スキン工場

いわゆる「ティッシュエンジニアリング。」は人間の組織を培養することで主に皮膚の領域を対象としています。重度の事故や火傷の後の移植、化粧品や医薬品の適合性テストなどに使用される人工皮膚はこれまで手作業でしか作ることができず、非常に手間がかかっていました。この方法では1 cm四方の大きさの皮を通常は月に2,000枚以上製造することはできませんでした。StuttgartにあるFraunhoferIPAのバイオプロダクション研究所「BioPoLiS」に設置された「ヒューマン・スキン・ファクトリー」では現在、親指の爪ほどの大きさの皮膚モデルを月に最大5,000個製造することができます。

迅速に製造

コンセプトはシンプルに聞こえますが作るのは複雑です。人間の皮膚サンプルを粉砕し、個々の皮膚細胞を抽出します。分離された細胞は専用の細胞培養フラスコに播種され、37℃のインキュベーター内で数日かけて増殖されます。増殖した細胞はゲルマトリックスと一緒に組み立てて3次元の多層構造を形成することができます。わずか3週間で人工皮膚はさらに成長し、安全性テストの準備が整います。

シームレスに自動化

人工皮膚の製造システムは生物学とオートメーション技術を共に活用した生物学的製造のショーケース的プロジェクトです。特に注意を払ったのは連続したプロセスチェーンです。100個以上のFestoコンポーネントがシステムに搭載されています。その範囲は空気圧調質機器からセンサ, シリンダ, 電動アクチュエータ, サーボモータやステッピングモータ, 高速応答バルブまで多岐にわたります。これらのコンポーネントはチューブのねじ止め, エアロックの自動開閉, 細胞を挿入するプレートの蓋の保持, 圧縮空気の監視, ニードルや金型キャビティなどの他の部品の移動などに使用されます。

未来の個別化医療

テストシステムに求められているのは皮膚だけではありません。今後この技術をさらに発展させ、人間の目の角膜のような他の組織も自動的に作ることができるようにする予定です。将来的には例えば腫瘍の治療をより効果的に行うために、カスタマイズされたモデルを作成することがこの技術の目標の1つです。また血液供給システムを利用して長寿命の組織を人工的に製造する研究がさらに進めば、自分の体に移植するための組織を自動的に製造することさえ考えられます。