特表 2024-539986 ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-10-31

(54)【発明の名称】ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法

(51)【国際特許分類】

   A61L 27/16 20060101AFI20241024BHJP

   B29C 64/129 20170101ALI20241024BHJP

   B29C 64/40 20170101ALI20241024BHJP

   B33Y 10/00 20150101ALI20241024BHJP

   B33Y 80/00 20150101ALI20241024BHJP

   A61L 27/22 20060101ALI20241024BHJP

   A61L 27/36 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

A61L27/16

B29C64/129

B29C64/40

B33Y10/00

B33Y80/00

A61L27/22

A61L27/36 130

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024524746

(86)(22)【出願日】2022-10-21

(85)【翻訳文提出日】2024-06-24

(86)【国際出願番号】 US2022047384

(87)【国際公開番号】W WO2023076111

(87)【国際公開日】2023-05-04

(31)【優先権主張番号】63/271,670

(32)【優先日】2021-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516346377

【氏名又は名称】ラング バイオテクノロジー ピービーシー

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100108903

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 和広

(74)【代理人】

【識別番号】100123593

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 宣夫

(74)【代理人】

【識別番号】100208225

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 修二郎

(74)【代理人】

【識別番号】100217179

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智史

(74)【代理人】

【識別番号】100227592

【弁理士】

【氏名又は名称】孔 詩麒

(72)【発明者】

【氏名】ダニエル バックマン

(72)【発明者】

【氏名】モハマドアリ サファビエ

(72)【発明者】

【氏名】アマン カウル

(72)【発明者】

【氏名】デレク モリス

(72)【発明者】

【氏名】ルイス エム．アルバレズ

【テーマコード（参考）】

4C081

4F213

【Ｆターム（参考）】

4C081AB31

4C081CA081

4C081CA181

4C081CD111

4C081CD34

4F213AA43

4F213AA44

4F213AB03

4F213AB19

4F213AC05

4F213AH63

4F213WA25

4F213WB01

4F213WL06

4F213WL14

4F213WL23

4F213WL24

4F213WL25

4F213WL43

4F213WL62

4F213WL67

4F213WL74

4F213WL76

4F213WL82

(57)【要約】

ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法であって、インクと、インクと非混和性の液体とを含有する容器を用意し、ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光をインクに当て、そしてハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、ことを含む、ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法が提供される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法であって、
インクと、前記インクと非混和性の液体とを含有する容器を用意し、
前記ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光を前記インクに当て、そして
前記ハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、
ことを含む、ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法。

【請求項2】

前記ハイドロゲルスキャフォールドが、前記容器内に沈められる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記ハイドロゲルスキャフォールドが、前記インク、又は前記インクと非混和性の液体によって完全に沈められる、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

印刷中に消費され、又はその他の形で失われた前記インクの少なくとも一部と置き換えるために、前記インクと非混和性の液体を添加することをさらに含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記インクの蒸発を防止するために、前記インクと非混和性の液体が前記容器内に位置決めされる、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記インクと非混和性の液体が疎水性である、請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記インクと非混和性の液体が、少なくとも５ｃＰの粘度を有する油、又は１００℃超の沸点を有する有機溶媒を含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記インクと非混和性の液体が、鉱物油、ブチルアセテート、ブチルエーテルと鉱物油との混合物、及び石油エーテルと鉱物油との混合物から成る群から選択される、請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記石油エーテルと鉱物油との混合物が、２５％（ｗ／ｗ）～５０％（ｗ／ｗ）の石油エーテルを含有する、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記インクがポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーを含む、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。

【請求項11】

前記ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーの重量平均分子量（Ｍ_ｗ）が、約４００～約２０，０００である、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーのＭ_ｗが、約２０００～約７０００である、請求項１０又は１１に記載の方法。

【請求項13】

前記インクが少なくとも１種の光開始剤をさらに含む、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項14】

前記光開始剤が、リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＬＡＰ）、トリメチルベンゾイル系の光開始剤、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯナノ粒子）イルガキュア類の光開始剤、ルテニウム、リボフラビン、及びこれらの混合物から成る群から選択される、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記インクがＤＩ水を含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項16】

前記インクが約５０％～約９０％のＤＩ水（ｗ／ｗ？）を含む、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記インクが、タンパク質、ペプチド、及び／又は細胞外マトリックス材料を含む、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項18】

前記ハイドロゲルスキャフォールドが人間スケールサイズである、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項19】

前記ハイドロゲルスキャフォールドの印刷済み部分が、光を当てている間、前記インクと非混和性の液体中に浸漬される、請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

ハイドロゲルスキャフォールドを形成するためのデジタル光投影印刷プロセス中に使用されるインクの量を低減する方法であって、
インクと、前記インクと非混和性の液体とを含む容器を用意し、
前記ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光を前記インクに当て、そして
前記ハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、
ことを含み、
前記ハイドロゲルスキャフォールドを形成するために使用されるインクの量が、前記インクと非混和性の液体が存在しないときに同じハイドロゲルスキャフォールドを形成するために必要とされるインクの量よりも少なくとも５０％少ない、
インクの量を低減する方法。

【請求項21】

前記ハイドロゲルスキャフォールドが、前記容器内に沈められる、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

前記ハイドロゲルスキャフォールドが、前記インク、又は前記インクと非混和性の液体によって完全に沈められる、請求項２１に記載の方法。

【請求項23】

前記印刷中に消費され、又はその他の形で失われた前記インクの少なくとも一部と置き換えるために、前記インクと非混和性の液体を添加することをさらに含む、請求項２０から２２のいずれか１項に記載の方法。

【請求項24】

前記インクの蒸発を防止するために、前記インクと非混和性の液体が前記容器内に位置決めされる、請求項２０から２３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項25】

前記インクと非混和性の液体が疎水性である、請求項２０から２４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項26】

前記インクと非混和性の液体が、少なくとも５ｃＰの粘度を有する油、又は１００℃超の沸点を有する有機溶媒を含む、請求項２０から２５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項27】

前記インクと非混和性の液体が、鉱物油、ブチルアセテート、ブチルエーテルと鉱物油との混合物、又は石油エーテルと鉱物油との混合物である、請求項２０から２６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項28】

前記ブチルエーテルと鉱物油との混合物が、２５％（ｗ／ｗ）～５０％（ｗ／ｗ）の石油エーテルを含有する、請求項２７に記載の方法。

【請求項29】

前記インクがポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーを含む、請求項２０から２８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項30】

