本物の胎盤を人工模型としてどのように再現できるのでしょうか？ウィーン工科大学の研究者らは、この目的のために特別なレーザー制御の 3D プリンティングプロセスを開発しました。素材にはコンタクトレンズでもおなじみのハイドロゲルが使われています。これらの水不溶性だが水を含むポリマーは、レーザー光線を使用した「印刷」中に硬化します。このようにして、目的の 3D 構造がマイクロメートルの精度で画像化されます。
3Dプリンティングオンチップで作られた人工胎盤バリア
「私たちは、天然の胎盤のモデルに基づいて、小さく曲がりくねった絨毛を持つ表面を作成しています」とウィーン工科大学材料科学研究所のアレクサンドル・オブシアニコフ教授は説明します。次に、高解像度で印刷されたヒドロゲル パーティションに胎盤細胞が配置され、天然の胎盤に似た表面が作成されます。
科学者らはまた、コンパクトなチップ上で器官構造を再現したいと考えている。いわゆるオルガンオンチップ技術を使用すると、制御された条件下で臓器機能の重要な側面を検査できます。 2 つの部分からなるチップは母親と胎児を表しています。その間に、レーザー制御の 3D プリンティング プロセスにより、隔壁として人工胎盤膜が作成されます。
胎盤に関するさらなる研究の可能性
胎盤は、へその緒を介して、母親の子宮内で 9 か月間、胎児に必要な栄養素をすべて供給します。同時に、赤ちゃんに害を及ぼす可能性のある物質の侵入を遮断します。これまでのところ、科学者たちは胎盤の透過性が何に依存しているのかをほとんど調査できていません。新しい成果のおかげで、関係するパラメータがどのように相互作用するかをさらに研究することが可能になりました。
新しい人工胎盤により、母子間のグルコース交換の研究をさらに進めることが可能になります。母親の糖尿病が胎児に与える影響は、すでに多くの研究で確認されています。同様に、高血圧は、すでに内臓が発達している胎児期の子供への物質の輸送に影響を与えます。このモデルは、母親から胎児への栄養輸送の重要な側面を特に理解することを目的としています。
生体膜研究の一歩前進
胎盤モデルの全体的な目標は、生体膜をより深く理解することです。 「生体膜を通した物質の輸送は、医学のさまざまな分野で重要な役割を果たしています」とオブシアニコフ氏は言う。これらには、血液脳関門、胃での食物吸収、そしてもちろん胎盤が含まれます。最初のテストでは、チップ上の人工胎盤が天然の胎盤と同様に動作することが示されています。半透過性の生体膜により、小さい分子は通過できますが、大きすぎない分子が通過できます。
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医学のテーマについてさらに詳しく:
- 子宮内の精子：妊娠ではなく癌の破壊
- 人工知能は医療における動物実験に取って代わる可能性がある
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このプロジェクトに関与する細胞チップ研究グループを率いるピーター・エルトル教授によると、チップ上に人間のミニ臓器を作成することで、患者固有の治療アプローチの開発が可能になるはずだという。動物実験もますます代替可能になるはずです。チップの利点: 圧力、温度、形状、ミニ臓器への栄養供給など、研究にとって重要なパラメーターを正確に制御できます。研究者は薬剤を追加することで変化を注意深く監視できます。したがって、将来的には病気の経過と治癒率をよりよく理解できるようになります。