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这款3D打印机生产活癌细胞,因此科学家可以在真实物品上测试药物

Inventia rastrum是Fast Company德赢提款 2020年世界变化奖奖的赢家,它使用喷墨打印机的技术来创建栩栩如生的人类细胞结构,以便生物学家可以看到药物如何在真实细胞上起作用。

这款3D打印机生产活癌细胞,因此科学家可以在真实物品上测试药物
[照片:Inventia Life Science]

自3D打印发明以来,我们已经看到了从印刷家用小饰品到整个房屋的技术扩大的可能性。但是在实验室中,3D打印已移至另一个级别:“生物打印”,三维生物的印刷。库存生活科学是该技术最前沿的公司之一,使用喷墨印刷原理创建活细胞。潜力令人难以置信,但就目前而言,Inventia一直关注药物应用:用于研究医学药物的印刷细胞。

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Inventia是Rastrum背后的澳大利亚公司,这是实验类别的赢家德赢提款Fast Company的2020年世界改变想法奖- 一个闪亮的粉红色铬盒,打印新的活细胞。该过程的作用是这样的:细胞是从患者中取出的,然后将这些细胞培养并乘以产生的供应“Bio-Inks。”然后将它们放入墨盒中,然后装入打印头,这是打印机来回飞行的一部分。印刷头上的喷嘴芽的微小液滴的生物墨水在组织培养板上。逐层,这些迅速的液滴构建了新的细胞培养模型。产生细胞后,它们可以孵育并用于各种药物测试。

[照片:Inventia Life Science]
该产品并不总是那么先进。该公司的联合创始人和CTO说,2015年的原型“被命名为Frankenstein”。奥马洪尼的联合创始人巴西工程师朱利奥·里贝罗(Julio Ribeiro)在完成新南威尔士大学的医学博士学位时提出了这个想法。2011年,他遇到了正在开发高速喷墨打印机的机械工程师O’Mahony。奥马洪尼说,现任首席执行官Ribeiro“有一个疯狂的想法,是为细胞生物学家提供专门用于医学研究的3D生物生产商的想法,以加速其药物研究。2012年,两人开始与UNSW合作,这有助于开发生物材料和墨水。

他们还与UNSW的儿童癌症研究所在悉尼,这就是药品应用的实现方式。研究人员可以以相同的形式和结构在病人的体内打印3D癌细胞,并在这些细胞上测试药物。Ribeiro说:“我们正在做的是为科学家建立癌症模型。”“我们正在建造代表他们正在研究的癌症的组织。

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经过applying a cancer drug to the printed cancer cells, it can test the drug much more thoroughly than in previous 2D-printed cells, which weren’t good models of what actually occurs in the human body (“because you don’t have any plastic surfaces in your body, hopefully,” O’Mahony jokes). The basic nature of the 2D model could have been giving false impressions of the drug effectiveness. That, in turn, would end up wasting millions of dollars for pharmaceutical companies if they don’t work further down the line—not to mention wasting the time of cancer patients who urgently need the right treatments.

喷墨过程也不同于更常见的挤出过程,在这种过程中,生物材料从糊状物质中的喷嘴挤出并分层。这对于其主要应用至关重要:组织工程需要更换的人。Inventia联合创始人说,这比他们希望Rastrum能够做到的事情要慢,更精确。该技术更快:八个喷嘴每秒都可以弹出300至1,000滴,即使打印头一直在来回飞行和射击,这些液滴也可以精确地降落。当这八个喷嘴发射墨水时,它们正在创建新的生物材料,就像颜色结合在纸张打印机上以创建新颜色一样。

最终,Inventia确实希望能够设计替换组织和器官。那是“生物打印的圣杯”,对奥马洪尼说。他们认为,由于精确,速度和规模,他们的方法最终将是组织工程的最终关键。Ribeiro说:“我们将在未来建立组织的基础上更加复杂,您可以通过挤出来做到这一点。”

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[照片:Inventia Life Science]

但是目前,药物发现是学习和改进打印机的理想应用。Inventia曾与墨尔本一家著名设施的Peter MacCallum Cancer Center合作,该中心一直提供改进机器和开发新应用的方法。“打印机可以在不到六个小时内生产1,000个三维细胞模型,”中心的新闻稿,“使用当前的手动技术将需要超过50个小时的任务。”

Inventia团队还印刷了心脏细胞,肾细胞和神经细胞,并与全国认可的烧伤外科医生合作,以帮助研究打印替代皮肤细胞。最近,在冠状病毒危机中,他们希望开发肺组织模型,最终的目的是科学家可以大量种植病毒和肺细胞,并感染肺部细胞以清楚地了解该疾病的工作原理。然后,他们可以在发育时将病毒暴露于药物中,作为一种有效的测试手段。“迫切需要多细胞的体外微作用,以便理解和评估针对该病毒的治疗方法并抵御这种全球大流行,” Inventia的主要科学家之一Martin Engel在一份新闻稿中说。

在冠状病毒之前,该公司计划在那里的医学研究人员产生了兴趣后,计划扩展到美国和欧洲。同时,他们专注于将台式机,独立的机器转换为“吞吐量”版本,用于某些专门从事较大尺度的药物筛查的设施。下一代的rastrum将是工厂线的一部分,机器人将纸盘从车站移动到车站。

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Ribeiro说:“这只是医学研究新革命的开始。”“我们只是在刮擦这项技术可以做的事情。”

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