前記ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーの重量平均分子量（Ｍ_ｗ）が、約４００～約２０，０００である、請求項２９に記載の方法。

【請求項31】

前記ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーのＭ_ｗが、約２０００～約７，０００である、請求項２９又は３０に記載の方法。

【請求項32】

前記インクが光開始剤を含む、請求項２０から３１のいずれか１項に記載の方法。

【請求項33】

前記光開始剤が、リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＬＡＰ）、トリメチルベンゾイル系の光開始剤、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯナノ粒子）イルガキュア類の光開始剤、ルテニウム、及びリボフラビンから成る群から選択される、請求項３２に記載の方法。

【請求項34】

前記インクがＤＩ水を含む、請求項２０から３３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項35】

前記インクが約５０％～約９０％のＤＩ水を含む、請求項３４に記載の方法。

【請求項36】

前記インクが、タンパク質、ペプチド、及び／又は細胞外マトリックス物質をさらに含む、請求項２０から３５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項37】

前記ハイドロゲルスキャフォールドが人間スケールサイズである、請求項２０から３６のいずれか１項に記載の方法。

【請求項38】

請求項１から３７に記載の方法のいずれか１つによって形成されたハイドロゲルスキャフォールド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０２１年１０月２５日付けで出願された米国仮出願第６３／２７１，６７０号の優先権を主張する。前記出願はその全体を参照することにより援用される。

【背景技術】

【0002】

生体適合性構造のために使用される物体を形成するために、ハイドロゲルを含む組成物が使用されることがある。これらの物体は、３次元（３Ｄ）印刷技術を用いて形成され得る。

【0003】

伝統的な３Ｄ印刷では、大型物品の印刷時でさえ、満杯の容器（ｆｕｌｌ ｃｏｎｔａｉｎｅｒ）のインクが使用される。このことの理由には、余剰のインクが、印刷済み物体の変形を防止し、そしてビルドプラットフォームとの付着の維持を助ける浮力を提供することが含まれる。加えて、インクは、印刷済みハイドロゲルの脱水及び収縮を防止するのを助ける。このような脱水及び収縮は、ビルドプラットフォームの脱離を潜在的に引き起こすおそれがある。しかしながら、大量のインクを使用することには多くの欠点がある。例えばインクは高価である。加えて、３Ｌ容器のための材料の調達は、製剤開発と大型印刷との間に長いリードタイムを有し得る。

【0004】

いくつかの事例では、インクを再使用することができるものの、これにも欠点がある。インクを再使用すると、望まれないばらつきがもたらされることがある。このばらつきは定量化するのが難しい場合がある。加えて、インクを再使用すると、単一バッチのインクが、多くの人々及びプロジェクトの間で共有されるのを必要とする可能性が高くなる。加えて、インクを再使用すると、所要の印刷体積を作成するために、さらなるインクを製剤し、これを再使用済みインクに加えることがしばしば必要となる。このことは、最適とは言えない相互依存性をもたらす。これらの相互依存性はプロジェクトを計画する際に複雑さを増す。

【0005】

このようなことを背景にして、本明細書中に記載された実施態様を開発する必要が生じた。

【発明の概要】

【0006】

この問題を克服するために、本明細書のある特定の実施態様は、フィラー材料を含むより少量のインクを使用する。このことの利点は、インクの使用量がより少なく、そしてこれに続いてコストが節減されることである。加えて、インクを印刷毎に新たに製造することができる。これにより、材料印刷履歴によって引き起こされるバッチのばらつき（印刷物の数、材料齢、調達元の成分のばらつき、及びさらなるインクを製造する者、を含む変数を有する）を取り除くことができる。加えて、製剤成分をより少ない体積で調達することができる。

【0007】

さらなる利点は、インクが種々異なる印刷運転間で共有される必要がなく、相互依存性を取り除くことである。このことは、新しいインク開発と大型印刷との間の時間を短縮する。大型印刷は、再使用可能なインクだけでなく、ほとんどあらゆる製剤によって行うことができる。加えて、一回限りの（ｏｎｅ－ｏｆｆ）印刷も、残留インクの廃棄を懸念することなしにいつでも行うことができる。再使用される材料をどのように使用するかを考えるための長期にわたる計画も必要でない。このことは印刷作業サイクルのモデルをスピードアップすることができる。

【0008】

本明細書中に開示された実施態様は、大型の、ハイドロゲルを基材とする物体、例えばハイドロゲルスキャフォールドを、逆（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）デジタル光投影（ｄｉｇｉｔａｌ ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ：ＤＬＰ）３ｄ印刷システムによって印刷するプロセスを含む。印刷中、ハイドロゲル物体は、印刷時間全体にわたって液体中に浸漬されてよい。所要のインク量を減らすために、過剰のインクは代わりの液体で置き換えることができる。代わりの液体はインクと非混和性である。代わりの液体は、３ｄ印刷されたスキャフォールドに浮力を提供し、そして印刷中の脱水を防止することにより、印刷を成功させることを可能にする。

【0009】

本開示の実施態様は、ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法に関する。方法は、インクと、前記インクと非混和性の液体とを含有する容器を用意し、前記ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光を前記インクに当て、そして前記ハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、ことを含む。

【0010】

ハイドロゲルスキャフォールドは、この方法の実施中、前記インクと非混和性の液体中に浸漬されたままであってよい。いくつかの実施態様では、前記インクと非混和性の液体は、１種又は２種以上の疎水性物質から選択される。いくつかの実施態様では、疎水性物質は、少なくとも５ｃＰの粘度を有する油、又は１００℃超の沸点を有する有機溶媒を含んでよい。いくつかの実施態様では、油の粘度は、少なくとも１０、１５、２０、又は５０ｃＰであってよい。いくつかの実施態様では、油の沸点は、１２０℃、１５０℃、又は２００℃を上回ってよい。いくつかの実施態様では、前記インクと非混和性の液体は、鉱物油、ブチルアセテート、ブチルエーテルと鉱物油との混合物、石油エーテル（並びに、ブチルエーテル、ブチルアセテート、石油エーテルと同様の化学特性、又は非混和性液体の密度を有する液体）、及び鉱物油組成物であって、石油エーテルの組成が２５％（ｗ／ｗ）～５０％（ｗ／ｗ）であるものである。いくつかの実施態様では、インクはポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーを含む。いくつかの実施態様では、ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーの重量平均分子量（Ｍ_ｗ）が、約４００～約２０，０００である。いくつかの実施態様では、ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーのＭ_ｗは、約２０００～約７０００である。

