JP7203737B2 - 3dバイオプリンタ、3dバイオプリンティングツールヘッドおよび構造物を3dバイオプリンティングする方法 - Google Patents
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- C12N2513/00—3D culture
Description
所望の特性を有するバイオプリンタツールヘッドを選択するステップと、
ただしバイオプリンタツールヘッドは、このバイオプリンタツールヘッドの特性に関する情報を記憶するツールヘッド処理要素を有することができ、
バイオプリンタツールヘッドは、バイオプリンタのベースユニットの機械的インタフェース部分に接続可能であり、
バイオプリンタツールヘッドは、バイオプリンタのベースユニットの通信インタフェース部分に接続可能な通信インタフェース部分を有しており、
選択されたバイオプリンタツールヘッドを、インタフェース部分を用いてバイオプリンタのベースユニットに、機械的にかつ通信可能に接続するステップと、
バイオプリンタのベースユニット処理要素またはツールヘッドのツールヘッド処理要素にアクティベーション信号を供給することによって、構造物のプリンティングをアクティベートするステップと
を含み、このステップに応じて、ツールヘッド処理要素により記憶された、またはユーザインタフェースを用いて手動で入力された、バイオプリンタツールヘッドの特性に関する情報に基づき、プリンティングを実施する。
MRIスキャンから再構成された人間の耳の3Dモデルを、バイオプリンティング実験のために使用した。耳のモデルのSTL(STereoLithographyステレオリソグラフィ)ファイルを、スライシングソフトウェアSlic3rにおいて処理した。最初に、このモデルをオリジナルサイズの35%にスケーリングし、耳のモデルの理論上の気孔率を50%に設定し、3Dバイオプリンタ用のGコードファイルを生成した。2つの異なるバイオインクおよび細胞型を同時に使用して、複雑な3Dストラクチャを構築するために、このバイオプリンタは、2系統の空気圧駆動型押し出し機を装備している。さらにこのバイオプリンタは、光硬化性のバイオインクを架橋させるために、UV硬化システム(例えば365nmおよび405nmの波長)も搭載している。軟骨細胞を付着させたNFC-Aヒドロゲル構造物を、空気圧駆動式押し出し機を用いて、人間の耳の形状にバイオプリンティングした。バイオプリンティング後、細胞蓄積ヒドロゲル構造物をただちに、100mMのCaCl2水溶液によって10分間にわたり架橋させ、その後、洗浄し、標準培地条件(37℃、5%のCO2、および95%の相対湿度)の培地において培養した。
Claims (14)
- ベースユニット(2)を含む3Dバイオプリンタ(1)であって、
前記ベースユニット(2)は、
少なくとも1つのツールヘッド(4)の取り付けのために構成された支持体(3)と、
前記少なくとも1つのツールヘッド(4)が取り付けられているときに、前記ツールヘッド(4)とデータ通信するための通信インタフェース部分(5)と、
前記通信インタフェース部分(5)を介して前記少なくとも1つのツールヘッドのツールヘッド処理要素(8)と通信するように構成されたベースユニット処理要素(7)と、
を有し、
前記支持体(3)は、同時に複数の交換可能なツールヘッドの取り付けのために構成された支持体部分を有し、
前記ベースユニット処理要素(7)は、前記交換可能なツールヘッドが取り付けられているときに、前記通信インタフェース部分(5)を介して、前記複数の交換可能なツールヘッドに関連付けられた特性に関する情報を、前記複数の交換可能なツールヘッドの前記ツールヘッド処理要素から取得するように構成されており、
前記複数の交換可能なツールヘッドに関連付けられた前記特性は、
(i)前記交換可能なツールヘッドのプリンティング技術を含むアクチュエータのタイプに関する情報を含み、前記情報によって、前記交換可能なツールヘッドは、空気圧式押し出しツールヘッド、シリンジポンプツールヘッド、インクジェットツールヘッド、高温押し出しツールヘッド、材料除去用ツールヘッドおよび/または硬化ツールヘッドであると定義可能であり、
