要約
3Dプリンティングでは、患者に特化したコンピュータ設計による複雑なバイオメディカルデバイスの製造が可能です。 解剖学的データ。術前の可視化モデルや金型として最初に使用されて以来、3Dプリンティングはゆっくりと 一点物のデバイス、インプラント、組織工学用の足場、診断プラットフォーム、薬剤の開発に発展しました。 デリバリーシステム。最近の爆発的な公共の関心と手頃な価格のプリンタへのアクセスに煽られて、次のようなものがあります。 幹細胞とカスタム3D足場を組み合わせて、個別化された再生医療を実現することに新たな関心が寄せられています。以前 3Dプリンティングは、複雑な組織（骨、軟骨、筋肉、血管など）の再生に日常的に使用することができます。 頭蓋顔面複合体の神経）、複雑な3Dマイクロアーキテクチャーを持つ複雑な臓器（肝臓など）。 リンパ性臓器）では、いくつかの技術的限界に対処しなければならない。このレビューでは、主要な材料と 一般的な3Dプリンティング技術の過去5年間の技術進歩（3D 印刷、溶融堆積モデリング、選択的レーザー焼結、ステレオリソグラフィー、3Dプロッティング/直描/バイオプリンティング) が説明されています。組織工学における各技術の進歩を例示するためにハイライトされ、主要な 今後の研究のモチベーションを高め、高度なものづくりというこの魅力的な分野を前進させるためには、限界があることが明らかになった。 キーワード 3Dプリンティング、溶融成膜モデリング、選択的レーザー焼結、ステレオリソグラフィー、コンピュータ支援組織 エンジニアリング、3Dプロット、バイオプリンティング
序章
複雑な3Dバイオメディカルデバイスを設計し、製造する能力は、組織工学において非常に重要です。 応用分野3次元生体医用デバイスのための3次元解剖学的復元は 欠陥、複雑な3Dマイクロアーキテクチャによる複雑な臓器の再構築（例：肝臓、リンパ系臓器）。 および幹細胞分化のための足場を提供する。の一例である。 必要性は頭蓋顎顔面複合体の解剖学的欠陥である癌、外傷、先天的な欠陥によって引き起こされます。   これらの欠陥を適切に修復するには 機能的な神経、血管が必要です。筋肉、靭帯、軟骨、骨、リンパ節、腺など。 近年では、組織工学の原理に基づいた様々なアプローチが、以下を再生するために探究されている。 顎顔面に関連する他の機能組織組織再生 組織工学では、足場は 細胞の浸潤と増殖のための構造、細胞外マトリックス生成のためのスペース、および リモデリング、細胞の行動を指示する生化学的な合図、そして 怪我をした組織の物理的な接続 を作るときに足場、マクロ、マイクロ上のアーキテクチャの設計。   およびナノレベルでの構造、栄養分に重要な役割を果たしています。 輸送、細胞-マトリックス相互作用の条件 [1-3]。 マクロアーキテクチャーとは、デバイスの全体的な形状のことである。 複雑になる可能性がある（例：患者と臓器の特異性。 解剖学的特徴)。を反映したマイクロアーキテクチャーです。 組織構造 分布、および細孔相互接続）。) ナノアーキテクチャは、表面修飾（例えば、細胞接着、増殖、および分化のための生体分子の付着）である。 理想的な足場は、これらのすべてを考慮しますが 要因を考慮すると、バイオマテリアルの選択にはまだ課題があります。 3次元形状の特異性。一般的に使用されているバイオマテリアルは ポリマー（合成および天然）、セラミックス、金属。 それぞれの生体材料は、特定の材料と機械的 特性、加工方法、化学的特性、細胞材料の相互作用、FDAの承認 気孔率を生成するための一般的な製造方法と気孔の範囲 サイズは、ガス発泡、粒子の浸出を伴う溶媒鋳造です。 凍結乾燥法、エレトロスピニング法などがある。これらの方法におけるマイクロアーキテクチャーは十分に制御され、理解されているが、これらの方法でマクロアーキテクチャーを制御する能力は メソッドは、金型や手加工で決定された3次元形状や形状に限定されます。する能力を有している。   内部建築や湾曲したチャンネルを組み込むことは また、これらの方法を使用する場合には制限があります。 ソリッドフリーフォームファブリケーション(SFF)は、以下のような複雑な3次元構造の設計と製作を可能にしました。 患者に合わせて コンピュータ支援の統合は デザイン、高度なイメージング技術（磁気共鳴イメージングやコンピュータ断層撮影など）、そして迅速な プロトタイピングは、両方の機能を備えたオブジェクトの製造を進化させました。 