13.04.2022 - Osaka University

Osaka University, Shimadzu und SIGMAXYZ arbeiten gemeinsam an 3D-Bioprinting-Technologie

Beschleunigung der technologischen Entwicklung zur Lösung sozialer Probleme wie Umwelt, Ernährung und Gesundheit

Die National University Corporation der Universität Osaka, die Shimadzu Corporation und SIGMAXYZ Inc. haben eine Vereinbarung zur Zusammenarbeit bei der "sozialen Umsetzung der 3D-Biodrucktechnologie" unterzeichnet. Zuvor hatten die Universität Osaka und die Shimadzu Corporation eine gemeinsame Forschungsvereinbarung über die Entwicklung automatisierter Produktionsanlagen für maßgeschneidertes Zuchtfleisch mittels 3D-Bioprinting unterzeichnet.

Durch diese Zusammenarbeit zwischen der Universität Osaka, die die 3D-Biodrucktechnologie erforscht, der Shimadzu Corporation, die sich mit Analyse- und Messinstrumenten einschließlich automatisierter Vorbehandlungssysteme befasst, und SIGMAXYZ, das Stärken in der Beratung und im Aufbau von Ökosystemen im Bereich der Lebensmitteltechnologie hat, werden die drei Parteien zusammenarbeiten, um ein neues Ökosystem der Lebensmitteltechnologie zu entwickeln, das die Entwicklung neuer Lebensmittelprodukte und -dienstleistungen ermöglicht, die für die Verbraucher von Nutzen sind. Mit diesen Aktivitäten wollen die drei Parteien zur Lösung von Umwelt- und Lebensmittelproblemen, zur Verbesserung der Gesundheit der Menschen, zur Arzneimittelforschung und zur Weiterentwicklung der Medizin beitragen.

Entwicklung einer automatisierten Produktionsanlage für maßgeschneidertes Zuchtfleisch mit Hilfe des 3D-Bioprinting

Diese 3D-Bioprinting-Technologie wurde von Professor Michiya Matsusaki von der Graduate School of Engineering der Universität Osaka entwickelt, um Muskelgewebestrukturen zu erzeugen. Es wird erwartet, dass diese Technologie in den Bereichen Lebensmittel, regenerative Medizin und Arzneimittelforschung eingesetzt werden kann, einschließlich "kultiviertem Fleisch mit kontrollierter Anordnung von Muskeln, Fett und Blutgefäßen" und "Modellen von Sportorganen und inneren Organen unter Verwendung menschlicher Zellen".

Die meisten der bisher vorgestellten Fleischkulturen haben eine zerkleinerte Struktur, die nur aus Muskelzellen besteht, was die Nachbildung komplexer Strukturen erschwert. Um dieses Problem zu lösen, haben Matsusaki und seine Mitarbeiter eine 3D-Bioprinting-Technologie entwickelt, bei der mittels 3D-Druck verschiedene faserige Gewebe (Muskel, Fett und Blutgefäße) hergestellt und zu einem Bündel zusammengefügt werden. Mit dieser Technologie ist es nicht nur möglich, das schöne "Sashi" des Wagyu-Rinds zu reproduzieren, sondern auch die Fett- und Muskelbestandteile feinfühlig anzupassen. Die Universität Osaka und Shimadzu werden gemeinsam Geräte entwickeln, um die Produktion von gezüchtetem Fleisch mit dieser Technologie zu automatisieren.

Zusammenarbeit bei der sozialen Umsetzung der 3D-Bioprinting-Technologie

Darüber hinaus werden die drei Parteien bei der Förderung der folgenden Aktivitäten zusammenarbeiten:

  1. Gemeinsame Forschung mit anderen Unternehmen, um die Entwicklung der 3D-Bioprinting-Technologie zu fördern.
  2. Zusammenarbeit mit Unternehmen und Organisationen mit peripheren Technologien und Know-how.
  3. Zusammenarbeit mit Unternehmen und Organisationen in der Fleischlieferkette.
  4. Verbreitung von Informationen über die 3D-Bioprinting-Technologie in der Gesellschaft.

Bei der Förderung der einzelnen Aktivitäten wird jede der drei Parteien die folgenden Aufgaben übernehmen:

Die Universität Osaka wird ihre Bemühungen zur Entwicklung von Tissue-Engineering-Technologien, einschließlich des 3D-Bioprinting, fortsetzen. Die von Matsusaki entwickelte 3D-Bioprinting-Technologie ist eine einzigartige Technik zur Konstruktion von Muskeln und motorischen Einheiten in vitro durch Bündelung von Muskel-, Fett- und Blutgefäßfasern, aber es ist schwierig, komplexere Gewebe- und Organstrukturen zu reproduzieren. Auch wenn es jetzt teilweise möglich ist, Kulturmedien und Medikamente extern über Blutgefäße zuzuführen, ist es schwierig, große Organmodelle über lange Zeiträume zu erhalten, was weltweit immer noch eine große Herausforderung darstellt. Daher werden wir uns auf der Grundlage unseres Wissens über Tissue Engineering und 3D-Bioprinting auf die Entwicklung der Basistechnologien konzentrieren, um neue "Rekonstruktionen komplexer Gewebe-/Organstrukturen" und "Langzeitkulturen von Organmodellen durch Zirkulation von Nährstoffen und Sauerstoff über Blutgefäße" zu realisieren.