【0011】

いくつかの実施態様では、インクは光開始剤を含む。光開始剤は、リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＬＡＰ）、ナトリウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＮＡＰ）、トリメチルベンゾイル系の光開始剤、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯナノ粒子）イルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）クラスの光開始剤、ルテニウム、リボフラビン、又はこれらの混合物を含んでよい。インクはＤＩ水を含んでよい。インクは約５０％～約９０％のＤＩ水を含んでよい。前記インクは、タンパク質、ペプチド、及び／又は細胞外マトリックス材料をさらに含んでよい。

【0012】

本開示の実施態様は、ハイドロゲルスキャフォールドを形成するためのデジタル光投影印刷プロセス中に使用されるインクの量を低減する方法に関し得る。方法は、インクと、前記インクと非混和性の液体とを含む容器を用意し、前記ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光を前記インクに当て、そして前記ハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、ことを含んでよく、前記ハイドロゲルスキャフォールドを形成するために使用されるインクの量が、前記インクと非混和性の液体が存在しないときに同じハイドロゲルスキャフォールドを形成するために必要とされるインクの量よりも少なくとも５０％少ない。

【0013】

前記ハイドロゲルスキャフォールドを形成するために使用されるインクの量は、前記インクと非混和性の液体が存在しないときに同じハイドロゲルスキャフォールドを形成するために必要とされるインクの量よりも少なくとも５０％少なくてよい。前記インクと非混和性の液体は、１種又は２種以上の疎水性物質から選択されてよい。前記１種又は２種以上の疎水性物質は、少なくとも５ｃＰの粘度を有する油、又は１００℃超の沸点を有する有機溶媒を含んでよい。前記インクと非混和性の液体は、鉱物油、ブチルアセテート、ブチルエーテルと鉱物油との混合物、石油エーテル又は鉱物油の組成物であってよい。石油エーテルの組成は２５％（ｗ／ｗ）～５０％（ｗ／ｗ）であってよい。

【0014】

インクはポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーを含んでよい。ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーの重量平均分子量（Ｍ_ｗ）は、約４００～約２０，０００であってよい。ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーのＭ_ｗは、約２０００～約７０００であってよい。インクは光開始剤を含んでよい。光開始剤は、リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＬＡＰ）、ナトリウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＮＡＰ）、トリメチルベンゾイル系の光開始剤、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯナノ粒子）イルガキュア類の光開始剤、ルテニウム、リボフラビン、又はこれらの混合物を含んでよい。インクはＤＩ水を含んでよい。インクは約５０％～約９０％のＤＩ水を含んでよい。前記インクは、タンパク質、ペプチド、及び／又は細胞外マトリックス材料をさらに含んでよい。

【0015】

本開示の実施態様は、開示された方法によって形成されたハイドロゲルスキャフォールドに関する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、青色の非混和性液体と、黄色のインクとを用いた二相印刷プロセス設定の実施態様を示す図である。

【図2】図２（ａ）は、８５％超のＤＩ水を有するインクの組成の実施態様を示す図である。図２（ｂ）は、第２相としての鉱物油中で印刷された、印刷済み物体の実施態様を示す画像である。図２（ｃ）は、インク外部で印刷され、結果として失敗したハイドロゲルの実施態様を示す図である。図２（ｄ）は、一相及び二相印刷の実施態様に使用されるインクの量を示す図であり、インク消費量の８０％超の節約を示している。

【図3】図３は、コラーゲンなし（対照）の印刷済みインク、コラーゲン（ＡＣ４２）を有する印刷済みインク、及びコラーゲン及び鉱物油（ＡＣ４２鉱物油）を有する二相型の印刷済みバイオインクの実施態様の機械特性であるモジュラス、応力、及び歪みを示す図である。

【図4】図４（Ａ～Ｅ）は、鉱物油第２相を用いてモデルを二相印刷する実施態様を示す図である。

【図5】図５（Ａ～Ｂ）は、フィッシャーボトル（Ｆｉｓｃｈｅｒ ｂｏｔｔｌｅ）構造を二相印刷する実施態様を示す図である（５Ａはデジタルモデルである）。

【図6】図６（Ａ～Ｂ）は、小型立方体構造を二相印刷する実施態様を示す図である。

【図7】図７（Ａ～Ｂ）は、成形された葉（ｌｏｂｅ）構造を二相印刷する実施態様を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

定義
本明細書中に使用されるように、「３Ｄ印刷」は、光重合性インクを使用して層をビルドすることにより、当該物体のデジタルモデルを使用して３次元物体を製造するために用いられる任意の技術を意味する。

【0018】

本明細書に使用されるように、「印刷可能インク」及び「印刷可能組成物」は、３Ｄ印刷技術を用いて物体を形成するために使用し得る任意の組成物を意味する。「インク」は、１つ又は２つ以上の所期の機械特性、膨潤特性、及び／又は生体適合特性を有する材料を形成する印刷可能インクである。バイオインク（「バイオ・インク（ｂｉｏ ｉｎｋ）」及び「バイオ－インク（ｂｉｏ－ｉｎｋ）」とも呼ばれる）は、天然又は合成にかかわらず、生物学的成分を含み、且つ／又は生物学的適合性のために設計されているタイプのインクである。生物学的成分はペプチドを含んでよい。インクは、所期の細胞型の接着及び増殖を容易にする１種又は２種以上の材料を含有してよい。印刷された物体は、初代細胞及び誘導多能性幹細胞の付着、増殖、及び拡散を支持し得る。いくつかの実施例では、インクはハイドロゲルに形成することができる。

【0019】

印刷／インク使用量の低減のためのプロセス
本明細書中に開示されるのは、大型の、ハイドロゲルを基材とする物体を、逆（ｉｎｖｅｒｔｅｄ）デジタル光投影（ＤＬＰ）３ｄ印刷システムによって印刷するプロセス、デジタル光投影印刷プロセス中に使用されるインクの量を低減する方法、及びこれらのプロセスによって形成されたハイドロゲルスキャフォールドである。ハイドロゲル物体はインクから成っていてよい。インクは水溶性且つ光硬化性であってよい。インクはある特定の成分、例えばタンパク質、ペプチド、及び細胞外マトリックスを含有してよい。インクは長時間の印刷プロセス中に蒸発してよい。言うまでもなく、「光（ｌｉｇｈｔ）」は広義に使用され、そしてインク内部で（光開始剤を用いて又は用いずに）重合反応を引き起こし得る電磁放射線を含むことができる。

