讓醫(yī)學(xué)不再血腥,歐盟3D生物打印項(xiàng)目將提供更人性化的動(dòng)物試驗(yàn)替代方案
導(dǎo)讀:在醫(yī)學(xué)研究中存在著不可或缺的一環(huán),便是動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),每年全世界范圍內(nèi)約有幾百萬(wàn)只動(dòng)物成為科學(xué)實(shí)驗(yàn)的犧牲品,盡管聽(tīng)起來(lái)有些血腥,但這也是醫(yī)學(xué)發(fā)展必須經(jīng)歷的過(guò)程。不過(guò)近年來(lái)隨著3D生物打印技術(shù)的發(fā)展,一些通過(guò)生物打印的構(gòu)建體有望實(shí)現(xiàn)活體組織的功能化替代,并逐步達(dá)到取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的目的。
2022年2月18日,南極熊獲悉,歐盟(EU)資助的一個(gè)項(xiàng)目正在尋求通過(guò)3D生物打印的方式減少實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)研究中的動(dòng)物測(cè)試。
在加泰羅尼亞生物工程研究所(IBEC)的協(xié)調(diào)下,BRIGHTER(通過(guò)光板光刻技術(shù)進(jìn)行生物打。焊叻直媛屎透咚俣鹊膹(fù)雜組織工程)項(xiàng)目正在為組織工程和再生醫(yī)學(xué)開(kāi)發(fā)新的三維生物打印工藝,以便在這些領(lǐng)域減少對(duì)動(dòng)物標(biāo)本的使用。
特別值得注意的是是,該項(xiàng)目專注于使用基于圖案化激光光片的新型生物打印技術(shù)來(lái)制造人類皮膚。
BRIGHTER項(xiàng)目協(xié)調(diào)員ElenaMartinez教授說(shuō):"我們創(chuàng)新的3D生物打印系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了更接近真實(shí)的組織,而且比目前的系統(tǒng)快得多,這是確保新組織可行性的基本因素。“
△一個(gè)含有皮膚細(xì)胞矩陣的小方塊。照片來(lái)自IBEC。
通過(guò)3D打印減少動(dòng)物試驗(yàn)
3D生物打印技術(shù)在過(guò)去十年中取得了飛躍性的發(fā)展,在開(kāi)發(fā)可行的病人特定組織方面取得了重大進(jìn)展。雖然這些發(fā)展為未來(lái)的藥效試驗(yàn)帶來(lái)了希望,但這些組織在很大程度上仍然是實(shí)驗(yàn)性的,離人體藥物試驗(yàn)還有幾十年的時(shí)間。
然而,學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都在努力改變這種狀況,瑞典生物打印機(jī)制造商CELLINK承諾推進(jìn)其對(duì)動(dòng)物無(wú)害細(xì)胞測(cè)試模型的研究,并在斯圖加特大學(xué)使用微型皮膚模型來(lái)測(cè)試癌癥藥物的療效,以期淘汰動(dòng)物測(cè)試。
在其他地方,F(xiàn)luicell公司的Biopixlar平臺(tái)已經(jīng)生產(chǎn)出高度復(fù)雜的神經(jīng)模型,這展現(xiàn)出出未來(lái)的臨床藥物篩選應(yīng)用潛力,而UpNano公司的NanoOne Bio系統(tǒng)正專注于細(xì)胞培養(yǎng)微結(jié)構(gòu)的制造,這可能有助于減少臨床試驗(yàn)背后的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)數(shù)量。
△CELLINK公司已經(jīng)收購(gòu)了體外技術(shù)專家MatTek公司,以創(chuàng)建一個(gè)無(wú)害的藥物測(cè)試模型。照片來(lái)自MatTek。
更加人性化的動(dòng)物試驗(yàn)替代方案
除了IBEC,法蘭克福歌德大學(xué)、以色列的Technion中心以及生物技術(shù)公司Mycronic和Cellendes也參加了BRIGHTER項(xiàng)目。該計(jì)劃希望能克服目前限制復(fù)雜人體組織制造的許多技術(shù)障礙。
這些合作伙伴正在合作開(kāi)發(fā)一種新型的光板生物打印工藝,能夠產(chǎn)生復(fù)雜而準(zhǔn)確的體外模型,可用于制藥業(yè)和研究環(huán)境中的化妝品和藥物測(cè)試。
為了對(duì)該技術(shù)進(jìn)行微調(diào),BRIGHTER團(tuán)隊(duì)正在努力3D打印人類皮膚,這是一種高度復(fù)雜的組織,由多種細(xì)胞類型和結(jié)構(gòu)組成,如汗腺和毛囊。水凝膠將構(gòu)成生物打印過(guò)程的一個(gè)關(guān)鍵組成部分,因?yàn)樗鼈儤?gòu)成了細(xì)胞生長(zhǎng)和形成新組織的基礎(chǔ),而且還可以使用患者自身的細(xì)胞對(duì)其進(jìn)行個(gè)性化定制。
為了打印出具有所需結(jié)構(gòu)、形狀和一致性的皮膚,研究人員正在使用先進(jìn)的成像技術(shù),結(jié)合光片和高分辨率數(shù)字光罩的照明。通過(guò)將激光直接應(yīng)用于水凝膠,其中的細(xì)胞可以被 "圖案化 "并被塑造成合適的形狀,使研究小組能夠控制3D打印結(jié)構(gòu)的硬度、形狀和尺寸。
對(duì)水凝膠進(jìn)行高水平塑形的能力對(duì)于成功打印人類皮膚尤為關(guān)鍵,因?yàn)檫@種組織是由許多不同類型的細(xì)胞層組成的。根據(jù)BRIGHTER團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法,他們的生物打印過(guò)程還能夠產(chǎn)生打印組織的血管,并使皮脂腺和汗腺的功能,以及毛囊生長(zhǎng)頭發(fā)。
IBEC的博士后研究員NuriaTorras博士說(shuō):"我們希望能夠在大約10分鐘的時(shí)間內(nèi)打印出面積為1平方厘米、厚度為1毫米的皮膚樣本,而且細(xì)胞存活率超過(guò)95%,大大改善目前的生物打印條件。"
BRIGHTER項(xiàng)目希望體外皮膚模型的成功打印將驗(yàn)證其在制藥和研究環(huán)境中的應(yīng)用潛力,并最終減少藥物和化妝品測(cè)試的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
原文標(biāo)題 : 讓醫(yī)學(xué)不再血腥,歐盟3D生物打印項(xiàng)目將提供更人性化的動(dòng)物試驗(yàn)替代方案
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