機械的に調整可能な支持浴内でのマイクロ組織のバイオプリンティングによる異方性筋骨格組織の工学

科学分野:

• 生体材料工学
• 組織工学
• 再生医療

背景:

• バイオプリントされた移植片でネイティブ組織の複雑さを再現することは、依然として大きな課題です。
• 生体力学的合図（形態形成など）は、自然な組織発達中に重要です。
• より生体模倣的な組織移植片を作成するためには、バイオプリンティング戦略に生体力学的合図を統合することが不可欠です。

研究 の 目的:

• 生きた移植片を工学するための新しいバイオプリンティングプラットフォームを開発すること。
• 細胞の挙動と組織形成に対する機械的制約の影響を調査すること。
• 構造的に異方性があり、表現型が異なる筋骨格組織を工学すること。

主な方法:

• 機械的に調整可能な支持浴内で、間葉系幹/前駆細胞（MSC）由来のマイクロ組織をパターン化するバイオプリンティングプラットフォームを開発しました。
• 印刷後の物理的制約を制御するために、支持浴の剛性を調整しました。
• 変化する浴の力学に応答して、遺伝子発現、細胞表現型、マイクロ組織の融合、および細胞外マトリックスの組織を分析しました。

主要な成果:

• 支持浴の剛性は、フィラメントの形状と細胞の挙動を正確に制御しました。
• より柔らかいマトリックスは軟骨形成を促進し、より硬いマトリックスは（筋）線維形成分化を促進しました。
• より硬い浴はマイクロ組織の融合とコラーゲン線維の配列を強化し、軟骨、半月板、または靭帯移植片のためのユーザー定義のコラーゲン構造を可能にしました。

結論:

• 新しいバイオプリンティングプラットフォームは、機械的合図を制御することにより、生体模倣筋骨格組織を工学することに成功しました。
• このアプローチは、構造的に異方性があり、表現型が異なる組織移植片のスケーラブルな生産を可能にします。
• このプラットフォームは、再生医療用途のための様々な生きた組織の工学を進歩するための基盤を提供します。