Shimadzu hat eine umfangreiche Auswahl an Analyse- und Messinstrumenten und -technologien für eine Vielzahl von Branchen bereitgestellt. Shimadzu hat nicht nur seine Geräte, sondern auch die Software und die Datenbanken verbessert, die in jedem Prozess benötigt werden, von der Forschungs- und Entwicklungsphase bis zur Qualitätskontrolle, um die Sicherheit zu gewährleisten. Wir forschen auch gemeinsam mit der National Agriculture and Food Research Organization an der Analyse der funktionellen Bestandteile von Agrarprodukten. In den letzten Jahren haben wir uns auch auf die Entwicklung von Geräten und Technologien zur Automatisierung und Rationalisierung des Zellkulturprozesses durch KI und Robotertechnologie konzentriert. Wir werden diese Technologien, Produkte und Kenntnisse nutzen, um ein automatisiertes Produktionsgerät für kultiviertes Fleisch unter Verwendung der 3D-Bioprinting-Technologie zu entwickeln.

Die Rolle von Shimadzu im Rahmen dieser Zusammenarbeit besteht darin, "die Produktion von kultiviertem Fleisch mithilfe der 3D-Biodrucktechnologie zu automatisieren" und "Analyse- und Messtechnologie für die Entwicklung von kultiviertem Fleisch bereitzustellen". Bei ersterem handelt es sich um die Entwicklung spezieller Geräte zur Automatisierung des Prozesses der Bündelung von Muskel-, Fett- und Blutgefäßfasern, die mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie zu einer steakähnlichen Struktur verarbeitet werden, während es sich bei letzterem um die Entwicklung von Lösungen zur Analyse nicht nur von Aspekten der "Schmackhaftigkeit" wie Geschmack, Textur, Aroma und Bissfestigkeit, sondern auch von "Funktionalität" wie dem Nährstoffgehalt handelt. Das Unternehmen möchte die 3D-Bioprinting-Technologie auch in den Bereichen regenerative Medizin und Arzneimittelforschung einsetzen, indem es beispielsweise eine Produktionstechnologie für kultiviertes Fleisch entwickelt, die die 3D-Bioprinting-Technologie zur Herstellung menschlicher Organmodelle nutzt und damit Tierversuche ersetzt. Dies wird die Erforschung seltener Krankheiten und die Anwendung in der personalisierten Medizin ermöglichen. Auf diese Weise wird Shimadzu nicht nur kultiviertes Fleisch als Nahrungsquelle erforschen, sondern auch sein Potenzial in der Medizin und der Arzneimittelforschung.

SIGMAXYZ wird als Programmmanagementbüro für die soziale Umsetzung der 3D-Biodrucktechnologie dienen und dabei seine fortschrittlichen Fähigkeiten im Bereich des Programmmanagements nutzen, die es durch sein Beratungsgeschäft und sein Netzwerk von Partnerschaften mit verschiedenen Unternehmen, darunter auch solchen aus dem Bereich der Lebensmitteltechnologie, erworben hat. Seine Rolle als Aggregator wird darin bestehen, Richtlinien für jedes Thema der Technologieanwendung zu formulieren, sich mit Unternehmen und Organisationen zu koordinieren, die über periphere Technologien und Know-how verfügen, die für jedes Thema erforderlich sein könnten, und die Schaffung von Rahmenbedingungen, Fortschrittsmanagement und Problemmanagement für jede Initiative zu fördern und so zu dieser Zusammenarbeit beizutragen.

Die 3D-Biodrucktechnologie kann zur Lösung von Lebensmittel- und Umweltproblemen beitragen, indem tierische Zellen zur Herstellung von kultiviertem Fleisch verwendet werden. Sie hat auch ein großes Potenzial zur Lösung gesellschaftlicher Probleme wie der regenerativen Medizin und der Entdeckung von Medikamenten durch die Verwendung menschlicher Zellen. Die Universität Osaka, die Shimadzu Corporation und SIGMAXYZ werden die Umsetzung dieser Technologie in der Gesellschaft beschleunigen, indem sie sie gemeinsam mit verschiedenen Unternehmen nutzen und sich für die Schaffung einer wohlhabenderen Zukunft einsetzen.

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