(ii)前記ツールヘッドのセンサ技術に関する情報を含み、前記情報によって、前記ツールヘッドは、カメラツールヘッド、探査ツールヘッドおよび/または3Dスキャニングツールヘッドであると定義可能である、
3Dバイオプリンタ(1)。 - 前記ベースユニット処理要素(7)は、前記交換可能なツールヘッドの前記特性に関して前記通信インタフェース部分を介して取得された前記情報に基づき、前記複数の交換可能なツールヘッドを制御するための制御信号を取得し、前記制御信号を前記通信インタフェース部分に供給するように構成されている、
請求項1記載の3Dバイオプリンタ。 - 前記3Dバイオプリンタ(1)は、さらに、前記複数のツールヘッド(4)を含み、前記複数のツールヘッド(4)は、前記ツールヘッド処理要素(8)と、前記ベースユニット(2)の前記通信インタフェース部分(5)に接続可能な通信インタフェース部分(6)と、を有する、
請求項1または2記載の3Dバイオプリンタ(1)。 - 前記ツールヘッドのうち複数のツールヘッドの前記ツールヘッド処理要素は、前記ツールヘッドの動作を少なくとも部分的に制御するように構成されている、
請求項3記載の3Dバイオプリンタ(1)。 - 前記3Dバイオプリンタは、さらに、加圧ガスを前記複数のツールヘッドに供給するための加圧ガスインタフェース部分および/または光を前記複数のツールヘッドに伝達するための光インタフェース部分を含む、
請求項1から4までのいずれか1項記載の3Dバイオプリンタ。 - 前記3Dバイオプリンタは、さらに、プリンティングスペース内の空気を含むガスを排気するための排気部(9)を含み、前記排気部(9)を前記複数のツールヘッドにおいて具現化する、
請求項1から5までのいずれか1項記載の3Dバイオプリンタ。 - 前記ベースユニット処理要素(7)は、ガスの排気を制御するように構成されている、
請求項6記載の3Dバイオプリンタ。 - 組織の修復または交換を含む動物または人間の体内への移植、局所塗布、美容の用途、薬剤テスト、創薬の用途から選択された用途のうちのいずれかにおける使用に適した、または疾患モデルとして適した、
もしくは製薬、医療、化学、パーソナルケア、スキンケアまたは美容の業界における研究、調査または開発の目的に適した、
構造物のプリンティングにおいて使用するための、
請求項1から7までのいずれか1項記載の3Dバイオプリンタ。 - 3Dバイオプリンタシステム(1’)であって、前記3Dバイオプリンタシステム(1’)は、ベースユニット(2)と同時に複数の交換可能なツールヘッドから成るセット(10)とを有し、
前記ベースユニット(2)は、
ツールヘッド(4’、4”、4”’)の取り付けに構成された支持体(3)と、
前記ツールヘッド(4’、4”、4”’)が取り付けられているときに前記ツールヘッド(4’、4”、4”’)と通信するための通信インタフェース部分(5)と、
前記通信インタフェース部分(5)を介して前記ツールヘッド(4’、4”、4”’)と通信するように構成されたベースユニット処理要素(7)と、
を含み、
前記複数の交換可能なツールヘッド(4’、4”、4”’)各々は、前記ベースユニット(2)の前記通信インタフェース部分(5)に接続可能な通信インタフェース部分(6’、6”、6”’)を有し、
前記複数の交換可能なツールヘッドは、ツールヘッド処理要素(8’、8”、8”’)を含み、前記ツールヘッド処理要素は、前記ベースユニット処理要素(7)と通信するように構成されており、
前記ベースユニット処理要素(7)は、前記通信インタフェース部分(5)を介して、前記複数の交換可能なツールヘッドに関連付けられた特性に関する情報を、前記複数の交換可能なツールヘッドの前記ツールヘッド処理要素から取得するように構成されており、
前記複数の交換可能なツールヘッドに関連付けられた前記特性は、
(i)前記交換可能なツールヘッドのプリンティング技術を含むアクチュエータのタイプに関する情報を含み、前記情報によって、前記交換可能なツールヘッドは、空気圧式押し出しツールヘッド、シリンジポンプツールヘッド、インクジェットツールヘッド、高温押し出しツールヘッド、材料除去用ツールヘッドおよび/または硬化ツールヘッドであると定義可能であり、
(ii)前記ツールヘッドのセンサ技術に関する情報を含み、前記情報によって、前記交換可能なツールヘッドは、カメラツールヘッド、探査ツールヘッドおよび/または3Dスキャニングツールヘッドであると定義可能である、
