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研究チームは、「手術室用の骨プリンター」というユニークな装置を新しく開発しました。

見た目は私たちが工作などでよく使うグルーガン(熱で溶かした接着剤を出す道具)を改造したようなもので、細長い棒状の「インク」をセットして使用します。

ただし、この装置が出すのはもちろん接着剤ではなく、「人工的に作った骨」の材料です。

この特殊なインクの材料には、「ポリカプロラクトン(PCL)」というプラスチック素材と、「ハイドロキシアパタイト(HA)」という骨に含まれるミネラル成分が混ぜられています。

PCLは生体適合性(体内で安全に使えること)に優れ、徐々に分解されて最終的には自然に体内から消えていく特性を持っています。

一方、HAは私たちの骨の主成分と同じもので、骨の成長や再生を促す働きを持っています。

つまり、このインクは骨の代わりになる材料として理想的な性質を兼ね備えているわけです。

また、このPCLは約60℃という比較的低い温度で溶ける性質を持っており、80℃程度の温度に保った装置から押し出して使います。

押し出された直後のインクは約55℃ですが、約40秒という短い時間で体温付近(37℃前後)まで下がります。

そのため、周りの組織を傷つけにくい設計になっています。

イメージとしては、少し熱いお湯がすぐにぬるま湯になって、皮膚に優しく触れるような感じです。

研究チームはさらに、この材料の性能を向上させるために配合を工夫しました。

PCLにはいくつかの種類があり、その分子の長さ(分子量)によって性質が変わります。

実験の結果、分子量が特に大きなタイプのPCLを使い、それにHAを25%混ぜた組み合わせが最も優れた性能を示しました。

この組み合わせの人工骨は強度が非常に高く、数百ニュートンという大きな力(数十キロの重さに相当)にも耐えるほど丈夫で、骨の再生を促す能力(骨伝導性)にも優れていました。