バイオ・医療への3Dプリンティング技術の開発最前線

本書の特徴

◇ バイオ人工組織・臓器開発の意義と製造技術開発とは!
◇ 3Dプリンターのバイオ・医療応用を具体的に紹介!
◇ 産業化に向けて、今後、 どのように取り組んでいくかを詳述!
◇ 近年のバイオ・医療3Dプリンター業界の最新トピックを紹介!

刊行にあたって

近年、周知のごとく、ものづくりの領域で3Dプリンターが普及を始め、世界的なブームを引き起こしている。3Dプリンターで一体何を作るのか？今、世界で競争が始まっている。そんな中、バイオ・医療の分野への応用が熱い注目を集めている。
人類は、健康な生活を脅かす生老病死という生命の宿命に苦しめられながら、それを克服しようと、原因を追究し医学という学問を進歩させ、克服する手段として様々な医療機器や薬を開発してきた。また、医療従事者達はそれらを使いこなし、日々、診療の腕を磨いている。このような医学、医工学、薬学の進歩、現場の医療従事者の技術向上の努力の結果、今日の医療がある。この進歩の図式は今後も続く。
しかし、これだけではまだ現代医療の一面を見ているにしかすぎない。研究室での新発見や新技術が実際に医療現場に届くまでに必須の産業化技術にも目を向けねばならない。ここはほとんどが企業・産業界が担っている。実際には、技術の芽を医療現場で使える医療製品に仕立て、しかも高い品質を保証しながら安定して提供する技術が開発されている。産業界では、産業化技術の開発とともに、実際に設備投資を行い、製品を生産して現場へ届ける事業も行っている。新しい医療技術が必要としている現場に届くためには必須の作業であり、高度な医療実現には意義ある事業である。
このようなバイオ・医療の本質と大局的な流れを俯瞰しつつ、第I編では、医工学と産業化の視点から医工学技術開発の意義について述べ、第II・III編では、教育訓練用臓器モデルから人工臓器への応用、バイオ・再生医療への応用について、幅広く各分野の最前線を執筆いただいた。第Ⅳ編では産業化技術に光を当て、最後の第Ⅴ編では、業界のトピックス、これからの展望を述べさせていただいた。
いずれの稿からも執筆者の医療の進歩への熱い意気込みがあるのを感じとっていただけると思う。医療への参入、医療の進歩への貢献とはどういうことか、何らかの糧にしていただけると本望である。（「はじめに」より一部抜粋）
　　　　　　　　　 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　富山大学　中村真人

執筆者

• 富山大学　中村真人
• 大阪大学　水谷　学
• 大阪大学　紀ノ岡正博
• レキシー　清徳則雄
• ラトックシステムエンジニアリング　南郷脩史
• ラトックシステムエンジニアリング　久保田省吾
• ラトックシステムエンジニアリング　野村和隆
• ラトックシステムエンジニアリング　堀口悠介
• 国立循環器病研究センター　白石　公
• 名古屋大学　森　健策
• 名古屋市立大学　國本桂史
• 国際医療福祉大学大学院　杉本真樹
• 帝人ナカシマメディカル　井上貴之
• ジンマーバイオメット　松本政浩
• ジンマーバイオメット　古谷野啓子
• 池山メディカルジャパン　池山紀之
• 武蔵エンジニアリング　生島直俊
• 佐賀大学　荒井健一
• 佐賀大学　中山功一
• セルシード　粕谷有造
• 東京女子医科大学　清水達也
• 大阪工業大学　長森英二
• 東京大学　岩永進太郎
• 東京大学　竹内昌治
• 岡山理科大学　岩井良輔
• 国立循環器病研究センター研究所　中山泰秀
• 早稲田大学　岩崎清隆
• 大阪大学　松崎典弥
• 大阪大学　明石　満
• 大阪大学　大橋一夫
• 東京大学　金澤三四朗
• 東京大学　藤原夕子
• 東京大学　疋田温彦
• 東京大学　菅野勇樹
• 東京大学　西條英人
• 東京大学　鄭　雄一
• 東京大学　星　和人
• 東京大学　高戸　毅
• CMCリサーチ調査部

構成および内容

Ⅰ編　Introduction（バイオ人工組織・臓器開発の意義と製造技術開発の意義）

1章　医工学の見地から　　中村真人

1. はじめに　バイオプリンティングと3Dプリンティング
2. バイオプリンティングの構想
3. バイオプリンティングの最近の動向
4. 医工学の見地から
5. まとめ：バイオプリンティングがいつかあなたの生命を救う