【0020】

印刷中、ハイドロゲル物体は、印刷時間全体にわたって液体中に浸漬されてよい。この浸漬は脱水を防止し、浮力を提供することができる。ハイドロゲルを印刷時間全体を通して浸漬させておくために、大きな体積のインクが必要とされる。大量のインクをコスト効率的に製造することは難関であり得る。本明細書中に開示される二相印刷のためのシステム及び方法は、大型の物体の印刷を成功させるためのインクの量を８０％も低減することができる。

【0021】

したがって、いくつかの実施態様は、ハイドロゲルスキャフォールドを印刷する方法であって、方法は、インクと、前記インクと非混和性の液体とを含む容器を用意し、前記ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光を前記インクに当て、そして前記ハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、ことを含む。

【0022】

さらに本明細書中に開示されているのは、過剰のインクを代わりの液体で置き換える（ｒｅｐｌａｃｅ）ことにより、所要のインク量を減らす方法である。代わりの液体はインクと非混和性であってよい。代わりの液体は、３ｄ印刷されたスキャフォールドに浮力を提供し、そして印刷中の脱水を防止することにより、印刷を成功させることを可能にし得る。いくつかの実施態様では、液体は疎水性液体、例えば油であってよい。いくつかの実施態様では、液体はアルコールであってよい。いくつかの実施態様では、液体は両親媒性液体であってよい。

【0023】

したがって、いくつかの実施態様は、ハイドロゲルスキャフォールドを形成するためのデジタル光投影印刷プロセス中に使用されるインクの量を低減する方法であって、インクと、前記インクと非混和性の液体とを含む容器を用意し、前記ハイドロゲルスキャフォールドの一部を形成するために、光源からの光を前記インクに当て、そして前記ハイドロゲルスキャフォールドの１つ又は２つ以上のさらなる部分を生産するために、１回又は２回以上のさらなる回数にわたって、光源からの光を当てる、ことを含んでよく、前記ハイドロゲルスキャフォールドを形成するために使用されるインクの量が、前記インクと非混和性の液体が存在しないときに同じハイドロゲルスキャフォールドを形成するために必要とされるインクの量よりも少なくとも５０％少ない（少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％少なく、又はこれらの間の範囲だけ少ない）。

【0024】

いくつかの実施態様では、インクと非混和性の液体は、１種又は２種以上の疎水性物質から選択されてよい。例えば、いくつかの実施態様では、非混和性の液体は、鉱物油、ブチルアセテート、石油エーテル、及びこれらの混合物から選択される。いくつかの実施態様では、混合物は約２５％（ｗ／ｗ）～約５０％（ｗ／ｗ）の石油エーテル（例えば約２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、又は５０％（ｗ／ｗ）の石油エーテル）を含む。いくつかの実施態様では、混合物は、約２５％（ｗ／ｗ）～約５０％（ｗ／ｗ）のブチルアセテート（例えば約２５、３０、３５、４０、４５、又は５０％（ｗ／ｗ）の石油エーテル）を含む。いくつかの実施態様では、混合物は、例えば約５０％（ｗ／ｗ）～約９０％（ｗ／ｗ）（例えば約５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、又は９０％（ｗ／ｗ）、又はこれらの間の範囲）の鉱物油を含む。いくつかの実施態様では、前記１種又は２種以上の疎水性物質は、２５℃における粘度が少なくとも５ｃＰ（例えば少なくとも５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５ｃＰ、又はこれらの間の範囲）の油、及び／又はＳＴＰにおける沸点が１００℃を超える（例えば１０５、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、２００、２５０、３００、３５０、４００、４５０、５００、５５０、６００、６５０℃を超える、又はこれらの間の範囲を超える）有機溶媒を含む。

【0025】

本実施態様のインクは特に限定されない。いくつかの実施態様では、インクはポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーを含む。いくつかの実施態様では、ポリ（エチレングリコール）ジ－（メト）アクリレートモノマーの重量平均分子量（Ｍ_ｗ）は、約４００～約２０，０００（例えば約４００、５００、１００、１５００、２０００、２５００、３０００、３５００、４０００、４５００、５０００、５５００、６０００、６５００、７０００、７５００、８０００、８５００、９０００、９５００、１００００、１０５００、１１０００、１１５００、１２０００、１２５００、１３０００、１３５００、１４０００、１４５００、１５０００、１５５００、１６０００、１６５００、１７０００、１７５００、１８０００、１８５００、１９０００、１９５００、又は２００００、又はこれらの間の範囲）である。

【0026】

いくつかの実施態様では、インクは、ヒドロキシＣ_１－２アルキル（メト）アクリレート、ポリ（アルキレンオキシド）アルキルエーテル（メト）アクリレート、Ｎ－ヒドロキシＣ_１－２アルキル（メト）アクリルアミド、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルアクリレート（ＰＥＧＭＥＡ）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、ポリ（プロピレングリコール）メチルエーテルアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）、Ｎ－ヒドロキシエチルアクリルアミド（ＨＥＡＡ）、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート（ＨＰＡ ３－ヒドロキシプロピルアクリレート及び／又は２－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート（ＨＢＡ）、ヒドロキシブチルメタクリレート、ポリ（アルキレンオキシド）ジ（メト）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メト）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メト）アクリレート、Ｎ，Ｎ’－メチレンビス（アクリルアミド）、（ポリ）乳酸ジ（メト）アクリレート、（ポリ）グリコール酸ジ（メト）アクリレート、（ポリ）乳酸－コグリコシドジ（メト）アクリレート、（ポリ）カプロラクトンジ（メト）アクリレート、（ポリ）ジオキサノンジ（メト）アクリレート、（ポリ）フマレートジ（メト）アクリレート、（カルボキシ）（メチル）セルロースジ（メト）アクリレート、ヒアルロン酸ジ（メト）アクリレート、ヘパランスルフェートジ（メト）アクリレート、デキストランジ（メト）アクリレート、アルギネートジ（メト）アクリレート、ペクチンジ（メト）アクリレート、トリ－アクリレート、又はコラーゲンジ（メト）アクリレート、又はこれらの混合物、のうちの１種又は２種以上を含む。

