再生医療における記念碑的な飛躍として、米国のスタンフォード大学の研究者たちは、複雑な血管ネットワークを設計し、3Dプリントするための画期的な方法を開発しました。Science誌に掲載されたこのイノベーションは、人工臓器の作成に革命を起こし、設計された組織内での酸素と栄養素の供給という重要な問題に対処することを約束します。
チームのアルゴリズムプラットフォームは、現在の方法よりも最大230倍速く血管ネットワークを生成し、流れのパターンと圧力をシミュレートできます。この技術は、200以上の解剖学的および工学的モデルでネットワークを設計するために使用されました。このシステムは、人体の設計を模倣し、さまざまな組織の形状にこれまでにない速度で適応する血管構造を作成します。
「以前の方法よりも約200倍速くアルゴリズムを機能させ、臓器などの複雑な形状に適応させることに成功しました」と、この研究の筆頭著者は述べています。バイオプリント組織を拡大する能力は、血管を作成する能力によって制限されていました。新しいアルゴリズムにより、実際の臓器の血管の構造を忠実に模倣した血管ツリーを作成できます。
この発見の影響は広大です。血管ネットワークを迅速に設計および印刷する能力は、バイオファブリケーションにおける大きなハードルを克服する可能性があります。また、血管疾患の個別化治療にもつながる可能性があります。チームはまた、印刷できない最も細い毛細血管の自然な成長を誘発し、バイオプリンターの精度と速度を向上させることにも取り組んでいます。
この研究は、臓器が深刻に不足している小児心臓外科において特に重要です。この技術は、バイオファブリケーションに適した設計を作成するために、潜在的な人工組織または臓器の物理学と性能をモデル化することにより、バイオエンジニアリングと再生治療を提供できます。これはいつか、損傷または欠陥のある組織を置き換える可能性があります。
複数の細胞タイプの統合や組織全体での血液灌流の実現など、課題は残っていますが、このイノベーションは、機能的な3Dプリント臓器の作成に向けた重要な一歩となります。これは、医学の状況を変え、臓器移植を必要とする患者や血管疾患に苦しむ患者に希望を与える可能性があります。