マクロおよびマイクロアーキテクチャーの制御。さらに、患者 固有のイメージングを使用して、個人用のビルドをカスタマイズすることができます[4,5]。ラピッドプロトタイピングの一種であるSFFは ミクロとマクロの両方を制御する方法 を使用して複雑なバイオメディカルデバイスを作成することができます。ほとんどの表面修飾は、後処理で完了することができます。従来の材料加工技術は、高度な   足場工学に有効なSFF技術は、非常に複雑な顎顔面組織の組織工学のためのエキサイティングな機会を提供しています。しかし、各技術には以下のような特徴がある。 その限界。捏造技術の選択 は、興味のある材料、機械の制限、最終的な足場の特定の要件に依存します。 3Dプリンティング」という用語は、以下のことを防ぐために明確にすべきである。 このレビュー記事の混乱 現在、文献では と主流のメディアでは、「3Dプリンティング」という言葉が この用語は、すべての SFF 技術（例：溶融成膜モデリング、選択的レーザー焼結など）を参照するために使用されます。このレビューでは、この用語は2つの方法で使用されます。 を参照し、すべてのSFF技術を参照し、液体 以下に詳細に説明するバインダーベースのインクジェット技術。この用語の使用は、異なるセクションで明らかになるであろう。 最先端の３Ｄプリンティング、特に移植可能な生物医学的デバイスの生産のための状態は、深刻な は、印刷可能な素材によって制限されています。そのため、ほとんどの場合 代替の材料加工方法が必要な場合は、以下のような方法があります。 印刷されにくい素材を使って作業する 場合には 材料を印刷することができる場所で、3D印刷は、特にオンリーワン、カスタマイズされた複雑なもののための利点です。 射出成形などの従来の製造方法では費用対効果の低いデバイスを製造することができます。 産業用3Dプリンタが極めて ここ数年の高解像度化の進展により 機械の能力の使用に翻訳されていません。 生体材料。産業用3Dプリンターでは、16μmの層厚のような非常に小さなビルド層にも到達できるようになりました。 SLA（Polyjet、Stratasys）の場合、178μmの層厚で FDM（Fortus 900mc、Stratasys）、層厚80μm SLS用（sPro 230HS、3D Systems社製）、75μm解像度 SLA（3Dシステム）のために。これらのシステムは残念ながら インビトロに関心のある生体材料に最適化されていない とin vivoでの研究と進歩は、今もなお バイオマテリアルのための SFF 法を改善する。 これらの技術のそれぞれのコストは、現在のところ、多くの進歩が 自作のセットアップや、クリエイティブな技術者による市販機の改造。実際のコストは 材料が大規模なものになったときに比較します。 産業用3Dプリンターのためのスケール適応。 そのステージ の使い勝手も決定します。 の後処理を行います。現在のモデリング素材でも ばんぐみ 抜き物 SFF法、特にFDMは最近爆発的な人気を博し、流行しています。機械は 家庭用、学校用、中小企業向けに開発され、工業用の機械よりも低価格で、複雑さが少ないのが特徴です。さらに、低コスト コンシューマーの3DスキャナとフリーのCADソフトウェアは SFFに興味のある人がデザインしたり、製作したりすることができます。 部品を自宅で自分で作ることができます。これらの技術は これまで主にアカデミアや産業界に限定されていたSFFを が主流になってきており、より多くの人が の能力を理解することができた。 このレビューでは、組織工学足場の作製に使用されている先進的な3Dプリンティング技術に焦点を当て、その能力に重点を置いています。 製造技術を用いてセルをパターン化し、複数の 複雑な3Dグラデーションに沿って材料を作成することができます。これらの多くの 技術は、すでに患者に合わせた 手術前の計画、手術用テンプレート、および プロテーゼの製造を行っています。いくつかは既に移植可能なデバイスのFDA認可を取得しています。特に 過去5年間の歩みが浮き彫りになります   もっと知るには・・・https://jbioleng.biomedcentral.com/track/pdf/10.1186/s13036-015-0001-4