3Dプリント技術で脳の硬さや構造を再現し、従来のシミュレーションを超える研究環境を実現
米国ミズーリ大学工学部の研究チームは、医療研究や手術訓練の高度化を目的に、3Dプリント技術を用いて人間の脳組織の特性を再現した人工脳モデルを開発した。
従来、脳の研究や医療訓練ではコンピューター上のシミュレーションが主流であったが、現実の人体組織は場所によって性質が異なり、単純な数値モデルでは再現が難しいという課題があった。ミズーリ大学による今回の研究では、ゲル状のサポート材の中に柔らかい素材を配置しながら造形する「埋め込み式3Dプリント技術」を採用し、脳のしわや溝といった形状を保持しながら部位ごとに異なる硬さを再現することに成功した。
3Dプリンターで開発されたこの人工脳モデルは、見た目だけを模倣したものではなく、脳組織の「硬さ」「熱の伝わり方」「電気的な性質」まで再現している。
特に重要だったのは、灰白質と白質の違いを再現するために調整された特殊な液状インクである。これにより、均一な素材で作られがちだった従来の軟組織モデルとは異なり、実際の人体に近い構造が可能となった。研究チームは現在、実物の約15％サイズの試作モデルを完成させており、今後1年以内に実物大モデルの開発を目指している。
この技術の応用範囲は幅広く、医師が手術前に実際の感触に近い人工脳で練習できるほか、MRIやCTデータを基にした個人専用モデルの作成も視野に入る。また、アルツハイマー病などの神経変性疾患や外傷性脳損傷の研究にも活用できる可能性がある。さらに、医療機器や電子機器が脳組織に与える影響を検証する実験基盤としても期待されている。
一方で、人工モデルはあくまで物理的特性の再現であり、生体が持つ代謝や神経活動そのものを再現するわけではないという限界も存在する。しかし、コンピューターシミュレーションと実物モデルを組み合わせることで、より現実に近い検証環境を整えられる点は大きな前進と言える。
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