「傷を自己修復できるロボットの皮膚」の開発方法をまとめた論文を発表 ― チューリッヒ工科大学
スイスのチューリッヒ工科大学に所属する研究者らが、菌糸体を充填したハイドルゲルを用いて、損傷しても自己修復を行うロボット皮膚を3Dプリンターで作製する方法を論文で発表した。ハイドロゲルにはきのこの一種「霊芝（れいし）」の菌が充填され、DIW方式の3Dプリンターで格子状に3Dプリントされた。
（画像は上図：菌を混ぜて3Dプリントした人口皮膚 下図：3Dプリントするプロセス 出典：論文「Three-dimensional-printing-of-mycelium-hydrogels-into-living-complex-materials」）
DIW方式の3Dプリンターでハイドロゲルを押し出して成型
DIW（Direct Ink Writing）方式とは、直接インクを書き込むタイプの3Dプリント方法だ。ゲル状のインクをノズルから押し出して積層する。ナノメートル単位での微細で高精度な造形が可能だ。
3Dプリンターは、一般的にはノズルからプリント素材を押し出したあと、冷却したりレーザーや熱を加えたりして固め、造形する。DIW方式は、押し出し後に手を加えずそのまま積層していく点に大きな特徴がある。
今回のチューリッヒ工科大学の研究では、プリント素材となるゲル状のインクに、霊芝の菌が充填されているということになる。
ShareLabNEWSでは、3Dプリント業界で注目を集めるエアロゲル素材について取り上げたことがある。
今回紹介するチューリッヒ工科大学の研究で用いられたものはハイドロゲルだが、同じゲルであるため構造は近い。DIW方式の特徴についても詳しく紹介しているので、ぜひ以下の記事もあわせてご覧いただきたい。
菌糸体の性質を利用することで傷の自己修復を可能に
3Dプリントに使われた印刷素材のハイドロゲルには、生きた菌が充填されている。それらは格子状に3Dプリントされた人工皮膚の中で菌の細胞同士がつながり、ネットワークを形成する。そして栄養素があればネットワークは成長していく。このはたらきにより損傷した箇所を自己修復していく仕組みだ。
実験で、造形サンプルを意図的に切断し、7日にわたって撮影したところ、切り口が菌糸の成長によって完全に治癒したことが発表されている。
今後の課題には、「いかに人工皮膚に栄養を与え続けるか」「どのように菌が排出する老廃物を除去し続けるか」などがある。実用化に向けてさらなる研究が期待されるところだ。
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今回のテーマと近しい内容として、3Dプリンターは再生医療現場で積極的に活用されている。
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