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★移植治療や再生医療に広がるバイオプリンティング技術!
★神経再生技術,細胞製人工血管など応用が広がるバイオ3Dプリンタ!
★2026年に3000億円と予想される世界の3Dバイオプリンティング市場!

■刊行にあたって

　バイオプリンティングは,3D プリンタに設計図のデジタルデータを入力し,細胞を含む3 次元構造物を作製する技術である。原理的には,既存の技術では作製ができないような複雑な内部構造や,局所毎に異なる細胞配置を持つ細胞含有構造体の作製も可能である。したがって,この技術が確立されれば,生体と同様に様々な細胞で構成される機能的な組織体を任意の形状で作製できるようになると期待されており,移植医療や再生医療だけでなく,創薬分野の発展にも寄与するものとして,近年,世界中で関連技術の開発が活発化している。
　本書では,バイオプリンタ編としてバイオプリンタを用いる様々な造形方式について紹介し,応用編としてバイオプリンティングによる機能的な構造体の作製について紹介する。また,市場編として3D バイオプリンタも含めた3D プリンタの市場概要や3D バイオプリンタの材料や応用に関する市場動向について紹介する。このように本書は,バイオプリンティング技術やインク材料の開発動向に関するものだけでなく,用途に関する開発動向,関連する3D プリンタの市場動向に関するものまで,幅広い内容を紹介しており,読者の皆様のバイオプリンティングに関するご研究・開発の一助となれば幸いである。

(本書「刊行にあたって」より)

■著者一覧

境　慎司　　　大阪大学
小嶋　勝　　　大阪大学
岩永進太郎　　富山大学
黒岡武俊　　　富山大学
中村真人　　　富山大学
伊野浩介　　　東北大学
宇田川喜信　　東北大学
梨本裕司　　　東京医科歯科大学
珠玖　仁　　　東北大学
木寺正晃　　　愛知産業㈱
渡辺紗由　　　愛知産業㈱
大嶋英司　　　スペースアート開発研究者
渡邉政樹　　　(国研)理化学研究所
大山慎太郎　　名古屋大学
辻村有紀　　　(国研)理化学研究所
山澤建二　　　(国研)理化学研究所
横田秀夫　　　(国研)理化学研究所;医科学イノベーションハブ推進プログラム
南茂彩華　　　横浜国立大学大学院
景山達斗　　　横浜国立大学大学院;神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC);JST さきがけ
福田淳二　　　横浜国立大学大学院;神奈川県立産業技術総合研究所(KISTEC)
花之内健仁　　大阪産業大学
秋枝静香　　　㈱サイフューズ




【バイオプリンタ編】
第1章　酵素反応をつかった3Dバイオプリンティング
1　はじめに
2　酵素反応
3　インクのゲル化に用いられる酵素反応
4　酵素反応をつかった3Dバイオプリンティング
4.1　連続押し出し方式:吐出前インク内での架橋形成
4.2　連続押し出し方式:吐出後インク内での架橋形成
4.3　インクジェット方式
5　おわりに

第2章　光架橋反応を用いたバイオプリンティング技術
1　はじめに
2　光架橋反応を用いたバイオプリティング手法
2.1　連続押出し式を用いたプリンティング
2.2　インクジェット式を用いたプリンティング
2.3　液槽を用いたプリンティング
3　光架橋反応を用いたバイオインクとバイオプリンティングの実例
3.1　紫外光照射による光架橋反応を用いたバイオプリンティング
3.2　可視光照射による光架橋反応を用いたバイオプリンティング
4　終わりに

第3章　アルギン酸を用いた3D組織・臓器ファブリケーションへの展開
1　はじめに
2　バイオプリンティング技術による立体組織の作製
2.1　インクジェット式3Dバイオプリンタを用いた組織構築の構想
2.2　アルギン酸ベースのバイオインクを用いた積層印刷による3D構造の作製
3　バイオアセンブリ技術による立体組織の作製
3.1　微小パーツの積み重ねによる組織構築の構想
3.2　中空アルギン酸ゲルの利用:バイオパーツとしてのファイバー状組織を用いた3D組織構築
4　おわりに

第4章　電気化学反応を使ったハイドロゲルのバイオファブリケーション
1　はじめに
2　電気化学ハイドロゲル作製
3　様々な形状の電極を用いたハイドロゲルの作製
4　電極移動による電気化学ハイドロゲル作製
5　電極アレイを用いたハイドロゲルファブリケーション
6　その他の電気化学システム
7　おわりに

第5章　産業用金属3Dプリント技術の種類と技術概要
1　はじめに - 金属積層造形技術の発展
2　SLM方式概要
3　LMD方式概要
4　バインダー方式概要
5　EBAM方式概要
6　WAAM方式概要
7　粉末材料について
8　まとめ

