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黑科技降临——酷酷的BioBots要掀起活体细胞3D打印的风潮

文章来源:网络搜集整理 作者:VRFans 发布时间:2015年05月07日 点击数: 字号:

BioBots是一家美国生物技术创业公司,他们的业务涉及计算机科学和化学两大领域。该公司的第一款产品是可以打印生物材料的3D打印机,最近刚刚在纽约的TechCrunch Disrupt大会中登台亮相。据联合创始人丹尼·卡布雷拉(Danny Cabrera)介绍,这款打印机集合了硬件、软件和湿件( 即大脑神经系统,与计算机软硬件相对应),而湿件部分正体现了他们的核心创新技术。

生物制造是人工制造活体生物组织结构的过程。这并不是一个新兴领域,人们已经对它有了数十年的研究。但是卡布雷拉和他的联合创始人坚信,他们发现了一个新的商机,可以利用新的设备取代传统价格昂贵(大约10万美元以上)、体积巨大且操作复杂的设备。据介绍,他们是从体积小且成本低的桌面3D打印机中获得了灵感。

普通的3D打印机利用塑料进行打印,而BioBots公司的3D打印机则利用特殊的墨水。这种墨水由生物材料和活体细胞组成,可以用来打印3D活体生物组织和微型人体器官。目前,他们打印出来的产品可以用于科研和临床阶段之前的筛查,比如替代动物完成药物检测。虽然生物制造领域逐渐向着制造可替代性人体器官的方向发展,但是BioBots公司依旧不能利用人体细胞打印出可供替换使用的器官。据卡布雷拉介绍,短期之内,该公司技术的潜在用途将是帮助培养特定的疾病治疗方法。

他表示:“我们目前真的只是把这款设备看成是制药公司的产品,仅用于临床药物试验。你可以在我们设备的帮助下利用人体细胞打印出活体生物组织模型,而这些模型比传统2D组织要更加复杂精致。这些打印出来的组织模型概括了人体的功能,你可以用它们研发用于临床实践的化合物。这样一来,你就能在进入临床试验阶段之前找到假阳性误报的情况。”

“我们认为这种技术是研发个性化治疗方案的一个途径。未来病人来到诊所后,医生可以直接提取他们的细胞并打印3D组织、微型组织,然后利用这些个性化产品为病人测试不同的治疗方案、药物疗效。同样,医生也能据此为病人特定的病情制定个性化的疗法。”

“在传统方法中,我们把一些疾病归成一类,然后给他们起一个名字。但是这些疾病在每个人身上的表现情况都不相同。而且药物研发过程也有些跟不上时代发展–我们总是在昂贵的临床试验中研发一种能适用于成千上万病人的药物,却不能研发个性化的药品。但是今天,技术让个性化药物成为现实,我们可以为一个病人单独研发一种药物。”他补充道。

BioBots最初是一个起源于大学宿舍的创业项目。去年7月,两位联合创始人在宾夕法尼亚大学获得计算机科学和生物学学位时,他们对基因工程和组织工程学产生了兴趣。

卡布雷拉说:“我们的想法是,我们可以利用和传统3D打印机一样的方式,打造一款体积更小,价格更便宜的生物科技领域设备。当时,传统生物制造领域的设备都体积巨大,看起来就像古老的计算机主机,能占据整个房间。而且那些设备通常耗资五十万美元,操作起来非常困难。你需要找专业的技术人员才能完成操作。”

BioBots早期在宾夕法尼亚大学的比赛中赢得了5000美元的资金,研发了他们的第一代原型设备。此后他们成功向一位博士生卖出了一款设备,并通过了宾夕法尼亚州 Dreamit Health 加速器项目的筛选,加入到了去年秋天的项目之中,获得了50000美元的资金支持。目前,该公司的第一代生物材料打印设备已经发货。他们与研究人员紧密合作,不断调试自己的初代产品。据悉,如果研究人员愿意帮助BioBots公司进行研发工作,他们将以5000美元的价格买到这款3D打印设备。

他们的商业模式是向研究人员销售不同类型的墨水,而不同的墨水可以打印出不同的生物材料。他们推出了测试版的软骨组织墨水工具箱,售价700美元。

BioBots的打印机使用蓝色可见光和掺有特定墨水的复合型光引发剂加工处理生物组织,而不是像其他设备那样采用紫外线和压力完成打印。卡布雷拉介绍称,他们的方法效率更高,因为利用压力和紫外线打印活体组织会损伤活体细胞,而蓝色可见光对细胞没有不利影响。

为了利用这款设备打造生物组织(比如一片骨骼、软骨或者肝脏),用户需要将该公司的光引发剂粉末与他们想要用于打印的活体细胞集合起来。同时,他们还需要加入结合因子,确保细胞结合在一起。

