高精度3Dプリントによるマイクロニードルはがん治療に希望の光をもたらす

ケーススタディVol.5

化学療法は、腫瘍やがんの治療に不可欠な方法です。従来の化学療法では、主に静脈注射と血液循環によって薬剤を標的部位に送りこみます。しかし、この方法は効率が悪く、薬剤の量が少ないと治療効果が弱く、薬剤の量を上げていくと毒性が強くなり体に害を与える、という大きな矛盾があります。

科学者たちは最近、精密な3Dプリンターでマルチマイクロチャネルマイクロニードルを作成し、化学療法薬を効率的、安全かつターゲットに送達する新しいアプローチを提案し、癌治療に新しい光をもたらしています。 この研究は、「Multimicrochannel Microneedle Microporation Platform for Enhanced Intracellular Drug Delivery」というタイトルで、権威ある学術誌「Advanced Functional Materials」に掲載されました。 また、この研究の臨床応用と産業化を加速させるために、会社を設立しました。

                                                                           Fig. 1 研究の流れ 

研究チームはまず、超高精度3Dプリント技術を使って、内部に複数のチャンネルを持つマイクロニードルアレイを作製し、このマイクロニードルを使って化学療法剤を患部に正確に送り、さらに電界を使って薬剤の拡散を促進し、がん細胞の内部に浸透させることに成功したのです。

                                                             Fig. 2 薬剤送達方法の模擬図

マウスを使った実験の結果、この新しい方法の優れた点が次のように指摘されています。

  1. 腫瘍内への薬物送達効率は、従来の静脈内投与法の10倍以上であること。
  2. がん細胞の増殖指数(Proliferation Index)が従来の点滴法に比べて20%低い。
  3. 他の臓器に大きな影響を与えない。一方、従来の静脈内投与法では、心臓、肝臓、

腎臓、腸などの臓器の質量が50%~76%減少している。

 

          Fig. 3マイクロニードル基底部の直径160μm、内部チャンネルの直径40μm(人間の毛髪の直径は約100μm)

本研究の特徴は、世界最先端の超高精度3Dプリンター(BMF社(BostonMicroFabrication)、microArch®S130、光学解像度=2μm)を用いて、内部に複数のチャンネルを持つマイクロニードルアレイを作製したことである。 このマイクロニードルには、以下のような特徴があります。

  1. 毛髪の直径よりも細い40μm、及び極めて高い精度を持つチャネルを実現。
  2. 標的部位に正確に薬剤を届け、がん細胞への薬剤浸透効率を大幅に向上させる。
  3. マイクロニードルの配列は、腫瘍の大きさに応じて様々なサイズに調整することができ、よりターゲットを絞った治療が可能。

 

BMF社(BostonMicroFabrication)は、精密製造分野で3D造形をリードするグローバル企業であり、独自開発の3D印刷技術は、医療器具や電子部品などの製造業分野だけでなく、科学研究分野でも広く使用されています。BMF社の超高精度AM技術は、マイクロニードルや格子構造、マイクロ流体など、従来の加工方式では難しい部品の製造において特に優れています。

 

 

 

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