第6章　直描露光装置としても光造形装置としても使える1台2役の高速/高精度な3Dプリンタ“SPACE ART®”の開発
1　はじめに
2　SPACE ART®の特長
3　SPACE ART®の構造・仕様
3.1　直描露光装置(電子回路パターン/レジストパターン形成)仕様
3.2　光造形装置(3Dプリンタ)仕様
4　光学エンジンの構成
5　本装置の機能/性能
5.1　直描露光装置(電子回路パターンやレジスト形成)の機能/性能
5.2　光造形装置(3Dプリンタ)およびその他の機能/性能
6　おわりに(今後の展開)

【応用編】
第1章　3Dプリンタ向け新規人工骨材の開発
1　人工骨3Dプリンティングのための材料の特徴と開発
1.1　リン酸カルシウム系人工骨材料
1.2　αTCP粉末を用いたBJ法による人工骨の造形
2　新たな医療ニーズに即した高精度・高強度造形技術の確立
2.1　新規BJ法の開発
2.2　新規BJ法による造形材料の生体適合性評価
2.3　材料生体適応における課題と今後の展望

第2章　皮膚・毛包再生分野における3Dバイオプリンティング技術
1　はじめに
2　3Dバイオプリンティング技術を利用した培養皮膚研究
2.1　培養皮膚の3Dバイオプリンティング
2.2　in situ skin bioprinting
3　3Dバイオプリンティング技術を利用した毛包原基の大量調製
3.1　毛包を再生するための従来のアプローチ
3.2　細胞けん引力を利用した毛包原基の作製
3.3　3Dバイオプリンタを用いた大量調製技術の確立
4　おわりに

第3章　関節外科治療におけるバイオプリンティング技術への期待
1　関節治療とその延長にある再生医療
2　関節領域の再生医療のためのバイオプリンタ
3　バイオプリンタによるバイオインクの機械特性評価
4　3Dバイオプリンタを用いた超音波ゼリーのバイオインクとしての性能評価
5　バイオプリンタによる今後の期待

第4章　スフェロイド積層によるスキャフォールドフリー3D細胞プリンティング技術の開発と臨床応用
1　はじめに
2　平面培養から三次元培養への変遷
3　三次元組織の構築
4　バイオ3Dプリンタ
5　サイフューズのバイオ3Dプリンタ
5.1　「regenova®」(剣山(KINEZAN)方式のバイオ3Dプリンタ)
5.2　「S-PIKE®」(串団子方式のバイオ3Dプリンタ)
6　バイオ3Dプリンタを用いた臨床開発事例
6.1　細胞製神経導管の開発事例
6.2　細胞製人工血管の開発事例
6.3　その他のパイプライン開発
6.4　創薬支援ツールへの応用
7　おわりに

【市場編】
第1章　3Dプリンターの市場
1　産業用プリンター市場
1.1　国内市場の動向
1.2　3Dプリンターの技術的進歩
1.3　産業用3Dプリンターの造形方式
1.4　3Dプリンターメーカーの動向
2　造形材料動向
2.1　材料市場の動向
2.2　材料(インク)の種類
3　用途別需要動向
3.1　機械部品加工分野
3.2　自動車分野
3.3　航空宇宙分野
3.4　建設・建築分野
3.5　医療分野
3.6　その他の用途分野の需要動向

第2章　3Dバイオプリンティング
1　概要
2　3Dバイオプリンティングの開発事例(装置,技術)
2.1　装置開発
2.2　技術開発

第3章　バイオ材料(インク)の動向
1　ペプチド交互共重合体
1.1　概要
1.2　企業/研究動向
2　ハイドロゲル
2.1　概要
2.2　企業/研究動向
3　3次元細胞培養担体
3.1　概要
3.2　企業/研究動向
4　生体内吸収性材料
4.1　概要
4.2　企業/研究動向
5　積層造形装置用金属パウダー
5.1　概要
5.2　企業/研究動向
6　トランスグルタミナーゼ応用ゲル
6.1　概要
6.2　企業/研究動向
7　蚕の繭糸を精錬したナノ絹糸
8　グラフェン

第4章　3Dバイオプリンティングの応用
1　再生医療
1.1　概要
1.2　企業/研究動向
2　医療
2.1　概要
2.2　企業/研究動向
3　立体臓器
3.1　概要
3.2　企業/研究動向
4　人工骨
4.1　概要
4.2　企業/研究動向
5　歯科補綴物
5.1　概要
5.2　企業/研究動向
6　皮膚培養(医療,美容)
6.1　概要
6.2　企業/研究動向
7　毛包再生
7.1　概要
7.2　企業/研究動向
8　関節治療
8.1　概要
8.2　企業・研究動向
9　その他のヘルスケア分野
10　培養肉と代替肉
10.1　概要
10.2　企業/研究動向
11　皮革材料
12　宇宙空間とバイオ3Dプリンティング