【0027】

いくつかの実施態様では、インクは光開始剤をさらに含む。光開始剤は特に限定されることはなく、そして任意の適宜の光開始剤を使用することができる。適宜の光開始剤の例は、リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＬＡＰ）、ナトリウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＮＡＰ）、トリメチルベンゾイル系の光開始剤、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＴＰＯナノ粒子）イルガキュア類の光開始剤、ルテニウム、リボフラビン、又はこれらの混合物を含む。

【0028】

いくつかの実施態様では、インクは溶媒、例えば水をさらに含む。いくつかの実施態様では、水は脱イオン化されている。ある特定の実施態様では、インクは約５０～約９０％（例えば約５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％のＤＩ水、又はこれらの間の範囲）のＤＩ水を含む。

【0029】

いくつかの実施態様では、インクは、タンパク質、ペプチド、及び／又は細胞外マトリックス材料をさらに含んでよい。いくつかの実施態様では、ペプチドは、ＲＧＤ、ＫＱＡＧＤＶ、ＹＩＧＳＲ、ＲＥＤＶ、ＩＫＶＡＶ、ＲＮＩＡＥＩＩＫＤＩ、ＫＨＩＦＳＤＤＳＳＥ、ＶＰＧＩＧ、ＦＨＲＲＩＫＡ、ＫＲＳＲ、ＡＰＧＬ、ＶＲＮ、ＡＡＡＡＡＡＡＡＡ、ＧＧＬＧＰＡＧＧＫ、ＧＶＰＧＩ、ＬＰＥＴＧ（Ｇ）ｎ、ＩＥＧＲ、及びこれらの組み合わせから成る群から選択される。適宜のさらなる成分の他の例は、ＥＣＭ又はＥＣＭ様材料、例えばプロテアーゼに対して感受性のアミノ酸配列を含む。プロテアーゼは、Ａｒｇ－Ｃプロテイナーゼ、Ａｓｐ－Ｎエンドペプチダーゼ、ＢＮＰＳ－スカトール、カスパーゼ１－１０、キモトリプシン－高特異性（Ｐの前ではない、［ＦＹＷ］側のＣ末端）、キモトリプシン－低特異性（Ｐの前ではない、［ＦＹＷＭＬ］側のＣ末端）、クロストリパイン（クロストリジオペプチダーゼＢ）、ＣＮＢｒ、エンテロキナーゼ、因子Ｘａ、ギ酸、グルタミルエンドペプチダーゼ、グランザイムＢ、ヒドロキシルアミン、ヨードソ安息香酸、ＬｙｓＣ、好中球エラスターゼ、ＮＴＣＢ（２－ニトロ－５－チオシアノ安息香酸）、ペプシン、プロリン－エンドペプチダーゼ、プロテイナーゼＫ、ブドウ球菌ペプチダーゼＩ、サーモリシン、トロンビン、及びトリプシン、から選択されてよい。

【0030】

いくつかの実施態様では、ハイドロゲルスキャフォールドは、人間の器官と同様の形状及び寸法である。いくつかの実施態様では、ハイドロゲルスキャフォールドは、この方法の実施中、前記インクと非混和性の液体中に浸漬された又は沈められた（又は部分的に浸漬された）ままである。いくつかの実施態様では、ハイドロゲルスキャフォールドは容器内に沈められる。いくつかの実施態様では、ハイドロゲルスキャフォールドは容器内に沈められる。いくつかの実施態様では、方法は、前記印刷中に消費され、又はその他の形で失われた前記インクの少なくとも一部と置き換えるために、前記インクと非混和性の液体を添加することをさらに含む。いくつかの実施態様では、前記インクの蒸発を防止するために、前記インクと非混和性の液体が前記容器内に位置決めされる。

【0031】

印刷可能組成物（ハイドロゲルスキャフォールド又は構造）
本明細書中に記載された印刷可能組成物（ハイドロゲルスキャフォールド又は構造）は、器官又は器官の一部を模倣又は複製する３次元物体に形成することができる。例えば、いくつかの実施態様では、本明細書中に記載された印刷可能組成物は、例えば３Ｄ印刷技術を用いることにより、肺のアーキテクチャを模倣又は複製する構造に形成される。印刷可能組成物は、細胞の接着及び成長のためのスキャフォールドを形成し、その結果、器官の１つ又は２つ以上の所期特性を有する構造、例えば肺のガス交換機能を果たし得る構造をもたらすために、使用することができる。これらの物体はハイドロゲルを含むことができる。器官又は器官の一部は、好ましい実施態様では人間の肺であり得る。

【0032】

いくつかの実施態様では、ハイドロゲル構造の３Ｄ形状は、器官又は器官の断片と実質的に同じ形状、サイズ、及び／又は同じ相対寸法である。ある特定の実施態様では、器官又は器官の断片は、血管、気管、気管支、食道、尿管、尿細管、胆管、腎管（ｒｅｎａｌ ｄｕｃｔ）、胆管、肝管、神経導管（ｎｅｒｖｅ ｃｏｎｄｕｉｔ）、ＣＳＦシャント、肺、腎臓、心臓、肝臓、脾臓、脳、胆嚢、胃、膵臓、膀胱、リンパ管、骨格骨、軟骨、皮膚、腸、筋肉、喉頭、又は咽頭を含む。さらなる実施態様では、血管形状は、肺動脈、腎動脈、冠動脈、末梢動脈、肺静脈、又は腎静脈を含む。ある特定の実施態様では、構造は血液透析グラフトを含む。他の実施態様は、構造が実質的にある場所では、肺葉、肺、肺の気道管、肺血管系、又はこれらの組み合わせの形状を含む。いくつかの実施態様では、補強は、外圧が構造に加えられたときに、構造を通る空気流又は血（又は液体）流を維持することを含む。

