科学家开发一种新颖的3D打印组织平台以代替临床动物试验

时间：2021-02-18 10:38 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印网大年初七讯，斯图加特大学和罗伯特·博世医院的研究人员正在开发一种新颖的3D打印组织平台，该平台可以代替临床试验中的动物测试。作为德国巴登-符腾堡州批准的一项380万欧元项目的一部分，科学家们试图建立一种体外组织模型来测试癌症药物的功效。联合小组相信，使用3D生物打印机和模拟数据，现在可以创建类似皮肤的微流体结构，如果有的话，它可以产生比以前更真实的肿瘤进展预测。
斯图加特大学的Roland Kontermann教授说：“如果我们能够在离体培养系统中筛选出最佳的候选药物，我们就可以大大减少用于最终临床前测试的实验动物的数量。这将完全取代动物测试，de-novo和计算机模拟模型将在未来提供巨大的潜力。”

基于斯图加特的科学家正在尝试对细胞结构进行3D生物打印，以用于癌症药物试验。图片来自斯图加特大学。
结束动物实验
尽管毫无疑问，研究致命疾病（例如癌症）的重要性，但每年对动物进行的大量测试的重要性却大大降低。仅在德国，每年就试验大约300万只小动物，从鸟类到母牛，但其中只有13％的试验与疾病治疗有关。实际上，基础研究需要所有德国动物测试中的47％，而另外18％用于教育，培训或繁殖目的。鉴于残酷和可靠性的论点与实践背道而驰，目前已经在合成替代品方面进行了大量研究，但到目前为止，没有一个成果丰硕。
片上器官装置在这一领域表现出了特别的前景，哈佛大学的科学家以3D打印“片上心脏”，马德里自治大学团队开发了一种血管复制装置。然而，尽管取得了这些进展，仍然需要开发更坚固的有机平台，以更好地再现活组织的反应。

Poeitis 3D生物打印的皮肤样本。像Poeitis这样的生物技术公司现在已经在开发3D打印的组织（如图所示）已有一段时间了。Poeitis摄
     从本质上讲，这项380万欧元的德国西南计划已建立了一个州级的大学网络，每所大学都在研究改善动物福利的不同方法。在该项目的“ 3R-US”部分中，斯图加特的科学家正在尝试开发一种离体癌症测试模型，但到目前为止，最初的进展还很棘手。
       虽然已经证明可以对培养皿中的癌细胞进行试验，但有效成分可以直接有效地喂入它们，这不能准确反映人体的分布过程。即使将小鼠用作体外替代品，它们的免疫系统也会有所不同，因此有必要创造一种新颖的解决方案。为了克服这些问题，3R-US团队采用三管齐下的方法来开发实时3D模型：体外，创新和计算机模拟。现在，科学家们将利用3D生物打印机制造出体积更大的定制化和营养丰富的细胞结构，这些结构能够产生更具决定性的测试结果。
       根据斯图加特大学的迈克尔·海曼（Michael Heymann）的说法，这些印刷的纸巾具有微小的“乐高类积木”，可以组装成现实的体内肿瘤。最终，该团队通过对这些基于细胞的结构进行实验，旨在生成足够的数据来构建计算机模型，从而更准确地模拟药物分布。目前，科学家们只是在一个为期五年的项目的开始，他们打算建立紧密的知识共享伙伴关系，从而在生物技术和医学技术专业知识之间建立起协同作用。
生物3D打印软组织模型

尽管现实地重塑有机软组织的行为仍然具有挑战性，但在过去的一年中，已经报道了许多进展。清华大学的研究人员已经成功地对脑部样组织进行了3D生物打印，从而能够对外界刺激做出反应。尽管这些细胞最终被证明可以形成神经网络，但它们实际上已从实验老鼠的大脑中移出，这在一定程度上与斯图加特研究小组试图达到的目标相反。

最近的几个研发项目还产生了新颖的生物打印材料，这些材料可能证明对该技术的发展至关重要。例如，得克萨斯州A＆M大学的科学家开发了一种“ NICE” 3D打印生物墨水，与以前的配方相比，它具有更高的稳定性。

同样，罗格斯大学（Rutgers University）的工程师创造了一种由活细胞制成的新型生物墨水，可用于3D打印支架以促进人体组织的生长。将来，Rutgers团队的目标是将其生物材料与其他材料结合起来，以开发具有定制的特定应用特性的皮肤状结构。

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