再生工学のためのナノファイバー技術

Nanofiber Technology for Regenerative Engineering.

• Kenneth S Ogueri
• Cato T Laurencin

抄録

再生工学は、いくつかの専門分野を統合した収束的なアプローチを用いて、複雑な組織や生物学的器官を再生するための成功戦略として強力に台頭している。この革新的で破壊的なアプローチは、特徴的な生物学的認識特性を持つバイオマテリアルの選択性を高める要求に拍車をかけています。理想的な生体材料とは、ネイティブ組織の細胞外マトリックス（ECM）の階層構造と特徴を密接に模倣したものである。ナノ加工技術は、即時の細胞環境で肯定的な相互作用を持つことができ、健康な組織を得るために分子レベルで特定の再生カスケードを刺激することができるナノファイバー足場の開発のための優れた踏み台を提示します。この論文では、主に筋骨格系組織に焦点を当てて、エレクトロスピニングプロセス技術とマトリックスベースの再生工学におけるその有用性を体系的にレビューします。また、エレクトロスピニング/3Dプリンティングシステムの二面性について簡単に概説し、最後にナノファイバーマトリックスの技術展望と将来の方向性について考察する。

Regenerative engineering is powerfully emerging as a successful strategy for the regeneration of complex tissues and biological organs using a convergent approach that integrates several fields of expertise. This innovative and disruptive approach has spurred the demands for more choice of biomaterials with distinctive biological recognition properties. An ideal biomaterial is one that closely mimics the hierarchical architecture and features of the extracellular matrices (ECM) of native tissues. Nanofabrication technology presents an excellent springboard for the development of nanofiber scaffolds that can have positive interactions in the immediate cellular environment and stimulate specific regenerative cascade at the molecular level to yield healthy tissues. This paper systematically reviews the electrospinning process technology and its utility in matrix-based regenerative engineering, focusing mainly on musculoskeletal tissues. It briefly outlines the electrospinning/3D-printing system duality and concludes with a discussion on the technology outlook and future directions of nanofiber matrices.