1984年對于科學而言標志性的一年。蘋果和戴爾等技術巨頭推出了新計算機。Steen Malte Willadsen的成功核移植克隆綿羊。查爾斯·赫爾(Charles Hull)開發了第一種用于逐層印刷樹脂的立體光刻方法。那也就是3D生物打印誕生的一年。
生物打印的早期突破
在90年代,3D打印開始包括基于水凝膠的材料的打印。 1996年,Gabor Forgacs博士開始在三維結構的空間支架上進行細胞生長實驗。到了千年之交,安東尼·阿塔拉(Anthony Atala)教授和他的團隊成功地培育出了世界上第一個人造膀胱,并將其移植到了孩子體內。這種合成器官是在膠原蛋白結構上產生的,并植入了患者自己的膀胱組織細胞。病人仍然活著并且健康。
在2003年ThomasBoland修改了辦公室噴墨打印機,使其可以打印生物材料。幾年后的2009年,同一位使用空間支架來培養細胞的Forgacs博士創建了3D生物打印機,該3D生物打印機無需使用結構即可打印活細胞。?Organovo的生物打印機打亂了整個行業,因為無需事先使用細胞支架即可直接打印血管等新型組織。這在組織工程領域帶來了更多的生物打印突破,并重新利用了更多的活體材料,例如皮膚,軟骨,肝和血管組織以及心臟瓣膜。
新的生物印刷機促進創新
在2015年,CELLINK憑借其突破性的通用生物墨水來撼動整個行業,這是市場上第一個商業化的墨水。此外,CELLINK將自己的顛覆性產品與首款價格合理,高質量的設計生物打印機INKREDIBLE相匹配。緊隨其后的是,基于氣動的生物擠壓生物印刷機還利用其他3D打印技術,例如光印刷,立體平版印刷(SLA),激光印刷和全息印刷,為更多種類的生物印刷開辟了道路。
生物打印方面的最新突破繼續擴大了生物打印應用的范圍。英國成功地培養出用人類細胞打印的眼角膜。以色列也用人類細胞長出了由冠狀血管和小室(例如心房和心室)組成的小規模人類心臟。波蘭是世界上第一個帶有血管的仿生胰腺的發源地。雖然生物打印的組織不是完整的胰腺,但它包含的某些功能完全由胰島組成,胰島是器官自身內產生胰島素和胰高血糖素的小結構。這是糖尿病患者治療的一大進步,因為患者無法產生自己的胰島素,只能依靠注射治療。目前這種3D打印的胰島正在豬上做測試。
芯片和太空生物打印
還有一種叫做芯片器官(OOC)的東西。它看起來聽起來很奇怪。該技術由一個帶有微孔的小板組成,這些微孔通過微凹槽或通道連接。更科學的描述是3D微流細胞培養。微流體學是一個在很小的范圍內研究流體行為和操縱的領域,通常從微升(10-6)到微微升(10-12)。平臺上的每個小井都包含組織細胞。非常細小的器官碎片,例如心臟,肝,肺,腎的一部分。連接它們的培養基通道充滿了凝膠并攜帶細胞。該集合旨在模仿可以在其上測試藥物的器官系統或基本生命系統。
如今,科學家們還進入了更為未知的領域,即在國際空間站上的移動微型實驗室中在太空中打印器官。為什么要在這么遠的地方?空間的失重為人體細胞的三維生長提供了獨特的培養條件。在地球上,結構正在逐層打印。在微重力下,無論是在地球上還是在太空中進行測試,細胞都顯示出以不受限制的方式在空間上生長以形成復雜結構的能力。人類干細胞正在生長,以分化為身體和軟骨組織,以及其他器官組織。在一個為期一個月的國際空間站項目中,科學家們還希望完成類器官的印刷,即較小,較不復雜的器官的試管版本。
生物打印的故事不是線性的。 1984年是該領域發展的開始,并且在每個問題上將繼續在幾個分支中展開分歧,每個分支都有其有希望的創新應用。這是最后的邊界嗎?讓我們打印未來吧。