光を用いた組織様構造の3Dプリンティング技術を開発(3D printing tissue-like structures with light)

2026-05-21 スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)

スイス連邦工科大学ローザンヌ校(EPFL)の研究チームは、ホログラムを用いてレーザー光を精密制御し、生体組織に近い構造を高速・高精度に3Dプリントする新技術を開発した。従来の積層型3Dプリントとは異なり、体積全体を一括硬化する「ボリューム3Dプリンティング」を採用し、細胞へのダメージを抑えながら短時間で複雑構造を形成できる点が特徴である。研究では、光の分布をホログラムで制御することで、細胞適合性を維持したまま高解像度の組織様構造を作製した。研究チームは、この技術が再生医療やバイオプリンティング分野において、臨床応用可能なスケールでの人工組織製造を実現する重要な前進になると述べている。成果は学術誌「Light: Science & Applications」に関連して紹介されている。

光を用いた組織様構造の3Dプリンティング技術を開発(3D printing tissue-like structures with light)
Holographic projection of a human ear model on a sample vial. 2026 Adrien Buttier/EPFL CC BY SA

<関連情報>

位相光変調器を用いた高効率マルチスケールホログラフィック体積3Dプリンティング High-efficiency multi-scale holographic volumetric 3D printing with a phase light modulator

Maria Isabel Álvarez-Castaño,Riccardo Rizzo,Viola Sgarminato,Ye Pu & Christophe Moser
Light:Science & Applications  Published:19 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-026-02331-4

Abstract

Light-based 3D printing with photocurable resins enables the rapid fabrication of complex structures with high resolution and fidelity. Tomographic Volumetric Additive Manufacturing (TVAM) employs a digital micromirror device (DMD) to project amplitude light patterns into rotating resin volumes, producing 3D geometries through photopolymerization. Typically, the light projection efficiency in such binary amplitude modulator-based systems is below a few percent. Recent advancements introduced phase encoding in TVAM using binary amplitude modulators and the Lee Hologram method, increasing axial control and boosting light efficiency to about 10%. In this work, we present the first 3D printing platform utilizing a phase light modulator (PLM), based on an array of micro-electro-mechanical piston mirrors. Compared to amplitude encoding, phase encoding with the PLM yields a 70-fold increase in laser power efficiency. By coupling this efficient light engine with a speckle reduction method in holographic volumetric additive manufacturing (HoloVAM), we experimentally demonstrate printing 3D objects across different scales from hundreds of micrometers to centimeters and with various materials from acrylate-based resins to soft hydrogels, including cell-laden hydrogels with a concentration of 1 million cells per mL. Micro-CT revealed a ∼30.3μm as the smallest positive feature printed. Moreover, we introduce the use of gelatin Thiol/Norbornene as a material for printing with the Holographic VAM technique, which allows us to print large-scale objects (up to (3×3×4㎝3 within 2 minutes using only a 150 mW laser diode. The PLM opens up new avenues in volumetric AM for holographic techniques using low-cost single-mode laser diodes.

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