卡布雷拉解释道:“我们的墨水由三种粉末构成,用户需要加入结合因子和自己想要使用的活体细胞。混合之后等待5-10分钟,然后将这些物质加入到打印设备里。用户还需要利用AutoCAD、Solidworks等CAD设计软件完成结构设计工作。我们的软件能将设计文件转化成打印机可以识别的指令。”

BioBots公司的3D打印机内置了一个挤压机,利用液压将材料挤出喷头。一旦生物材料打印成型,设备会利用蓝色的可见光完成结构硬化工作。打印的时间根据打印内容各不相同,取决于你试图制造组织的类型。

“目前为止,我们的客户已经打印出了骨骼、肺、肝、心脏、大脑、皮肤和软骨。”卡布雷拉称。

Techcrunch网站就BioBots公司的3D打印机对卡布雷拉进行了采访。

问:你的分销策略是什么?你计划如何向医院和医生销售自己的设备?医疗保险可以报销打印费用吗?

答:目前阶段,我们的产品更多是一个研究工具。我们正努力向药企推销这款设备,与他们的研发部门进行协商。所以目前我们没有和医生产生联系,只是与研究人员打交道。我们有很多现有的渠道,可以向制药企业出售这款设备。同时我们也在寻找合作伙伴,希望能与制药公司达成合作。

问:你有很多合作伙伴,他们给你提供设备的反馈意见和数据了吗?他们使用你的设备了吗?他们都打印了什么组织?

答:我所展示的客户都是早期用户,他们在我们推出墨水工具箱之前就购买了打印设备。他们会告诉我们他们的一切行动,比如如何使用设备。这给我们提供了大量组织工程学方面的信息和数据。在他们的帮助下,我们才发现应该推出一款软骨组织墨水工具箱。生物制造领域的研发中心要花费数千万美元在研究上,而我们的设备能加速他们的研发。

问:你如何定义成功?你认为设备销售成功吗?目前销售局面是不是和你的构想一样呢?

答:我们的设备本身是一个机械系统,因此可以用很简单的方法衡量它–分辨率和精确度。当然,这与使用设备的研究人员以及他们的工作密切相关。比如对于制药公司来说,他们需要打印微型肿瘤,并对其进行药物测试,观察药物是否有效。我们希望打印出来的组织能具备人体的基本功能,展示人体内的活动情况。如果能做到这一点,我们设备就是成功的。如果做不到这一点,那么我们就要从头再来。这正是数字制造技术的意义–减少周转时间,帮你快速变更设计方案。

问:器官替代领域可以使用你的设备吗?在很多生命科学的基础研究中,你可以培育一个皮肤移植标本并在上面测试药物。你如何看待这种替换?

答:首先,我们打印出来的组织不会替换任何人体组织。传统模式下,我们只能打造2D组织样本,现在我们的设备给了你创造3D组织的能力。这在生理学角度意义重大。3D情况下的细胞与2D状态下的表现完全不同,因此制药公司对我们的技术非常兴奋,纷纷表示这就是他们一直以来寻求的东西。欧洲已经禁止利用动物进行化妆品测试,因此我们设备打印出来的组织就有了用武之地,它可以替代动物完成实验。相信在未来,我们的打印机能打印出可以完全替代药物临床研发的组织器官。

理想状态下,我们都希望对个体测试专门为其研发的个性化药物。可是问题在于没有人愿意把自己当小白鼠。可是我们的设备能够通过患者的细胞打印3D组织,进而用于药物研发。这样,研究人员不需要对患者本人开展实验,而是可以对组织结构测试药物。

问:市面上还有其他公司制造医学领域的3D打印机。你能否介绍下你们使用的这个不杀伤细胞的技术呢?在没有大量资金支持的情况下,你们如何研发了这个技术?这个技术有多可靠?其他人为了模仿你们的技术会干些什么呢?

答:我是宾夕法尼亚大学的学生。毕业之后我遇到了一个朋友(公司另一个创始人里卡多),他当时正在研发我们现在产品的原型设备。毕业之后,我们偶然发现了一种人们用于多种其他不同用途的化学物质。我们当时在寻找一种不损伤细胞的技术,然后就发现一种化合物。它与可见光结合,能达到我们要的效果。我们进行了测试,效果非常好。此前,没有人在3D打印活体组织领域申请过可见光技术的专利。因此,我们觉得这是个机会。而且,这个技术在生物学角度上也说得通。今年早些时候我们提交了专利申请。我们认为这个技术是可靠的。而且它不仅可靠,更是制造活体组织的最佳途径。

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