3Dバイオプリンティングによる皮膚再生用デルマルスキャフォールド 学術的背景 皮膚は人体最大の器官であり、外界からの損傷や微生物の侵入を防ぐ重要な機能を担っています。しかし、皮膚が広範囲に損傷を受けた場合、その自己修復能力は限られており、瘢痕形成や炎症反応などの問題を引き起こし、皮膚の正常な形態や機能に影響を与えることがあります。従来の皮膚代替品（フィルム、ハイドロゲル、ナノファイバー膜など）は傷の治癒を促進することができますが、健康な皮膚の微小環境を完全に模倣することはできず、修復後の皮膚は形態や機能において正常な皮膚と差異が生じます。近年、三次元（3D）バイオプリンティング技術は、生体材料や細胞の堆積を精密に制御し、複雑な3D構造を構築できることから、皮膚組織工学の分野で注目を集めていま...

三重周期最小表面構造に基づく二重螺旋チタン合金スキャフォールドの骨修復への応用研究 学術的背景 骨欠損修復は、特に外傷、腫瘍、炎症などの疾患によって引き起こされる臨界サイズ骨欠損（critical-size bone defects）の場合、整形外科分野における重要な課題です。現在、臨床で一般的に使用されている骨修復方法には、自家骨移植と同種骨移植があります。しかし、自家骨移植にはドナー部位の損傷やドナー骨量の制限が問題となり、同種骨移植では免疫拒絶反応や疾患伝播のリスクが生じます。そのため、骨組織工学（bone tissue engineering, BTE）は、従来の治療法を代替する重要な戦略となっています。チタン合金は、その優れた機械的特性、生体適合性、耐食性から、臨床骨修復に広く使用...

マグネシウムとガリウム共担持マイクロスフェアによる骨修復の加速 学術的背景 骨欠損（bone defects）は、感染、腫瘍切除、または機械的外傷によって引き起こされる臨床上の一般的な問題です。骨欠損は患者の生活の質に影響を与えるだけでなく、機能喪失を引き起こす可能性もあります。骨移植（bone grafting）は現在、骨欠損の主な治療法ですが、ドナー不足、感染リスクの高さ、免疫拒絶反応などの問題があります。さらに、骨移植の高コストと複数回の手術の必要性は、社会経済的な負担をもたらします。そのため、骨再生を促進し、感染を防止するバイオマテリアルの開発が重要です。 近年、生分解性マイクロスフェア（bioresorbable microspheres）が薬物送達担体として注目されています。これ...

新型心臓弁膜設計：高剛性ポリマー材料と生体模倣運動学に基づく研究 学術的背景 心臓弁膜疾患は世界的に重要な健康問題であり、年間85万人以上の患者が心臓弁膜置換手術を受ける必要があります。現在、臨床で使用されている心臓弁膜は主に2種類に分けられます：機械弁膜と生体弁膜です。機械弁膜は炭素またはチタンで作られており、耐久性が高いですが、血液動態性能が劣り、血流キャビテーションを引き起こしやすく、患者は生涯にわたって抗凝固薬を服用する必要があります。一方、生体弁膜は牛や豚の心膜組織で作られており、長期的な抗凝固療法は不要ですが、耐久性が低く、長期間使用すると弁膜の劣化や構造的故障が発生します。そのため、長期的な耐久性と良好な血液動態性能を兼ね備えた新しい心臓弁膜の開発が現在の研究の焦点となっていま...

3DバイオプリンティングGelMA水ゲル中のCav3.3を介した軟骨内骨化研究 研究背景 骨の成長は複雑なプロセスであり、その中で成長板（Growth Plate, GP）は長骨の縦方向の成長に重要な役割を果たしています。成長板は軟骨内骨化（Endochondral Ossification, EO）プロセスを通じて骨の成熟を調節します。しかし、成長板の機能障害は成長遅延や骨形成不全を引き起こす可能性があります。成長板の研究は骨の成長や関連疾患の理解において重要ですが、その複雑な時空間的変化により、体内研究は制限されています。近年、三次元（3D）バイオプリンティング技術の発展により、成長板の生理的および病理的機能を体外で研究するための新しいモデルが提供されています。しかし、軟骨内骨化プロセス...