3Dバイオプリンタシステム(1’)。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載された3Dバイオプリンタ(1)を用いて、構造物をバイオプリンティングする方法であって、
前記方法は、複数の交換可能なツールヘッドから所望の特性を有するツールヘッドであるバイオプリンタツールヘッドを選択するステップ(S2)を含み、
前記バイオプリンタツールヘッドは、前記バイオプリンタツールヘッドの特性に関する情報を記憶するツールヘッド処理要素を有し、
前記バイオプリンタツールヘッドは、バイオプリンタのベースユニットの機械的インタフェース部分に接続可能であり、
前記バイオプリンタツールヘッドは、前記バイオプリンタの前記ベースユニットの通信インタフェース部分に接続可能な通信インタフェース部分を有しており、
前記方法は、
選択された前記バイオプリンタツールヘッドを、前記インタフェース部分を用いて前記バイオプリンタの前記ベースユニットに、機械的にかつ通信可能に接続するステップ(S3)と、
前記バイオプリンタのベースユニット処理要素または前記ツールヘッドの前記ツールヘッド処理要素にアクティベーション信号を供給することによって、構造物のプリンティングをアクティベートするステップ(S4)と、
を含み、
前記ステップ(S4)に応じて、前記ツールヘッド処理要素により記憶された、前記バイオプリンタツールヘッドの前記特性に関する情報に基づき、プリンティングを実施する、
構造物をバイオプリンティングする方法。 - 前記方法は、さらに、プリントすべき前記構造物の特性に関する情報を、前記ベースユニット処理要素または前記ツールヘッド処理要素に供給するステップ(S1)を含み、前記構造物の特性に関する前記情報に基づいてプリンティングも実施する、
請求項10記載の構造物をバイオプリンティングする方法。 - 前記構造物のプリンティングを、前記ツールヘッドからバイオインクを押し出すことにより実施する、
請求項10または11記載の構造物をバイオプリンティングする方法。 - バイオインクの押し出し後、前記構造物に硬化を施し(S5)、前記硬化は、UV光、可視光またはレーザ光による硬化を含む光硬化、または、溶液による硬化、または、熱に基づく硬化である、
請求項12記載の構造物をバイオプリンティングする方法。 - ベースユニット(2)を含む3Dバイオプリンタ(1)であって、
前記ベースユニット(2)は、
少なくとも1つのツールヘッド(4)の取り付けのために構成された支持体(3)と、
前記少なくとも1つのツールヘッド(4)と通信するための通信インタフェース部分(5)と、
前記少なくとも1つのツールヘッドにおいて具現化する、プリンティングスペース内の空気を含むガスを排気するための排気部(9)と、
前記通信インタフェース部分(5)を介して前記少なくとも1つのツールヘッドと通信するように構成され、かつ、前記排気部(9)を制御するように構成された、ベースユニット処理要素(7)と、
を有し、
前記支持体(3)は、同時に複数の交換可能なツールヘッドの取り付けのために構成された支持体部分を有し、
前記ベースユニット処理要素(7)は、前記交換可能なツールヘッドが取り付けられているときに、前記通信インタフェース部分(5)を介して、前記複数の交換可能なツールヘッドに関連付けられた特性に関する情報を、前記複数の交換可能なツールヘッドのツールヘッド処理要素から取得するように構成されており、
前記複数の交換可能なツールヘッドに関連付けられた前記特性は、
(i)前記交換可能なツールヘッドのプリンティング技術を含むアクチュエータのタイプに関する情報を含み、前記情報によって、前記交換可能なツールヘッドは、空気圧式押し出しツールヘッド、シリンジポンプツールヘッド、インクジェットツールヘッド、高温押し出しツールヘッド、材料除去用ツールヘッドおよび/または硬化ツールヘッドであると定義可能であり、
(ii)前記ツールヘッドのセンサ技術に関する情報を含み、前記情報によって、前記ツールヘッドは、カメラツールヘッド、探査ツールヘッドおよび/または3Dスキャニングツールヘッドであると定義可能である、
3Dバイオプリンタ(1)。
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