大健康产业

广义指对人类健康直接和间接产生影响的相关产业,一般指与人类健康相关的主要产业,如医疗、康复、医药、保健品、化妆品、医疗器械等相关产业。目特指保健品、化妆品和家用健康器械产业。

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3D生物打印将成为下一场医学革命

来源:本站原创 2017-08-04 15:11



2017年8月4日 讯 /生物谷BIOON/ --3D细胞打印已被证实在药物开发领域是一项有用的技术,它能减少实验动物身上的负担并能更快更安全地给市场带来新的治疗方案。

3D打印最初是被开发用来快速制造工业部件的,使用的方法是立体光刻和熔融沉积建模。

在打印技术基础上加上“生物”(也就是说,细胞)因素,它就变成一项新的技术:3D 生物打印!

3D生物打印要求无菌的环境,以避免被打印部件被污染,同时还要有适宜的温度和适度来保证细胞不会死亡。以及,传统3D打印中使用的材料塑料并不能被用于生物打印,因为它们需要高温或者有毒溶剂。

来自世界各地的研究者正在开发一种能被3D打印机操控且不会对细胞造成伤害的材料。

然而,组成人体不同组织的每个细胞类型都要求一种特殊的机械环境。每一种都需要独特的支持性结构来发挥正常功能。

举个例子,骨骼是一种强度大但是脆的材料,心脏肌肉则富有弹性并且强韧,而肝脏是柔软而可压缩的。

在一项最近的研究中,研究者们发现从海藻中提取的新材料可以被用来在不同的环境中3D打印人体干细胞,并且不会伤害人体细胞。他们相信,这些发现为打印复杂组织结构铺平了道路。

(图片来源:Steffen Harr)

当前,需要替换器官的患者必须等待来自活体或尸体的器官捐献,然后他们中的大多数还要终身服用免疫抑制药物,这会造成副作用并产生大量的花费。

我们希望,3D的打印生物学组织能为澳大利亚每年在器官接受等待名单上的1500名患者提供一种新的解决方案。

但是打印整个器官是一个非常复杂的过程,它会花掉好几周的时间,以至于患者可能无法等。

同时,即使这个过程对于相对简单的组织,例如皮肤,已经比较完善了,技术的下一步将需要并入神经、血管和淋巴管,这会和整个宿主系统结合来制造可移植的器官,如肾脏、肺、心脏或者肝脏。


(图片来源:Steffen Harr)

我们可能还需要很多年的时间和很多金钱来成功生物打印出完整的、有功能性的人体器官。

但生物打印的细胞还有另一种用法:用来在实验室里测试新药

按照现有的方法,将一种新药带至市场大概需要花费25亿美元,以及从头到尾十年的时间。

即使你成功地发现了一种新药,被批准的可能性非常低:2016年,只有不到10%的新药被批准了。

当开始人体临床试验时,一种药能被成功推到市场的几率是10-15%,这取决于分子的种类。被试者的病痛甚至死亡也是代价。

我们知道这些药物失败主要是由于在人体里差劲的功效,即使在动物体内有很好的结果。这个差异是由于物种间不同的生理构造:啮齿动物和其他试验动物在许多关键方面与人类非常不同。

3D打印技术允许我们打印更复杂的3D模型,它能复制肝脏、肾脏、心肌等适合被用来测试和检验新药的方面。这些模型已经开始被一些跨国医药公司使用了

即使在研究中使用动物仍然是不可避免的,美国监管机构FDA(Food and Drug Administration)和其新主任已经开始考虑整合可用于药物安全和药效评估的动物替代品。


(图片来源:Steffen Harr)

生物打印组织能用于药物开发的前途已经被澳大利亚的基金机构和全球的支持性项目所承认。

2013年,欧盟通过了一项新法律来禁止在其领土上的化妆品开发和国外的零售品中测试使用动物测试。

这项规定加速了人体3D皮肤建模的发展,来用于测试新的化妆品配方。这些解决方案是可以接受的因为技术是可行的且会减少用于研究的动物数量。

其他行业里发生的变化,加上激动人心的技术改进,使得我们能一窥3D生物打印的前途,即提供更快、更便宜的测试新药药效的方式。(生物谷Bioon.com)

原始出处:Aurelien Forget et al. Mechanically Tunable Bioink for 3D Bioprinting of Human Cells. Advanced Healthcare Materials(2017). DOI: 10.1002/adhm.201700255
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