組織工学
組織工学において大きな問題の1つは、物質輸送に限界があることである。つくられた組織は、一般的に、最初、血液供給が不足しているため、移植された細胞が、生き残ることや、生き残ったとしても適切に機能するのに十分な酸素や栄養素を得ることが困難である。
気体との液体の表面に起こる波を、組織工学に活用する手法が探究されている。この手法は、液体の表面の波を使い、それは数秒で動的に再構成することができ、マイクロスケールで、かつ並列的に達成することができる。ハイドロゲル、細胞、ニューロンを植えたビーズ、細胞スフェロイドを様々な対称構造および周期構造にマイクロスケールで組み立て、細胞の生存率も良好であった。 3次元的なニューラルネットワークの形成は、14日間の組織培養後に達成された。
自己組織化は、重要な役割を果たす。細胞とタンパク質のカプセル化の観点からも、また、設計した組織の構築や細胞の成長のための、適切なスケールでの足場の作製の両方においても、自己組織化は、重要な役割を果たす。ミクロメイソンリー(ミクロ石積み)とは、実験室で成長した細胞を3次元形状に組み立てるための最先端技術である。組織を単一の細胞に分解するためには、通常、一緒に結合している細胞外マトリックスを溶解しなければならない。しかし、それは接着剤の役割を果たしており、それが除去されれば、細胞を自然の組織を構成する複雑な構造に再集合させることは非常に困難である。細胞は容易に積み重ねられないが、「細胞ブロック」は簡単に重ねられる。したがって、micromasonryは、ポリマーでできたキューブ内に生きた細胞をカプセル化し、「細胞ブロック」をつくることから始まる。そのブロックは、任意の形状で自己集合させることができる。
マイクロメートルからナノメートルまでの直径の繊維を製造できる汎用性の高い技術。典型的なエレクトロスピニングの装置では、溶液を紡糸口金を通して供給し、高電圧を先端に加える。帯電した溶液内に、静電反発力が蓄積され、細い繊維状の流れを放出させる。反対側に電荷をもつコレクタ板またはロッドに、連続的に繊維がつき、高度に多孔質のネットワークが形成される。この技術の主な利点は、その単純さとバリエーションの容易さである。実験室レベルでは、典型的なエレクトロスピニングを行うために必要なものは、高電圧電源(最大30 kV)、シリンジ、フラットチップニードルおよび導電性コレクタのみである。この理由から、エレクトロスピニングは、多くの研究室での足場製造の一般的な方法となっている。コレクタまでの距離、電圧の大きさ、または溶液の流量などを変更することで、つくる足場の構造を劇的に変えることができる。