バイオ・医療への3Dプリンティング技術の研究開発と今後の展望

3Dプリンターで何を作るか? 3Dプリンターは世界的なブームを迎え、世界中で応用先を探しています。その中でもバイオや医療への応用は特に大きな注目を集めています。その基本的な考え方や事例を紹介します。 　現在、医療界には再生医療の時代が到来しています。製薬業界・製造業・材料メーカーを含め、様々な分野からの事業参入が始まりました。再生医療が進むと、今までの医療は大きく変革します。この激動・激変の時代に最も重要なことは、いち早く動向を見極め、先手を打って新技術の研究開発に取り組むことです。この見極めとスピードが命です。 　臨床医から人工臓器、再生医工学の研究畑を歩んできた経験から、再生医療の本質的な意義や基本的な手法、課題、展望を講義します。 　バイオプリンティングという医工学技術の導入をいち早く進めてきた経験を含めて、バイオ・医療への工学技術、特に印刷技術・3Dプリンティング技術・製造技術を導入する背景と意義・基本的な考え方と超えねばならない障壁を異分野の人にも理解できるように講義し、将来展望を議論します。

1. 3Dプリンターの原理と特徴
   1. 3Dプリンターの世界的ブーム
   2. 3Dプリンターの原理と特徴:Additive Manufacturing
2. 3Dプリンターの医療への応用の考え方とレベル分類
   1. レベル1:現在の3Dプリンターでの3次元造形
   2. レベル2:生体適合性材料での3次元造形
   3. レベル3:生分解性材料での3次元造形
   4. レベル4:細胞・生体材料での3次元造形
3. 再生医療・再生医工学:Regenerative Medicine, Tissue Engineering
   1. 再生医療・再生医工学とは?
   2. 再生医療・再生医工学の基本的手法
   3. 細胞移植
   4. 培養皿での細胞培養 (細胞シート法)
   5. スキャホールド法
   6. 発生学的アプローチ (クローンや幹細胞など)
   7. 再生医工学の課題
   8. 技術的課題
   9. 生命倫理的課題
   10. 社会的課題
4. 3Dバイオプリンティング・バイオファブリケーションによる臓器づくり
   1. 構想
   2. ヒトの手作業から機械の手へ
   3. CAD/CAM/CAEのものづくり
   4. 印刷技術の応用
   5. 生体内で作るべきか生体外で作るべきか?
   6. 常識を超えた生体組織の作り方
   7. 自験例:インクジェット3Dバイオプリンターの開発例
5. 3Dバイオプリンティングにおける世界の動向と最前線
   1. バイオプリンティングの動向
   2. 世界の動向と研究の最前線の紹介
   3. Biofabricationの再定義
   4. 日本のNEDO→AMEDの研究プロジェクト:iPS細胞からの臓器作り
   5. 3D組織モデルからOrgan on a chip
6. 再生医療・再生医工学の課題と展望
   1. 再生医療・再生医工学の課題と展望
   2. 再生医療・再生医工学の動向
   3. 再生医療・再生医工学のレベル分類
   4. 臓器づくりのためのバイオプロセス工学
   5. バイオプリンティング技術・バイオプリンター・バイオインク
      • 生体材料と細胞
   6. バイオアセンブリ技術・バイオアセンブラー・バイオパーツ
      • 細胞凝集塊 (スフェロイド)
      • 細胞ファイバー
      • 細胞シート
      • バイオリアクターと組織培養技術
      • 3Dイメージングとモニタリング技術
      • 臓器保存技術
7. まとめ・質疑応答