光架橋ヒト羊膜ハイドロゲルを用いた脊髄損傷修復 学術的背景 脊髄損傷（Spinal Cord Injury, SCI）は、重篤な神経疾患であり、患者の運動機能喪失や生活の質の低下を引き起こすことが多い。近年、組織工学と再生医学が著しい進歩を遂げているが、脊髄損傷後の機能回復は依然として世界的な課題である。主な問題は、損傷部位での新しい軸索の再生が困難であり、瘢痕組織の形成が神経修復を阻害することにある。ヒト羊膜（Human Amniotic Membrane, HAM）は、神経成長の保護、瘢痕形成の抑制、および新生血管形成の促進といった利点を持つ生体材料であるが、その弱い物理的特性が脊髄損傷治療への応用を制限している。 この問題を解決するため、研究者らは化学修飾と光架橋技術を用いてヒト羊膜の...

3Dバイオプリンティング腫瘍モデルとその潜在的な応用：レビュー 学術的背景 がんは、世界中で人間の死亡の主要な原因の一つであり、その制御不能な異常増殖、急速な成長、転移、および高い異質性により、従来の二次元（2D）細胞培養や動物モデルは、腫瘍診断および治療研究における臨床転換率が極めて低い。これらの制限を克服するために、研究者はより適切な腫瘍モデルの開発を緊急に必要としている。近年、3Dバイオプリンティング技術は、細胞、生体分子、および基質成分の空間分布を正確に制御することで、実際の人体腫瘍の空間組織、細胞資源、および微小環境特性（低酸素、壊死、遅延増殖など）をより忠実に再現する腫瘍モデルを作成するための新興技術として注目されている。このレビュー論文は、3Dバイオプリンティング技術の腫瘍モデ...

抗菌ゲルを組み込んだ電紡ポリビニルアルコール繊維を用いた酵素制御活性酸素放出の研究 学術的背景 皮膚は人体の感染に対する最初の防壁であり、傷の発生はこのバリアを破壊し、感染リスクを高めます。抗生物質耐性の増加に伴い、新しい抗菌療法の開発が特に重要となっています。従来の抗生物質療法は耐性を引き起こすだけでなく、細胞や臓器の毒性、アレルギー反応、腸内微生物叢への悪影響などの副作用を引き起こす可能性があります。そのため、局所的な抗菌治療がより優れた選択肢となり、特に抗菌剤を創傷被覆材に組み込むことで、その有効性を高め、毒性を減らすことが可能です。 近年、過酸化水素（H2O2）などの活性酸素（Reactive Oxygen Species, ROS）がその抗菌特性から注目されています。ROSは病原体...

3Dバイオプリンティングによるセルロース/コラーゲンベースの薬剤放出フィラーを用いた深部トンネル創傷の治療 学術的背景 深部トンネル創傷（tunneling wounds）は、皮膚表面下に形成される複雑な創傷であり、その形状や大きさは多様で、ねじれや曲がりを持つことがあるため、治療が非常に困難です。既存の創傷ケアソリューションは主に表在性創傷を対象としており、未治療のトンネル創傷は重大な健康問題を引き起こす可能性があります。そのため、深部トンネル創傷を効果的に充填し、治癒を促進する材料の開発が重要です。本研究では、天然ポリマー（セルロースやコラーゲンなど）を使用してトンネル創傷フィラー（Tunnel Wound Fillers, TWFs）を調製し、真皮細胞外マトリックスを模倣することで、こ...

光/pH二重制御薬物放出「ナノコンテナ」が腫瘍の低酸素状態を緩和し、化学療法、光線力学療法、化学力学療法の相乗効果を強化 学術的背景 臨床がん治療において、化学療法と放射線療法には、薬剤耐性、治療の不完全性、周期的な再発など多くの制限があります。これらの欠点を克服するために、研究者たちは多モーダル併用療法を含むさまざまな代替戦略を開発してきました。この治療法は他の療法と補完し、腫瘍治療の効果を向上させることができます。光線力学療法（PDT）は、光活性化光感受性物質と環境中の酸素（O₂）を利用して高レベルの毒性活性酸素種（ROS）を生成し、がん細胞を殺す典型的な酸化治療戦略です。PDTは、非侵襲性、迅速な効果発現、オンデマンド制御性により、原発性腫瘍治療において顕著な利点を持っています。しかし...