2章　産業化の見地から　　水谷　学、紀ノ岡正博

1. はじめに
2. 再生医療における治療法の分類と課題
3. 失われた機能を代替する再生医療製品の開発に必要な技術
4. バイオ3D組織・臓器におけるスケールアウト型生産方式の可能性
5. バイオ3D組織・臓器の製造技術開発の産業的意義
6. おわりに

Ⅱ編　3Dプリンタの医療応用　概要と実際

1章　医学用臓器モデル

1. 骨モデル：3次元骨モデル　　清徳則雄
2. 骨モデル(生理作用に基づく骨モデル予想)　　久保田省吾、野村和隆、堀口悠介、南郷脩史
3. 心臓モデル：3Dプリント臓器モデル-先天性心疾患への応用　　白石　公
4. Computer支援臓器3次元造形　　森　健策
5. バイオ3Dプリンティング3Dから4Dへ・先端医療への応用　　國本桂史
6. BIOTEXTURE生体質感造形技術によるバイオ触感実物大臓器立体モデルを用いた外科手術支援と生体反応シミュレーション教育　　杉本真樹

2章　人工臓器部品・インプラント用途の製造開発

1. 整形外科領域におけるカスタムメイドを目指したインプラント開発　　井上貴之
2. 3Dプリンティング技術の人工関節分野への応用　　松本政浩、古谷野啓子
3. 人工乳房製作に応用した3Dプリンターの応用と課題　　池山紀之

Ⅲ編　再生組織・臓器の製造技術の開発

1章　再生組織・臓器の製造技術の開発（プリンター・装置の開発）

1. ディスペンサ　　生島直俊
2. バイオ3Dプリンタを用いた立体構造体の作製と将来的な展望　　中山功一、荒井健一
3. 細胞シート工学を基盤とした革新的立体臓器製造技術の開発　　粕谷有造、清水達也
4. 組織内細胞挙動を理解し複雑組織設計に活かすための培養・解析雛型として積層細胞シート　　長森英二
5. 3次元組織生産のためのバイオファブリケーション技術とその応用展開　　岩永進太郎、竹内昌治

2章　人工血管・人工弁の開発

1. 細胞の自己集合化による3次元組織体の作製　　岩井良輔、中山泰秀
2. 脱細胞化組織にを用いた腱索機能を有する人工増弁の開発　　岩崎清隆

3章　立体心筋組織体の創成　　松崎典弥、明石　満

1. はじめに
2. 立体組織構築の手法
3. 細胞プリントの現状と課題
4. 細胞積層法による3次元積層組織の構築と組織モデルへの応用
5. 細胞集積法による3次元組織の短期構築と血管網・リンパ管網の導入
6. 附属器を有するヒト皮膚モデルへの応用
7. インクジェットプリントによる三次元肝組織チップの創製と薬剤毒性評価
8. 心筋細胞へ適用可能な細胞コート法（濾過LbL法）
9. 同期拍動する三次元ヒトiPC-CM組織体の構築
10. 毛細血管様ネットワークを有する三次元ヒトiPC-CM組織体の構築と薬剤評価への応用
11. おわりに

4章　その他の組織・臓器の開発　　大橋一夫

1. はじめに
2. 肝臓の微細構造ユニット
3. 肝細胞の酸素要求性による肝組織工学の課題
4. 肝微細構造ユニット模倣の重要性と肝組織機能維持
5. 培養下における肝細胞索類似構築を目指す技術開発
6. 非実質細胞を用いた短期肝細胞シート作製
7. 肝細胞索模倣作製肝組織の生体内3D立体化
8. 膵島組織工学による糖尿病治療への応用
9. 臓器表面への細胞配置による再生医療展開
10. おわりに

Ⅳ編　ファクトリー化

1章　産業化とファクトリー化　　長森英二

1. はじめに
2. 動物細胞の大量調整技術
3. ヒトiPS細胞の大量調整技術
4. おわりに　まとめと今後の展開

2章　人体移植できる皮膚・骨格・関節などを量産する技術　　金澤三四朗、藤原夕子、疋田温彦、菅野勇樹、西條英人、鄭　雄一、星　和人、高戸　毅

1. はじめに
2. 顎顔面領域における3Dプリンタを用いた再生骨の製造技術の開発
3. 皮膚、粘膜における創傷被覆組織の製造技術の開発
4. 膝関節における再生膝関節の製造技術の開発
5. おわりに

Ⅴ編　バイオ3Dプリンター業界の最新トピック　　CMCリサーチ調査部

1. 概要
2. 3Dプリンターを活用するバイオ・医療関連業界の動向
3. NEDOの動向
4. 医療・ヘルスケアメーカーの動向