3Dバイオプリンティング
プレ-バイオプリンティングは、後にプリンターでつくり出すためのモデルを作成し、使用する材料を選択するプロセスである。最初の段階の1つは、臓器の像を得ることである。バイオプリンティングに使用される一般的な技術は、コンピュータ断層撮影(CT)および核磁気共鳴画像法(MRI)である。積層法で印刷するために、断層の再構成が画像上で行われ、つくられた2D画像はプリンタに送信され、作成される。3Dプリンターで作成されるときには、特定の細胞が単離され、層が形成される。 これらの細胞は、その後、酸素および他の栄養素を供給して生きた状態に保つ特別な液状物質と混合される。ある場合は、細胞は直径500 μmかそれ以下の細胞スフェロイドの状態で用いられる。細胞スフェロイドとは細胞の凝集体のことで、足場を必要とせず、プリンティングの材料にも使われる。
3Dバイオプリンティングは、バイオマテリアルと呼ばれる革新的な材料の研究を可能にすることにより、組織工学の医療分野における大きな進歩に貢献する。バイオマテリアルは、3次元の構造をもち、3Dプリンターで「印刷」され、使用される材料である。最も有名な生物工学的なバイオマテリアルは、軟組織や骨だろうが、それらは平均的な生体よりも通常より強い。これらのバイオマテリアルは、さらに改善され、将来的には、生体を置換する役割を果たすことができるだろう。例えば、アルギン酸は、体を構成する物質のいくつかと比較しても、強い生体適合性、低毒性、およびより強い構造能力をもち、生物医学的に有力視されているアニオン性ポリマーである。PVベースのゲルを含む合成ハイドロゲルも一般的である。酸とUVをあてたPVベースの架橋剤との組み合わせは、「Wake Forest Institute of Medicine」によって評価され、適切な生体材料であるとされている。隣接する組織からの、栄養素や酸素の拡散を、大きくする微小なチャネルを「印刷」する方法も検討されている。また、心臓、肝臓、肺などのミニ臓器を使って、新薬をより正確に試験することで、動物での試験を減らせる可能性がある。