【0033】

３次元（３Ｄ）ハイドロゲル構造は、特に限定されることはなく、例えば１種又は２種以上の異なる重合モノマーから成る複合構造であり得る。本発明において使用し得るハイドロゲル材料は、これを製造する方法がそうであるように、当業者に知られている。例えば、Ｃａｌｏ ｅｔ ａｌ．， Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｖｏｌｕｍｅ ６５， Ａｐｒｉｌ ２０１５， Ｐａｇｅｓ ２５２－２６７に記載されたハイドロゲルが使用されてよい。いくつかの実施態様では、ハイドロゲル構造は重合（メト）アクリレート及び／又は（メト）アクリルアミドハイドロゲルを含む。いくつかの実施態様では、構造は、重合ポリ（エチレングリコール）ジ（メト）アクリレート、重合ポリ（エチレングリコール）ジ（メト）アクリルアミド、重合ポリ（エチレングリコール）（メト）アクリレート／（メトアクリルアミド）、ポリ（エチレングリコール）－ブロック－ポリ（ε－カプロラクトン）、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコール、ゼラチン、メチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸の塩、ポリメタクリル酸の塩、ポリ（２－ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリビニルアルコール、ポリ無水物、例えばポリ（メタクリル酸）無水物、ポリ（アクリル酸）無水物、ポリセバシン酸無水物、コラーゲン、ポリ（ヒアルロン酸）、ヒアルロン酸含有ポリマー、及びコポリマー、ポリペプチド、デキストラン、デキストランスルフェート、キトサン、キチン、アガロースゲル、フィブリンゲル、大豆由来ハイドロゲル、アルギネート系ハイドロゲル、ポリ（ナトリウムアルギネート）、ヒドロキシプロピルアクリレート（ＨＰＡ）、リチウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＬＡＰ）、及びこれらの組み合わせ、を含むポリマーを含む。いくつかの実施態様では、ハイドロゲルポリマーのＭ_ｗは、約４００Ｄａ、５００Ｄａ、６００Ｄａ、７００Ｄａ、８００Ｄａ、９００Ｄａ、１０００Ｄａ、１１００Ｄａ、１２００Ｄａ、１３００Ｄａ、１４００Ｄａ、１５００Ｄａ、１６００Ｄａ、１７００Ｄａ、１８００Ｄａ、１９００Ｄａ、２０００Ｄａ、２１００Ｄａ、２２００Ｄａ、２３００Ｄａ、２４００Ｄａ、２５００Ｄａ、２６００Ｄａ、２７００Ｄａ、２８００Ｄａ、２９００Ｄａ、３０００Ｄａ、３１００Ｄａ、３２００Ｄａ、３３００Ｄａ、３４００Ｄａ、３５００Ｄａ、３６００Ｄａ、３７００Ｄａ、３８００Ｄａ、３９００Ｄａ、４０００Ｄａ、４１００Ｄａ、４２００Ｄａ、４３００Ｄａ、４４００Ｄａ、４５００Ｄａ、４６００Ｄａ、４７００Ｄａ、４８００Ｄａ、４９００Ｄａ、５０００Ｄａ、５１００Ｄａ、５２００Ｄａ、５３００Ｄａ、５４００Ｄａ、５５００Ｄａ、５６００Ｄａ、５７００Ｄａ、５８００Ｄａ、５９００Ｄａ、６０００Ｄａ、６１００Ｄａ、６２００Ｄａ、６３００Ｄａ、６４００Ｄａ、６５００Ｄａ、７０００Ｄａ、７５００Ｄａ、８０００Ｄａ、８５００Ｄａ、９０００Ｄａ、９５００Ｄａ、１００００Ｄａ、１５０００Ｄａ、又は２００００Ｄａである。

【0034】

いくつかの実施態様では、ハイドロゲルは架橋ポリマーを含む。いくつかの実施態様では、ポリマーは、ポリマー中の架橋可能部分のパーセンテージを基準として、約０％～約１０％、約１０％～約２０％、約２０％～約３０％、約３０％～約４０％、約４０％～約５０％、約５０％～約６０％、約６０％～約７０％、約７０％～約８０％、約８０％～約９０％、又は約９０％～約１００％架橋されている。架橋可能部分は、例えば（メト）アクリレート基を含んでよい。

【0035】

硬化性インクは特に限定されない。いくつかの実施態様では、インクは、組成が３次元（３Ｄ）ハイドロゲル構造において使用されるモノマーと同じ又は同様である。いくつかの実施態様では、硬化性インクは光硬化性インク、例えばＵＶスペクトル範囲１００～４００ｎｍにおいて光硬化され得るインクである。考えられるインクは、１００～４００ｎｍで反応し光を吸収する光開始剤及び／又は色素を含有する組み合わせを含む。光開始剤は例えばベンゾフェノン、フェニルビス（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＢＡＰＯ）、２－ヒドロキシ－２－メチル－１－フェニル－プロパン－１－オン、２－ヒドロキシ－４’－（２－ヒドロキシエトキシ）－２－メチルプロピオフェノン）、２，２’－アゾビス［２－メチル－ｎ－（２－ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド、リチウムフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィネート（ＬＡＰ）、ナトリウムフェニル－２，４，６－トリメチルベンゾイルホスフィネート（ＮＡＰ）、及びエチル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィネート、を含んでよい。

【0036】

３Ｄ印刷技術の中でも効率的な技術は、デジタル光プロセス（ｄｉｇｉｔａｌ ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｃｅｓｓ：ＤＬＰ）法又はステレオリソグラフィ（ＳＬＡ）である。ＤＬＰ法又はＳＬＡ法を用いる３Ｄプリンタ内では、インク材料は容器上に層形成され、又はシート上に広げられ、そしてインクの所定の領域又は表面が紫外－可視（ＵＶ／Ｖｉｓ）光に暴露される。この光はデジタルマイクロ－ミラーデバイス又は回転ミラーによって制御される。ＤＬＰ法において、さらなる部分が繰り返し又は連続的に置かれ、そして所期の３Ｄ物品が形成されるまで、それぞれの層が硬化される。ＳＬＡ法は、インクが放射ビームラインによって凝固させられる点でＤＬＰ法とは異なる。Ｍｉｃｈａｅｌ Ｄｅｇｎａｎ， Ｄｅｃ ２０１７， Ｃａｖｅｎｄｉｓｈ Ｓｑｕａｒｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ， ＬＬＣ，による３Ｄ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓにおいて他の３Ｄ印刷法を見出すことができる。前記文献は参照することにより本明細書中に援用することができる。

【0037】

印刷中、ハイドロゲル物体は、印刷時間全体にわたって液体中に浸漬されてよい。このような浸漬は、脱水を防止し、浮力を提供することができる。ハイドロゲルを印刷時間全体を通して浸漬させておくために、大きな体積のインクが必要とされる。大量のインクをコスト効率的に製造することは難関であり得る。本明細書中に開示される二相印刷のためのシステム及び方法は、大型の物体の印刷を成功させるためのインクの量を８０％も低減することができる。図１は、青色の非混和性液体と、黄色のインクとを用いた相印刷プロセス設定の実施態様を示す図である。

