくるようにできる。細胞移動と血管の内部成長により、コラーゲンは2~4週間以内に、最終的に移植可能な組織に変化する。これは簡単な処置であり、局所麻酔で十分である。ペトリディッシュで組織を成長されるのと対照的に、チャンバーで成長した組織は、完全に血管が新生している。つまり毛細血管が散在する。また、血液が供給されている。即ち、生き生きとした結合組織が生まれているということである。それらは分離チャンバーの形状を採り入れており、健康なドナー組織を犠牲にする必要なく、移植に適している。もう1つの利点。組織が患者の身体で作られるので、拒否反応が避けられること。

カスタマイズ可能な再生医療
Fraunhofer IAPの研究チームは、現在、BMBF助成FlexLoopプロジェクトで、Fraunhofer ILTおよびBG Klinik Ludwigshafen-ハイデルベルク大学フラスチックおよび再建外科クリニックとともにこの技術を評価、最適化している。「以前は、再生医療には円形分離組織欠損しか利用されていなかったが、われわれは初めて、分離チャンバーを患者のソフト組織欠損の形状に適用できる、したがって医療の個人化がさらに促進される」とFraunhofer IAPのプロジェクトマネージャ、Dr. Wolfdietrich Meyerは話している。これは3Dプリンティングによって可能になる。以前のチャンバーの加工を置き換えることを目的にしている。従来のチャンバー材料、テフロンは、プリントできないので、Fraunhofer ILTの専門家は、この目的にフォトレジンを利用する。「3Dプリンティングは、組織の形状を指定できるという利点だけでなく、組織培養を可能な限り患者にとって心地よくする、手術中に扱いやすくなるチャンバー設計も開発した」とFraunhofer ILTのプロジェクトマネージャ、Andreas Hoffmannは説明している。

Fraunhofer IAPの研究チームは、材料そのものと多様な形状の分離チャンバーの両方をテストしている。最終的に、分離チャンバーは、患者の身体にどんな分解物も残してはならない、あるい拒否反応を起こしてはならいない。したがって、生体適合でなければならない。人体でその材料の耐久性はどの程度か。たとえば、体温で変化するか。最初の成果は有望のようである。全ての分離チャンバーに関する限り、機械的特性が主な焦点である。これは、チャンバーが表面組織に縫い合わされるか、欠損部近くの皮下に移植されるからである。ここでは、例えば、安全なアプリケーションのためにはチャンバーに亀裂が形成されてはならない。

BG Klinik Ludwigshafenの医師は、今度は、再生組織が複雑な形状の分離チャンバーを完全に満たせるかどうかも調べている。「われわれの主目的は、われわれが3Dプリントされたチャンバに整形可能組織を成長できると示すこと、これは、一種のパズルピースのように、今度は複雑な軟組織欠損を完全に塞ぐことができる。加えて、成長した組織の生体力学的品質を綿密に調べた」とBG Klinik Ludwigshafenのプラスチック&再生医療アシスタント医師、Dr. med. Florian Falknerは話している。とは言え、その形式の組織培養が通常の処置として臨床応用になるまでには数年はかかる。
(詳細は、https://www.ilt.fraunhofer.de)