新闻中心

新闻  丨 2020.11.10

生物打印的进化:过去,现在与未来

1984年对于科学而言标志性的一年。苹果和戴尔等技术巨头推出了新计算机。Steen Malte Willadsen的成功核移植克隆绵羊。查尔斯·赫尔(Charles Hull)开发了第一种用于逐层印刷树脂的立体光刻方法。那也就是3D生物打印诞生的一年。

生物打印的早期突破

在90年代,3D打印开始包括基于水凝胶的材料的打印。 1996年,Gabor Forgacs博士开始在三维结构的空间支架上进行细胞生长实验。到了千年之交,安东尼·阿塔拉(Anthony Atala)教授和他的团队成功地培育出了世界上第一个人造膀胱,并将其移植到了孩子体内。这种合成器官是在胶原蛋白结构上产生的,并植入了患者自己的膀胱组织细胞。病人仍然活着并且健康。

在2003年ThomasBoland修改了办公室喷墨打印机,使其可以打印生物材料。几年后的2009年,同一位使用空间支架来培养细胞的Forgacs博士创建了3D生物打印机,该3D生物打印机无需使用结构即可打印活细胞。 Organovo的生物打印机打乱了整个行业,因为无需事先使用细胞支架即可直接打印血管等新型组织。这在组织工程领域带来了更多的生物打印突破,并重新利用了更多的活体材料,例如皮肤,软骨,肝和血管组织以及心脏瓣膜。

新的生物印刷机促进创新

在2015年,CELLINK凭借其突破性的通用生物墨水来撼动整个行业,这是市场上第一个商业化的墨水。此外,CELLINK将自己的颠覆性产品与首款价格合理,高质量的设计生物打印机INKREDIBLE相匹配。紧随其后的是,基于气动的生物挤压生物印刷机还利用其他3D打印技术,例如光印刷,立体平版印刷(SLA),激光印刷和全息印刷,为更多种类的生物印刷开辟了道路。

生物打印方面的最新突破继续扩大了生物打印应用的范围。英国成功地培养出用人类细胞打印的眼角膜。以色列也用人类细胞长出了由冠状血管和小室(例如心房和心室)组成的小规模人类心脏。波兰是世界上第一个带有血管的仿生胰腺的发源地。虽然生物打印的组织不是完整的胰腺,但它包含的某些功能完全由胰岛组成,胰岛是器官自身内产生胰岛素和胰高血糖素的小结构。这是糖尿病患者治疗的一大进步,因为患者无法产生自己的胰岛素,只能依靠注射治疗。目前这种3D打印的胰岛正在猪上做测试。

芯片和太空生物打印

还有一种叫做芯片器官(OOC)的东西。它看起来听起来很奇怪。该技术由一个带有微孔的小板组成,这些微孔通过微凹槽或通道连接。更科学的描述是3D微流细胞培养。微流体学是一个在很小的范围内研究流体行为和操纵的领域,通常从微升(10-6)到微微升(10-12)。平台上的每个小井都包含组织细胞。非常细小的器官碎片,例如心脏,肝,肺,肾的一部分。连接它们的培养基通道充满了凝胶并携带细胞。该集合旨在模仿可以在其上测试药物的器官系统或基本生命系统。

如今,科学家们还进入了更为未知的领域,即在国际空间站上的移动微型实验室中在太空中打印器官。为什么要在这么远的地方?空间的失重为人体细胞的三维生长提供了独特的培养条件。在地球上,结构正在逐层打印。在微重力下,无论是在地球上还是在太空中进行测试,细胞都显示出以不受限制的方式在空间上生长以形成复杂结构的能力。人类干细胞正在生长,以分化为身体和软骨组织,以及其他器官组织。在一个为期一个月的国际空间站项目中,科学家们还希望完成类器官的印刷,即较小,较不复杂的器官的试管版本。

生物打印的故事不是线性的。 1984年是该领域发展的开始,并且在每个问题上将继续在几个分支中展开分歧,每个分支都有其有希望的创新应用。这是最后的边界吗?让我们打印未来吧。


下一篇:

返回页表