【0038】

図２は、開示の一実施態様を示している。図２（ａ）は、インクの一例の組成を示す図である。インクは８５％超のＤＩ水を含み、これによりインクは、疎水性液体、例えば鉱物油と非混和性にされる。図２（ｂ）は、第２相としての鉱物油中で印刷された、印刷済み物体の画像を示している。これとは異なり、図２（ｃ）は、インク外部で印刷され、結果として破壊したハイドロゲルを示している。図２（ｄ）は、一相及び二相印刷に使用されるインクの量を示す図であり、インク消費量の８０％超の節約を示している。

【0039】

下記実施例は、当業者に対して例示し説明するために、本開示のいくつかの実施例の具体的な態様を記述するものである。実施例は本開示のいくつかの実施態様を理解し実施する上で有用な具体的な方法を提供するにすぎないため、実施例は本開示を限定するものと解釈されるべきではない。

【0040】

実施例１
図３は、一相又は二相印刷によって形成されたドッグボーン形状の試料の機械特性を示している。グラフは、３種の異なる試料のモジュラス、応力、及び歪みを示す。第１試料は、一相印刷を用いた、コラーゲンなしの印刷済みインク（対照）を示す。第２試料は、一相印刷を用いた、コラーゲンを有する印刷済みインク（ＡＣ４２）を示す。第３試料は、第２相のために鉱物油（ＡＣ４２鉱物油）を利用する二相印刷を用いた、コラーゲンを有するインクを示す。印刷済みのドッグボーン構造を使用して、インク、及び鉱物油で覆われたインクを満たされたバット内部で印刷された試料間で、引張試験材料特性の分析を完成させた。一軸引張試験を用いて、破壊応力、破壊歪み、及び引張モジュラスのような機械特性を測定した。ある特定の暴露時間及びプリンタの出力を含むある特定の印刷特性に関して、対照試料を試験した。図３に示された寸法でドッグボーンを印刷した。ドッグボーンをＩｎｓｔｒｏｎ機械に接続することにより、引張材料特性を測定した。図３から判るように、鉱物油とより少量のインクとを使用して形成されたドッグボーンのモジュラス、応力、及び歪みは、インク単独の容器から形成されたドッグボーンと比較すると、許容し得るモジュラス、応力、及び歪みを有した。

【0041】

実施例２
図４Ａ及びＢに示されているように、インクをバット内へ注ぎ込み、そして鉱物油をバットに添加した。印刷を行った後、図４Ｃ及びＤに示されているように、物体を移した。印刷済み物体の画像を図Ｅに示す。

【0042】

デジタル光投影（ＤＬＰ）３ｄ印刷システムに、平らな印刷プラットフォームを据え付けた。ＰＥＧＤＡ、ＬＡＰ、及びＵＶ３８６Ａ（登録商標）（ＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐ．によって生産されたＵＶ色素）を含む６００ｍｌの５０４Ｎを含むインクを生成した。図４Ａは３－Ｄプリンタの設定を示している。プリンタが降下した後、１００ｍｌ／ｍｉｎの鉱物油をインクの上部に添加した。図４Ｂは、インクと鉱物油との界面のクローズアップを示す。

【0043】

印刷中、層１００μｍ当たり３５秒の印刷時間を用いて、１０の部分から成る基底部を印刷した。層２０μｍ当たり７秒の速度で、本体を印刷した。１．８～２．７ｍＷ／ｃｍ^２又は２．０～２．５ｍＷ／ｃｍ^２又は２．１～２．３ｍＷ／ｃｍ^２、例えば２．２２ｍＷ／ｃｍ^２で、２００～４００ワット又は２５０～３５０ワット又は２７５～３２５ワット、例えば３００ＷのＬＥＤを使用して、光硬化を完成させた。

【0044】

モデルが印刷されるのに伴って、印刷済みモデルはインクを通って、そして鉱物油内へ立ち上がった。図４Ｃは、３－Ｄ印刷インクから形成された、印刷に成功した物体を示している。図４Ｄは、３－Ｄ印刷後に残された少量のインクのクローズアップである。図４Ｅは、鉱物油中で被覆された、３－Ｄ印刷後の完成済み物体を示す。

【0045】

実施例３
図５は、ＰＥＧＤＡ、ＬＡＰ、及びＵＶ色素を含むインクを使用して印刷された、３Ｄ印刷済みの通気フィッシャーボトル（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ Ｆｉｓｃｈｅｒ ｂｏｔｔｌｅ）モデルを示す。プリンタが降下した後、５０ｍｌ／ｍｉｎの鉱物油をインクの上部に添加した。

【0046】

印刷中、層１００μｍ当たり２５秒の印刷時間を用いて、１０の部分から成る基底部を印刷した。層５０μｍ当たり４秒の速度で、本体を印刷した。２．５～４．５ｍＷ／ｃｍ^２又は３．０～４．０ｍＷ／ｃｍ^２又は３．２５～３．７５ｍＷ／ｃｍ^２、例えば３．５ｍＷ／ｃｍ^２で、３００～６００ワット又は３５０～５５０ワット又は４００～５００ワット又は４２５～４７５ワット、例えば４５０ＷのＬＥＤを使用して、光硬化を完成させた。

【0047】

図５Ａは、フィッシャーボトル構造のモデルを示す。図５Ｂは、インクと油との２つの相における、大型バットＤＬＰプリンタ内での印刷中のフィッシャーボトル構造を示す。

【0048】

実施例４
実施例４は、葉様モデル「物体３」の大型ハイドロゲル構造を印刷することを示す。Ｇ３～Ｇ４接合部の立方切り欠きを、図６Ａに示されているようにモデル化した。主入口の直径はほぼ４００μｍであった。主出口の直径はほぼ３５０μｍであった。血管網の直径はほぼ２００μｍであった。立方体の寸法は３立方ｃｍであった。

【0049】

３Ｄ印刷のためには、ＤＬＰプリンタを使用した。望ましくない反応を回避するために、プラスチック・ビルドプラットフォームを使用した。３Ｄ印刷の前に、３００ｎｍ厚のチタン層をプラスチック・ビルドプラットフォーム上へスパッタリング被覆した。チタン層をシランで被覆した。

