3Dバイオプリンティング市場

市場概況

世界の3Dバイオプリンティング市場規模は、2022年に15億米ドルと評価されました。予測期間（2023～2031年）中に15.5%のCAGRで成長し、 2031年までに63.3億米ドルに達すると推定されています。

3 次元 (3D) バイオプリンティングは、細胞、成長因子、生体材料を組み合わせて、組織の自然な特性を模倣した生体医療部品を製造するために使用されます。3D バイオプリンティングは、生きた細胞で構成されるバイオインクと生体材料および構造的足場を表面に堆積させて 3D 構造を生成するプロセスです。

医療用画像診断装置と組み合わせて使用すると、患者の組織の生体模倣物理モデルを構築できます。3D バイオプリンティングでは通常、レイヤーごとのプロセスを使用して材料を堆積し、組織のような構造を作成します。この構造は、後で医療および組織工学の分野で使用されます。バイオプリンティングは多くの生体材料をカバーしており、薬物をテストするための組織や臓器の印刷に使用できます。さらに、3D バイオプリンティングでは、関節や靭帯の再建に使用できる足場を印刷できるようになりました。心不全や腎不全などの慢性疾患の発生率の上昇、高齢者人口の増加、臓器提供者の数の制限により、効果的な 3D バイオプリンティングの必要性が高まっています。ヘルスケア業界の技術進歩と研究開発活動への投資の増加は、市場の成長に弾みをつけています。

市場動向

世界の3Dバイオプリンティング市場の推進要因

製薬業界での使用

3D バイオプリンティング製品とテクノロジーを新薬の発見と開発プロセスに取り入れる製薬会社が増えています。3D バイオプリンティング法によって、製薬会社は従来の方法よりも安全かつ低コストで薬をテストできます。従来の新薬発見プロセスは完了までに 3 ～ 6 年かかりますが、3D バイオプリンティング プロセスでは、数時間で薬をテストできます。また、3D バイオプリント組織を使用すると、R&D チームは前臨床試験や開発初期段階で新薬をテストできます。3D バイオプリンティングの利点には、動物実験の削減、生産性の向上、新薬発見手順の短縮などがあります。

技術開発

3Dバイオプリンティング市場は、ヘルスケアおよび製薬業界における画期的な開発により、飛躍的な成長が見込まれています。3Dバイオプリンティングは、直接書き込み、フォトリソグラフィー、マイクロスタンピング、押し出し、レーザー書き込み、ステレオリソグラフィー、エレクトロプリンティング、マイクロ流体工学、インクジェット堆積など、さまざまな生物学的応用処理および組み立て方法で構成される活発な研究分野です。さらに、いくつかの企業は革新的な製品を開発するために研究開発活動に多額の投資を行っています。科学研究所および研究会社であるOrganovoは、3Dバイオプリンティングの最前線に立っています。最近、Institute for Technology Inspired Regenerative Medicineは、カナダの企業であるAspect Biosystemsと協力し、再生医療に3Dプリンティングを使用しました。高性能組織モデルの需要の高まりと、移植や組織生成などの再生療法の広範な使用が、市場の成長を牽引しています。

世界の3Dバイオプリンティング市場の制約

熟練した専門家の不足

3D バイオプリンティングは、ヘルスケア分野の新興分野です。継続的な技術進歩により、この分野では有能な専門家の需要が高まっています。3D バイオプリンティング技術を効率的に使用するには、継続的なプロセス監視が不可欠です。制御されていないプロセス変数 (バッチとマシンの違いなど) と材料の違いにより、プロセスの一貫性はプラットフォームによって異なります。これらの技術と手順には、3D バイオプリンターを理解して効率的に操作できる訓練を受けた専門家の専門知識が必要です。3D 印刷されたオブジェクトの設計は、印刷プロセス自体よりも困難です。同様に、3D 印刷されたモデルは複雑な形状をしており、高収縮の材料で印刷するには技術的な支援が必要です。したがって、印刷エラーや失敗を防ぐために、熟練した専門家がこれらのタスクを実行する必要があります。さらに、複数の技術の使用は、3D バイオプリンティング業界にとって最大の障害となっています。これにより、3D バイオプリンティング手順中に操作を管理し、問題をトラブルシューティングするための高度なスキルを持つ人員の需要が高まっています。

世界の3Dバイオプリンティング市場の機会

臓器移植における潜在的利用

3Dバイオプリンティングは、医師が骨折した骨を交換したり、移植用の新しい臓器を生成したりできるため、医療分野で有望な機会を秘めています。また、患者の失われた手足の代わりとして使用できる義肢の印刷も可能になります。さらに、3Dバイオプリンティングプロセスでは、ドナーが必要で時間もかかる従来の方法よりも、臓器や組織をより迅速に開発できます。臓器の需要とドナーの数に大きな差があるため、臓器移植の順番待ちリストは日々伸びています。この問題に対処するため、科学者は合成臓器を開発しています。しかし、研究者が作成した臓器はまだ人間への移植には適していません。これらの満たされていない市場の需要が、3Dプリント移植臓器の作成研究を刺激しました。

