Bayreuth、ハイドロゲルと繊維を組み合わせた新技術を発表

February, 20, 2024, Bayreuth--バイロイト大学(University of Bayreuth)のDr Leonid Iono教授と研究チームは、ハイドロゲルと繊維を組み合わせた新しいタイプの3Dプリンティング技術を開発した。
この革新的なプロセスは、初めて1つの装置に組み合わされ、繊維構造と一軸セルアライメントを持つ構築の製造を可能にする。学術誌「Advanced Healthcare Materials」に掲載されたこの研究成果は、生体組織の人工生産の可能性を秘めている。

バイオファブリケーションは、生物学的に適切な構造の生成を扱う医療技術の専門分野であり、人間の組織や臓器の複雑な構造を再現することを目的としている。世界的なドナー臓器不足を補う有望なアプローチの1つが、高度なバイオファブリケーション技術である3D(バイオ)プリンティングの使用である。この技術は、タッチスピニングと呼ばれる繊維紡績技術と1つに統合された。このアプローチは、2018年からバイロイト大学で開発が進められており、これにより組織様構造の作製が可能になる。そのための革新的な装置がバイロイトで発明され、特許を取得しており、生体組織の生産における重要な進歩を表す可能性がある。さらに、繊維や複合材料の効率的な生産の分野でも大きな進歩が見られた。

バイロイト大学のバイオファブリケーション教授Dr Leonid Ionovと同教授のチームによる最新の研究では、組織の3Dプリントのために様々な種類のハイドロゲルが広範囲にテストされた。ヒドロゲルは保水性であると同時に水不溶性ポリマである。さらに、バイオインクとしても知られる細胞含有ハイドロゲルは、繊維と結合して複合材料を作成する。これは、タッチスピニングプロセスを統合した3D(バイオ)プリンティングを使用することで実現される。

タッチスピニングは、ポリマ溶液または溶融物から繊維を製造するためのスケーラブルなプロセス。バイロイトの科学者たちは、3D(バイオ)プリンティング技術とタッチスピニング技術を初めて1つのデバイスに統合した。

「この研究で得られた知見は、組織、特に結合組織や筋肉組織などの細胞の線維構造と一軸配列を持つ組織の生産にとって非常に重要である」とDr Leonid Ionovは説明している。

バイロイトの科学者たちが、多層バイオインク繊維複合材料の製造に関する新しいアプローチについて報告している。

バイロイトの科学者たちは、実験で様々なハイドロゲルを使用し、それらの特性を比較した。ハイドロゲルは、何十年にもわたって組織工学やバイオファブリケーションの分野でスカフォールド材料として広く使用されてきた。組織工学は、生体組織の人工的な生産の総称である。

ハイドロゲル系と繊維系の組み合わせにより、これらの複合材料の機械的特性が繊維系によってカバーされるため、機械的特性を改善するための架橋などのハイドロゲルの加工要件が軽減される。さらに、低度の架橋(クロスリンキング)の必要性は、その後の組織形成に有利である。「ハイドロゲルは細胞に水環境を提供し、細胞の良好な機能を促進する。一方、繊維は繊維の主な方向に沿って細胞の配向を制御する必要がある」(Ionov)。

バイロイトの科学者たちは、この2つの技術を組み合わせた新しい特許取得済みの装置の発明を基盤に、Dr Habilをリーダーとして、スタートアップ企業「biovature GmbH」を設立した。Alla Synytskaは、共同創業者兼CEO。