GelMAでのバイオプリンティングをおすすめする5つの理由

バイオポリマーであるゼラチンメタクリレート(GelMA)は、がん研究、薬物試験、毒性学、組織工学などのさまざまな用途で、2次元細胞培養から3次元細胞培養に移行する研究者に広く使用されています。その理由を5つご紹介します。

生体適合性

GelMA ハイドロゲルは、その生物学的モチーフ(具体的には、ゼラチン分子上のRGD配列)のおかげで、ほぼすべての細胞タイプで細胞接着と増殖を促進します。これらの配列により、細胞はGelMAコンストラクトに接着し、酸素の拡散、栄養分や老廃物の移送などの生物学的プロセスを完了することができるのです。

生分解性

組織工学や再生医療の目的は、身体の治癒プロセスを促進・強化することなので、バイオプリントされた構造物は生分解性であることが望ましいとされています。GelMAに含まれるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP部位)により、損傷した身体の細胞から酵素分解部位として認識されるようになります。ネイティブ細胞がGelMAコンストラクトに定着すると、自身の細胞や組織でその部分を修復し再増殖する際に、分解を開始します。

調整可能な物性

GelMAの置換度は、ポリマーの粘度や機械的特性(圧縮強度や引張強度など)に影響を与えるため、ユーザーによるハイドロゲルのカスタマイズが簡単に行えます。このハイドロゲルの多様性を示す興味深い例としては、熱可逆性ポリマーとして作用することも、共有結合で架橋して熱硬化性ポリマーのように作用することも可能であることが挙げられます。

バイオプリント適合性

GelMAが学術・商業ラボで一般に使用されているもう一つの理由は、複雑な形状を作り出せることです。積層造形の技術を応用して、GelMAで複雑な3次元構造を作製し、より生体内に近い微小環境で細胞を増殖させることに成功しました。

不均質性

ゼラチンは天然由来のポリマーであるため、その分子構造は本質的に不均質です。これにより、生体内の条件をよりよく模倣した、強度と延性のさまざまな勾配を持つ生体環境に近い構造を作製するための理想的なマテリアルとなります。GelMAを用いれば、1つのコンストラクトに複数の種類の細胞を播種し、それぞれの細胞に対して異なる細胞微小環境を与えることができます。