【0050】

ＰＥＧＤＡ、ＬＡＰ、及びＵＶ色素を含むインクを生成した。インクを容器内へ装入した。図６Ｂに示された容器は、黒色の浴と、青色のガスケットと、ＡＦ２４００シート（図示せず）と、クロム金属クランプとから成った。インクと金属容器との接触がインクの着色をもたらすことが見出された。色素と金属容器との接触を防止するために、図６Ｂに示された容器の黒色表面にＰＤＭＳ層を添加した。ＰＤＭＳは、Ｓｙｌｇａｒｄ １８４ ＰＤＭＳベースを硬化剤と１０：１の比で混合し、２分間にわたってスピード混合し、次いでＰＤＭＳ混合物が部分的に硬化されてより高粘度になるまで、８０℃で３０分間にわたって混合物を部分的に硬化することによって調製した。ほぼ３０グラムのＰＤＭＳを図４の容器の黒色表面に被着した。容器を使用前に３～４時間にわたって８０℃で硬化した。

【0051】

ビルド層厚２０μｍで、２５０ワットのＤＬＰプリンタを使用して、立方体を３－Ｄ印刷した。いくつかの実施態様では、インク製剤が印刷前に容器に添加されてよく、そして３－Ｄ印刷されるのに伴って葉を覆うために非混和性液体、例えば油又はアルコールが添加されてもよい。葉を沈めておくために、必要に応じてさらなる非混和性液体が添加されてよい。成形された３－Ｄ立方体の一例が、図６Ｃの写真に示されている。

【0052】

３Ｄ印刷のために、ＮｅｘｔＤｅｎｔプリンタを使用した。望ましくない反応を回避するために、プラスチック・ビルドプラットフォームを使用した。３Ｄ印刷の前に、３００ｎｍ厚のチタン層をプラスチック・ビルドプラットフォーム上へスパッタリング被覆した。印刷プラットフォームに対するハイドロゲルの接着を改善するために、チタン層をシランメタクリレートで被覆した。

【0053】

１％のＬＡＰ、及び０．１％のＵＶ３８６Ａ（登録商標）色素（ＱＣＲ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ Ｃｏｒｐ．によって生産されたＵＶ色素）と組み合わされた５０３Ｎからインクを生成した。インクを容器内へ装入した。図６Ｂに示された容器は、黒色の浴と、青色のガスケットと、ＡＦ２４００シート（図示せず）と、クロム金属クランプとから成った。インクと金属容器との接触がインクの着色をもたらすことが見出された。色素と金属容器との接触を防止するために、図６Ｂに示された容器の黒色表面にＰＤＭＳ層を添加した。ＰＤＭＳは、Ｓｙｌｇａｒｄ １８４ ＰＤＭＳベースを硬化剤と１０：１の比で混合し、２分間にわたってスピード混合し、次いでＰＤＭＳ混合物が部分的に硬化されてより高粘度になるまで、８０℃で３０分間にわたって混合物を部分的に硬化することによって調製した。ほぼ３０グラムのＰＤＭＳを図４の容器の黒色表面に被着した。容器を使用前に３～４時間にわたって８０℃で硬化した。

【0054】

ビルド層厚２０μｍで、２５０照射ｍＷのＤＬＰプリンタを使用して、ローブ構造を３－Ｄ印刷した［上記のものが、葉構造並びに立方構造にとって正確であることも確認されたい］。

【0055】

いくつかの実施態様では、インク製剤が印刷前に容器に添加されてよく、そして３－Ｄ印刷されるのに伴って葉を覆うために非混和性液体、例えば油又はアルコールが添加されてもよい。葉を沈めておくために、必要に応じてさらなる非混和性液体が添加されてよい。成形された３－Ｄ立方体の一例が、図６Ｃの写真に示されている。

【0056】

図７Ｂに示されているように、成形された葉構造から、ｍｉｃｒｏＣｔ画像を撮影した。

【0057】

本明細書中に使用されるように、単数形の用語「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形の用語は、文脈が明確に他の意味を示すのでない限り複数形を含むことがだる。したがって、例えば物体に言及するときには、これは文脈が明確に他の意味を示すのでない限り、複数の物体を含むことがある。

【0058】

本明細書中に使用されるように、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」及び「約（ａｂｏｕｔ）」という用語は、小さなばらつきを記述し考慮に入れるために使用される。事由又は状況との関連において使用される場合、これらの用語は、事由又は状況が正確に発生する事例、並びに事例又は状況が極めて近似して発生する事例を意味することができる。数値との関連において使用されるときには、これらの用語は、その数値の±１０％以下、例えば±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、又は±０．０５％以下のばらつき範囲を意味することができる。第２数値と「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」又は「およそ（ａｂｏｕｔ）」同じ第１数値に言及するときには、これらの用語は、第１数値が第２数値の±１０％以下、例えば±５％以下、±４％以下、±３％以下、±２％以下、±１％以下、±０．５％以下、±０．１％以下、±０．０５％以下の変動範囲内にあることを意味し得る。

【0059】

加えて、量、比、及び他の数値が範囲形式で本明細書中に定義されることがある。言うまでもなく、このような範囲形式は便宜上、そして簡潔にするために使用され、範囲の限界として明示的に指定された数値を含むように、しかしまた、あたかもそれぞれの数値及び部分範囲が明示的に指定されているかのように、その範囲内に包含されるすべての個々の数値又は部分範囲をも含むように、理解されるべきである。例えば、約１～約２００の範囲における比は、約１及び約２００の明示された限界を含むように、しかしまた個々の比、例えば約２、約３、及び約４、及び部分範囲、例えば約１０～約５０、約２０～約１００などをも含むように理解されるべきである。

【0060】

開示をその特定の実施態様を参照しながら説明してきたが、当業者には言うまでもないことであるが、添付の請求項によって定義された開示の真の思想及び範囲を逸脱することなしに、種々の変更を加え同等のものを置換することができる。加えて、具体的な状態、材料、物質の組成、方法、操作を開示の目的、思想及び範囲に適合させるように、数多くの変更を加えてもよい。すべてのこのような変更は、添付の請求項の範囲内に含まれるように意図される。具体的には、ある特定の方法が特定の順序で実施される特定の操作に関連して記載されてはいるものの、言うまでもなく、これらの操作は組み合わせ、さらに分割し、又は再順序付けすることにより、開示の教示内容を逸脱することなしに、同等の方法を形成することができる。したがって、具体的に本明細書中で示されるのではない限り、操作の順序及びグループ分けは開示内容を限定するものではない。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【国際調査報告】