研究者らは乳がん治療のために個別化された「スマートインプラント」を4Dプリントする

Jul 03, 2023

3D プリンティング インダストリー アワード 2023 のノミネートが開始されました。3D プリンティングのリーダーは誰ですか? 11 月 30 日、ロンドンを拠点とするライブ授賞式で 20 部門の受賞者が発表されます。

クイーンズ大学ベルファストの研究者は、乳がんの管理と治療のための個別化された 4D プリント インプラントを開発しました。 乳がんインプラントの製造に4Dプリンティングが使用されたのはこれが初めてと言われている。

4D プリントは本質的に、特性や形態を変更できる、いわゆる「スマート マテリアル」からダイナミック 3D プリント オブジェクトを作成することです。 これらの変化はプログラムして正確に予測することができ、pH、温度、湿度、光、磁場の変化などの外部刺激によって制御されます。

この技術を使用して、研究チームは、患者の組織腔によりよく適合するようにサイズを変更するようにプログラムできる多目的乳房インプラントを製造しました。 これにより、よりパーソナライズが可能になり、美的な結果が向上します。 さらに、4D プリントされたインプラントは、化学療法薬を必要な場所に正確に放出し、患部へのがん細胞の再発から患者を保護することもできます。

「初めてこれらの 4D プリント インプラントを作成することで、手術後の乳房腔を、乳房の弾性を模倣するインプラントで覆うことができ、乳がんを「遠ざける」化学療法薬を放出することで乳がんの管理を改善することができます。 「腫瘍の再発です」と、このプロジェクトのリーダーであり、クイーンズ大学ベルファスト薬学部のバイオファブリケーションおよび先端製造学部の教授であるディミトリオス・ランプルー教授はコメントした。

研究論文は、Science Direct誌に掲載されました。

4Dプリンティングによる乳がんの治療

世界で 2 番目に多いがんである乳がんは、毎年 230 万人以上が発生し、罹患者の約 30% がこの病気で死亡しています。

乳房温存手術は早期乳がんの治療の主な戦略ですが、この治療法では局所がんの再発や乳房組織の損失が一般的に伴います。 さらに、放射線療法と全身療法の使用は、患者の生存の可能性を高める一方で、治療期間の延長と不快な副作用をもたらします。 クイーンズ大学のチームは、これらの方法に代わる魅力的な方法を開発したと主張しています。

研究者らは、個人と腫瘍の間の不均一性を考慮して、乳がんの治療には「患者中心のアプローチが基本である」と主張している。 ここで積層造形が登場します。研究者らは、4D プリンティングは「スマート インプラント」の開発を通じて乳がんの管理を改善する機会を提供すると主張しています。

研究チームは、Tinkercad 3D CAD 設計ツールと Cellink Bio X 3D バイオプリンターを活用して、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩 (CMC) とセルロースナノクリスタル (CNC) のブレンドを使用して乳房インプラントを製造しました。 インプラントには、一般的な化学療法薬であるドキソルビシン（DOX）も充填されており、これを集中的かつ標的を絞った方法で送達することで、がんの再発の可能性を減らすことができます。

「化学療法は乳がんの治療において重要な役割を果たしますが、厳しい副作用を伴います」と薬学部のリーダーであり、インプラントの体外評価を担当するニアム・バックリー博士は説明しました。 「このようなテクノロジーを利用することで、必要な場所に薬剤を集中的に届けることができ、治療をより効果的かつ親切にすることができます。」

研究者らはまた、患者のニーズに応じてインプラントをカスタマイズするために、磁気共鳴画像法（MRI）またはコンピュータ軸断層撮影法（CAT）スキャンを使用できる可能性があると指摘した。 さらに、4D プリントされた「スマート デバイス」は、埋め込まれると拡張して患者の体によく適合するようになります。 このサイズと形状の変化は、患者の間質液 (細胞間の隙間を埋める液体) への反応として発生し、患者のプロフィールに基づいた追加レベルのカスタマイズを提供します。