生物3D打印在生物工程方面的5个应用,未来可实现部分器官修复(2)
3面部重建
尽管骨骼、软骨、皮肤、肌肉、血管和神经都已经可以在实验室中实现打印,构建更复杂的可供患者移植图样的方法仍在研发过程中。颅面重建可帮助患有癌症或面部受伤的人群,并且针对这些细胞类型的工作已经完成,所以显然,该技术值得进一步投入研发。在短期内,3D打印支架可用于改善下颌或面部其他区域的点状缺陷。
颅面解剖图,结构非常复杂
不同的生物打印技术都有成功的希望,但由于每个组织目前需要特定的技术,多细胞组织构建物的打印是困难的。“由于对长期(预)临床研究、智能聚合物和最重要的生物打印架构的优质制造产品的需求,该技术仍有很长的路要走。”阿姆斯特丹自由大学医学中心的外科医生Dafydd Visscher及其同事说。
“可以将细胞输送至组织如皮肤和软骨中的手持生物打印设备,可能成为一种用于治疗外部颅面组织的前景广阔的方法,”Dafydd Visscher说,“现在,尽量优化生物打印技术,增强颅面区域组织的自我修复能力,应成为生物打印临床应用中合理的第一步。”
4多器官药物筛选
3D生物打印证明了精确模型可以改善我们评估新药物的方式,例如生成由多种类型细胞组成的“类器官”,以及具有工程血管的肿瘤模型。此类措施可在多个器官中实时快速监测药物的相互作用,但可能需要多次迭代以实现这一目的,例如加入血管、连接器官模型。
“随着新的高级生物打印技术的发展,制造生理相关的组织模型将成为今后十年里药物研发的重要工具,”滨州大学的Ibrahim Ozbolat和Weijie Peng及Jackson基因组医学实验室的Derya Unutmaz说。“与其他3D生物制造和支持技术整合之后,在芯片上生物打印器官/人类模型和微阵列会大大降低新疗法在预临床试验中的淘汰率,并大大缩短新药的研发过程。”
生物打印和非生物打印血管的反应对比
生物打印组织模型以及微阵列在制药尤其是药物动力学、毒性和抗肿瘤试验等方面,是一项很有前景的技术。3D生物打印组织模型和药物用途的微阵列,不涉及较易泄露有价值的相关临床数据的安全性和伦理问题的限制。商业产品如生物打印微肝和-kidney阵列最近已引起了几家公司的兴趣。
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