移植治療や再生医療に広がるバイオプリンティング技術!

神経再生技術,細胞製人工血管など応用が広がるバイオ3Dプリンタ!

2026年に3000億円と予想される世界の3Dバイオプリンティング市場!

監修

境　慎司

著者一覧

境　慎司　　　大阪大学
小嶋　勝　　　大阪大学
岩永進太郎　　富山大学
黒岡武俊　　　富山大学
中村真人　　　富山大学
伊野浩介　　　東北大学
宇田川喜信　　東北大学
梨本裕司　　　東京医科歯科大学
珠玖　仁　　　東北大学
木寺正晃　　　愛知産業(株)
渡辺紗由　　　愛知産業(株)
大嶋英司　　　スペースアート開発研究者
渡邉政樹　　　(国研)理化学研究所
大山慎太郎　　名古屋大学
辻村有紀　　　(国研)理化学研究所
山澤建二　　　(国研)理化学研究所
横田秀夫　　　(国研)理化学研究所;医科学イノベーションハブ推進プログラム
南茂彩華　　　横浜国立大学大学院
景山達斗　　　横浜国立大学大学院;神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC);JST さきがけ
福田淳二　　　横浜国立大学大学院;神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)
花之内健仁　　大阪産業大学
秋枝静香　　　(株)サイフューズ

目次

【バイオプリンタ編】
第1章　酵素反応をつかった3Dバイオプリンティング
1　はじめに
2　酵素反応
3　インクのゲル化に用いられる酵素反応
4　酵素反応をつかった3Dバイオプリンティング
4.1　連続押し出し方式:吐出前インク内での架橋形成
4.2　連続押し出し方式:吐出後インク内での架橋形成
4.3　インクジェット方式
5　おわりに

第2章　光架橋反応を用いたバイオプリンティング技術
1　はじめに
2　光架橋反応を用いたバイオプリティング手法
2.1　連続押出し式を用いたプリンティング
2.2　インクジェット式を用いたプリンティング
2.3　液槽を用いたプリンティング
3　光架橋反応を用いたバイオインクとバイオプリンティングの実例
3.1　紫外光照射による光架橋反応を用いたバイオプリンティング
3.2　可視光照射による光架橋反応を用いたバイオプリンティング
4　終わりに

第3章　アルギン酸を用いた3D組織・臓器ファブリケーションへの展開
1　はじめに
2　バイオプリンティング技術による立体組織の作製
2.1　インクジェット式3Dバイオプリンタを用いた組織構築の構想
2.2　アルギン酸ベースのバイオインクを用いた積層印刷による3D構造の作製
3　バイオアセンブリ技術による立体組織の作製
3.1　微小パーツの積み重ねによる組織構築の構想
3.2　中空アルギン酸ゲルの利用:バイオパーツとしてのファイバー状組織を用いた3D組織構築
4　おわりに

第4章　電気化学反応を使ったハイドロゲルのバイオファブリケーション
1　はじめに
2　電気化学ハイドロゲル作製
3　様々な形状の電極を用いたハイドロゲルの作製
4　電極移動による電気化学ハイドロゲル作製
5　電極アレイを用いたハイドロゲルファブリケーション
6　その他の電気化学システム
7　おわりに

第5章　産業用金属3Dプリント技術の種類と技術概要
1　はじめに - 金属積層造形技術の発展
2　SLM方式概要
3　LMD方式概要
4　バインダー方式概要
5　EBAM方式概要
6　WAAM方式概要
7　粉末材料について
8　まとめ

第6章　直描露光装置としても光造形装置としても使える1台2役の高速/高精度な3Dプリンタ“SPACE ART®”の開発
1　はじめに
2　SPACE ART®の特長
3　SPACE ART®の構造・仕様
3.1　直描露光装置(電子回路パターン/レジストパターン形成)仕様
3.2　光造形装置(3Dプリンタ)仕様
4　光学エンジンの構成
5　本装置の機能/性能
5.1　直描露光装置(電子回路パターンやレジスト形成)の機能/性能
5.2　光造形装置(3Dプリンタ)およびその他の機能/性能
6　おわりに(今後の展開)