分析

技術に基づいて、市場は磁気浮上、インクジェットベース、シリンジベース、レーザーベースに分類されます。

インクジェットベースのセグメントは、最も高い収益シェアを獲得しました。バイオインクとしてバイオマテリアルを使用して、培養基質上に複雑な生体臓器や組織を印刷することができます。医療分野でインクジェットベースの印刷が広く使用されていることが、このセグメントの拡大を後押ししています。この論文では、組織工学と薬物送達システムに焦点を当て、生体応用技術としてのインクジェット印刷の現在の研究動向について説明します。このセグメントは、需要の増加と信頼性の向上により、予測期間中に大幅に成長すると予想されます。

磁気浮上セグメントは、予測期間中に最も急速な成長を示すと予測されています。一方、注射器ベースのセグメントは最大の市場シェアを占めています。イノベーターによる 3D バイオプリンティング技術の採用の増加が、このセグメントの成長を牽引しています。3D 磁気浮上ベースのバイオプリンターは、速度、機能、精度が向上し、現在の障害の 80% 以上を解決する能力を備えています。これらのバイオプリンターは、血管筋の印刷、毒性スクリーニング、およびヒト細胞の再生に広く使用されています。たとえば、BioAssay は磁気浮上を使用して組織のような構造を開発しました。

用途に基づいて、市場は医療、歯科、バイオセンサー、消費者/個人向け製品テスト、バイオインク、食品および動物製品に分類されます。

医療分野が市場シェアを独占しています。さまざまな慢性疾患の治療に医療用錠剤が広く使用されていることが、3Dバイオプリンティングの市場を牽引しています。さらに、医薬品の需要の高まりと、この技術を使用したバイオ医薬品のコスト効率の高い適用が、この分野を牽引しています。医薬品業界の参加者が増えるにつれて、医療用錠剤の需要も高まっています。世界中で何百万人もの人々が、定期的にカプセルや錠剤を使用しています。そのため、この分野は予測期間中に急速に成長すると予想されています。

組織および臓器生成サブセグメントは、予測期間中に最も速い CAGR で成長すると予想されます。3D バイオプリンティングは、移植可能な臓器や組織のニーズに対応するために、再生医療に広く使用されています。

地域分析

3D バイオプリンティングの市場は、北米、ヨーロッパ、アジア太平洋、LAMEA の 4 つの地域に分かれています。

北米は、著名な市場プレーヤー、堅牢な医療インフラ、高い可処分所得に支えられていることから、3Dバイオプリンティング市場を支配しています。米国とカナダは、この分野で広範な研究活動が行われているため、3Dバイオプリンティング市場の最前線に立っています。2018年10月、米国FDAは、ジョージア工科大学、カーネギーメロン大学、ハーバード大学、ラトガース大学、マサチューセッツ工科大学を含む上位5つのバイオ製造R＆Dセンターに250万ドルの助成金を授与しました。2016年3月、米国を拠点とする製薬会社Aprecia Pharmaceuticalは、バイオプリントされた3D医薬品であるSpritamのFDA承認を取得した世界初の企業となりました。

アジア太平洋地域は、インド、中国、日本、東南アジアで臓器移植を求める対象人口が多いため、予測期間中に最も高いCAGRで成長すると予測されています。3Dプリント技術に関する認識の高まり、外国投資の流入の増加、政府の支援政策が、この地域の市場成長を牽引しています。たとえば、中国は3Dプリントの先進技術を促進するために「Made in China 2025」を立ち上げました。中国工業情報化部は、この業界の商業化のための専用プログラムを発表しました。

ヨーロッパ市場は、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。化粧品会社は、特に2013年以降化粧品の動物実験が禁止されているヨーロッパで、組織や毛包の印刷に3Dバイオプリンティングを広く使用しています。ドイツの3Dバイオプリンティング市場は急速に成長すると予想されています。ドイツでは新しいスタートアップ企業が増えています。さらに、Electro Optical Systems、EnvisionTEC、GeSiM、3D Systems、Incなどの主要企業が存在し、大きな収益を生み出し、その結果、この地域での3Dバイオプリンティング生産が増加しています。

特に怪我をしやすい高齢者人口の増加が、LAMEA 3D バイオプリンティング市場を牽引すると予想されています。さらに、美容整形におけるバイオプリンターの使用増加も、3D バイオプリンティング市場を牽引するでしょう。しかし、ハイテク版 3D バイオプリンティング機器を操作できる熟練した専門家の不足と、機器と材料の高コストが、今後数年間の市場の成長を妨げるでしょう。

最近の動向

• 2021 年 3 月- 世界有数のバイオ コンバージェンス企業である CELLINK は、生体適合性医療機器などのバイオメディカル製造向けの高スループット バイオファブリケーションと高精度 3D バイオプリンティング向けに設計された次世代バイオプリンター、BIO MDXTM シリーズを発表しました。
• 2022年11月- インドのテクノロジー系スタートアップ企業Avay Biosciencesは、人間の組織を印刷できる3Dプリンターを開発しました。「Mito Plus」バイオプリンターのプロトタイプは、バンガロールのインド科学研究所に設置されました。Mito Plusは、IISc研究室のプロトタイプからの意見を取り入れて開発されたバイオ3Dプリンターのアップグレード版です。