大規模微細三次元生体内分解性担体造形のための高速光造形システムの設計（レーザ強度モデルによる造形パラメータと分解能の関係解明および造形プロセスの最適化アルゴリズムの開発）

摘要

近年，損傷および機能不全に陥った体組織に対する治療法として再生医療に関する研究が行われている．従来の人工臓器や臓器移植による治療法には機器の寿命，拒否反応，ドナーの不足等の課題が存在する．再生医療においては患者の体組織から細胞を採取し，その組織を培養し再生した組織を移植する方法により治療を行うため従来手法にあった問題が存在しない．再生医療において細胞の培養を行う際には，対象組織が三次元形状を持つために三次元培養担体が必要である．担体には欠損部位の寸法を満足すること，生体内で分解されうる材料であること，テーラーメードで作製可能であること，細胞の生存性がよい内部構造を持つことが求められる．また，細胞培養面に1μm オーダの格子構造を設けることによる細胞の配向制御，100 nm 径程度の杭を設けることによる細胞分化制御などが研究されており，このような微細構造の導入による担体の高機能化が期待される．このため担体の加工法としてはラピッドプロトタイピング技術による付加加工が適しており，特に二光子吸光法を用いた光造形法は100 nm 以下の分解能が報告されており精度面で優れるため期待されている．微細加工においては加工法によらず精度を増すほど単位時間あたりの加工体積が減少，加工速度が低下し大規模構造を加工するには非現実的な時間を要するため，未だ高機能担体は実用化されていない．このため光造形法の高速化を試みる研究が行われている．しかし実際に置換すべき組織寸法の造形を現実的な時間で加工可能なシステムは存在しない．