【応用編】
第1章　3Dプリンタ向け新規人工骨材の開発
1　人工骨3Dプリンティングのための材料の特徴と開発
1.1　リン酸カルシウム系人工骨材料
1.2　αTCP粉末を用いたBJ法による人工骨の造形
2　新たな医療ニーズに即した高精度・高強度造形技術の確立
2.1　新規BJ法の開発
2.2　新規BJ法による造形材料の生体適合性評価
2.3　材料生体適応における課題と今後の展望

第2章　皮膚・毛包再生分野における3Dバイオプリンティング技術
1　はじめに
2　3Dバイオプリンティング技術を利用した培養皮膚研究
2.1　培養皮膚の3Dバイオプリンティング
2.2　in situ skin bioprinting
3　3Dバイオプリンティング技術を利用した毛包原基の大量調製
3.1　毛包を再生するための従来のアプローチ
3.2　細胞けん引力を利用した毛包原基の作製
3.3　3Dバイオプリンタを用いた大量調製技術の確立
4　おわりに

第3章　関節外科治療におけるバイオプリンティング技術への期待
1　関節治療とその延長にある再生医療
2　関節領域の再生医療のためのバイオプリンタ
3　バイオプリンタによるバイオインクの機械特性評価
4　3Dバイオプリンタを用いた超音波ゼリーのバイオインクとしての性能評価
5　バイオプリンタによる今後の期待

第4章　スフェロイド積層によるスキャフォールドフリー3D細胞プリンティング技術の開発と臨床応用
1　はじめに
2　平面培養から三次元培養への変遷
3　三次元組織の構築
4　バイオ3Dプリンタ
5　サイフューズのバイオ3Dプリンタ
5.1　「regenova®」(剣山(KINEZAN)方式のバイオ3Dプリンタ)
5.2　「S-PIKE®」(串団子方式のバイオ3Dプリンタ)
6　バイオ3Dプリンタを用いた臨床開発事例
6.1　細胞製神経導管の開発事例
6.2　細胞製人工血管の開発事例
6.3　その他のパイプライン開発
6.4　創薬支援ツールへの応用
7　おわりに

【市場編】
第1章　3Dプリンターの市場
1　産業用プリンター市場
1.1　国内市場の動向
1.2　3Dプリンターの技術的進歩
1.3　産業用3Dプリンターの造形方式
1.4　3Dプリンターメーカーの動向
2　造形材料動向
2.1　材料市場の動向
2.2　材料(インク)の種類
3　用途別需要動向
3.1　機械部品加工分野
3.2　自動車分野
3.3　航空宇宙分野
3.4　建設・建築分野
3.5　医療分野
3.6　その他の用途分野の需要動向

第2章　3Dバイオプリンティング
1　概要
2　3Dバイオプリンティングの開発事例(装置,技術)
2.1　装置開発
2.2　技術開発

第3章　バイオ材料(インク)の動向
1　ペプチド交互共重合体
1.1　概要
1.2　企業/研究動向
2　ハイドロゲル
2.1　概要
2.2　企業/研究動向
3　3次元細胞培養担体
3.1　概要
3.2　企業/研究動向
4　生体内吸収性材料
4.1　概要
4.2　企業/研究動向
5　積層造形装置用金属パウダー
5.1　概要
5.2　企業/研究動向
6　トランスグルタミナーゼ応用ゲル
6.1　概要
6.2　企業/研究動向
7　蚕の繭糸を精錬したナノ絹糸
8　グラフェン

第4章　3Dバイオプリンティングの応用
1　再生医療
1.1　概要
1.2　企業/研究動向
2　医療
2.1　概要
2.2　企業/研究動向
3　立体臓器
3.1　概要
3.2　企業/研究動向
4　人工骨
4.1　概要
4.2　企業/研究動向
5　歯科補綴物
5.1　概要
5.2　企業/研究動向
6　皮膚培養(医療,美容)
6.1　概要
6.2　企業/研究動向
7　毛包再生
7.1　概要
7.2　企業/研究動向
8　関節治療
8.1　概要
8.2　企業・研究動向
9　その他のヘルスケア分野
10　培養肉と代替肉
10.1　概要
10.2　企業/研究動向
11　皮革材料
12　宇宙空間とバイオ3Dプリンティング