3Dプリンティングによる新しい骨造り

October, 8, 2024, Waterloo--ウォータールー大学(University of Waterloo)の研究チームは、骨組織と同じ特性の多くを共有する新しい材料を開発した。3Dプリンタで使用することで、大規模な骨格修復術や再建手術を受ける患者に、新しく革新的な治療の選択肢を提供することができる。

これらの場合の外科的再建には、現在、金属インプラントと提供された骨を必要としている。外科医は、患者の解剖学的構造に最も適合するように、組織バンクに特定のサイズとタイプを要求するが、それが完璧に適合することはめったにない。レシピエントの体は、提供された骨を拒否することもあり得る。

これらの問題を解決するために、この新しいバイオポリマナ/複合材料は、患者固有のニーズを満たすように設計され、カスタマイズされた骨移植片に3Dプリントすることができる。また、金属板の必要性を排除し、感染リスクを減らし、患者の体が移植片をうまく受け入れる可能性を高める可能性がある。

この素材は、ウォータールーの研究者による最新のイノベーションである。研究者は、様々な技術を通じて健康の境界を破壊している。ウォータールーは、機関のHealth Futuresイニシアチブの一環として、技術の進歩、仮想ケア、健康データアプリケーションを通じて、誰もが最適な健康と幸福を達成できるようにすることを目指している。

「われわれは、丈夫で、3Dプリント可能で、新しい骨組織になる可能性と互換性のある材料を作成した」と、システムデザイン工学科の教授、新しい生物医学工学大学院プログラムのディレクタ、主任研究者のDr. Thomas Willettは話している。「この技術により、骨の欠損を再構築するために必要な患者固有の形状をより成功裏に実現することができる。」

この材料は、骨ミネラルの組成を模倣したナノ粒子を組み合わせており、材料を強化するのに役立つ。最終的には、骨細胞が成長し、生体高分子ナノコンポジットが新しい骨に置き換わることをチームは望んでいる。その後、体は生体高分子ナノ複合材料を排泄する。

「われわれの研究は現在、インプラントとしての生体高分子ナノコンポジットの機能的堅牢性と、時間の経過とともに生体骨に置き換える能力を向上させることに焦点を当てている」と、ウォータールーPh.D候補のElizabeth Diederichsは話している。「この材料は、骨再建手術を受けた後の患者が繰り返し手術を受ける必要性を減らすことを目標としている。」

チームは、ウォータールー工学の教授、生物医学工学の学部プログラムのディレクタ、Dr. Maud Gorbetと協力して、骨細胞の適合性に関するテストを成功させた。

「体内に埋め込まれた材料は、どんなものでも反応を引き出す。われわれのテストでは、バイオポリマナノ複合材料に対する骨細胞の生物学的応答が従来の方法よりも優れていることが示されている。それらは、それ自体の行動に固執し、増殖し、保持している。これは非常にエキサイティングである」(Gorbet)。

研究チームは、臨床使用に向けた技術を開発するための追加のテストと規制当局の承認のための資金を求めている。