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ネイルチップから皮膚の複製まで、3Dプリンターの進化がとまらない

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1983年に、チャック・ハルが光造形法を発明し世界最初の3Dプリント製品を作りあげてから35年、いまや3Dプリンターによって製造できるものは、家から旅客機エンジン、あるいは小さく繊細なマスカラブラシまで多岐にわたり、さまざまな産業界を変え続けてきている。現在では人間の皮膚を構造と機能をそのままに複製プリントする技術も開発され、3Dプリンティングが美容やヘルスケア関連分野に与える影響は多大だ。「3Dプリンターにできること」の最新情報を追う。

コストと時間を大幅短縮できる魔法のツール

3Dプリンターの一番の特徴は、従来なら何段階も必要だった複雑な工程を、プリンティングというわずか一段階にしたことにある。

旅客機用ジェットエンジンの部品を製造する金属加工3Dプリンターを例にとると、パウダー状にした金属を薄い層に積み重ね、硬化させたい部分にレーザーを照射して融解・硬化させる手順を、少しずつ形状を変えながら繰り返していくことで、立体的な形の部品が立ち上がり、まるで“成長”するかのようにかたち作られていく。どこにも溶接や切削のあとがない単体の部品の完成だ。これは今までの金属加工では考えられなかったことである。

出典:GE Reports

複雑で立体的な構造物も、コンピュータで作った形状データと3Dプリンターがあればいつでもどこでも作れる。たとえば、移動可能な建設3Dプリンターを開発したアピスコーでは、延べ床面積38平方メートルのコンクリート住宅の躯体を、作業員2名、プリンターの稼働時間24時間で構築できる。壁には鉄筋の代わりに棒状の繊維でできた材料を水平に入れることで強度を高めており、企業側は150年以上の耐久性があると自信をみせる。しかも建設費用は約1万ドルという。

このように、いくつもの部品の組み合わせや貼り付け、金型を必要としないメリットは、小さくて微細な形状のものの製作にも向いている。

シャネルは2018年3月Erpro 3D Factoryと共同し、3Dプリンターで作ったマスカラブラシを開発したと発表、6月には「LeRevolution Volume」マスカラとして量産体制をスタートさせるとした。ブラシの毛束の量や長さ、植える方向とバランスなど、最良のデザインを完成させる過程を支えたのは100あまりのプロトタイプだ。

これだけの数を試すのは、いちいち金型を成形する方法ではコスト的にも作業時間的にも不可能であり、3Dプリントだからこそなし得たことである。Erpro 3D Factoryは6つの産業用3Dプリンターを有し、1台あたり最大50,000個の生産が可能で、毎月約100万個のマスカラブラシの生産を確保したシャネルは2018年秋からの販売を予定している。

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3Dプリンターが可能にするパーソナライズ化

一方、スキャンしたデータをもとに造形が可能な3Dの特性を活かしているのは、義肢や運動能力をサポートする補装具などの分野である。

その1つLimbForgeは独自開発のソフトウェアとスキャン技術に3Dプリンターを組み合わせることで、使用者ひとりひとりにあわせた義肢を短時間かつ安価に製作することを実現した。事前に、装着する欠損部をさまざまな角度から撮影して正確なデータを取り、つけ心地に違和感がなく、各自の肌の色にあった自然なみための義肢が作られる。関節にあたる部分のベアリングなどの部品もすべて3Dプリンターで作成するため、昔ながらの義肢に比べてかなり軽量なところも特徴だ。

同様に、大掛かりなうえに快適性に欠けるロボットスーツを着用していた下半身麻痺の女性のために、3Dプリンターによる補装具を提供したXponentalWorksのような例もある。この場合も、女性の全身をスキャンすることで歩行補助器具のフィット感と使いやすさを高めている。

もっと身近なところでは、3Dプリント技術により個人のためにカスタマイズしたネイルチップもある。株式会社ミチと東芝デジタルソリューションズが共同で運営するサービス「オープンネイル」は、顧客の爪の型をとり3Dデータ化し、3Dプリンターでベースを成形。それをミチに所属する全国のネイリストが施術して顧客に届けるというもの。大きさも形も違うそれぞれの爪をそのまま再現できるので、まるで自爪のような、世界にたったひとつのオリジナルネイルチップが誕生する仕組みだ。

究極の技術?3Dバイオプリンティング

そしてついに3Dプリンターは、人間の皮膚をまるごと複製コピーすることに成功した。スペインのマドリード・カルロス3世大学などの合同研究チームは2017年、人間の皮膚を作成できる3Dプリンターのプロトタイプを開発。

この技術では、いわば一般のプリンターにおけるインクジェッターの代わりに、バイオインクと呼ばれる人間の細胞由来の生体成分を使うことで、角質層を含む表皮や真皮など皮膚の構造と機能を再現した組織が作れる。真皮層に存在しコラーゲンを生成する繊維芽細胞といった皮膚の構成要素の再現も可能なのだ。重度のやけどを負った患者への皮膚移植のほか、化粧品や医薬品の開発研究や実験への使用が想定されており、とくにラボでの動物実験が不要になるのではという期待も大きい。

さらには、外科医のジェイソン・チュアン医師はオーストラリアの医学誌のなかで、再生医療においてブレークスルーとなる発見がされつつあり、他者の臓器を移植する時代は終わるかもしれないと述べている。事実、実際の臓器よりも小型で単純だが、本物そっくりの解剖学的構造をもつ、オルガノイドというミニチュア臓器を試験管内で培養するところまで医学は進んでいる。しかも、オルガノイドは細胞の自己複製能力と自己組織化により、いわば自分の力で育つのだ。

3Dプリンティングとは、簡単にいえば、コンピュータで薄い膜を何層も積み上げることで成形していく技術だ。マスカラブラシに用いられる素材はポリマーだが、先に述べた皮膚と同じように、生体材料を使用してオルガノイドを3Dバイオプリンターで作成することができたならどうなるのだろう。病人の体内に移植して育て、肝臓やすい臓など、もともとの臓器がダメになったときの代替えにする日が、近い将来やってくると予測する識者もいる。

ここまでくると、不安も覚える。3Dプリンターで何でも、究極的にはある種の生命さえも作りだせる未来。そこは、『ブレードランナー』が描いたレプリカントが闊歩する社会かもしれない。3Dプリンティングがもたらすのが、悪夢の訪れでなければ良いのだが。

Text: そごうあやこ (Sogo Ayako)

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