HU3DINKS項(xiàng)目希望利用人類生物墨水徹底改變生物3D打印技術(shù)

2023年8月4日，南極熊獲悉了一個關(guān)于3D生物打印領(lǐng)域的重要消息。一項(xiàng)名為“用于3D打印的人類生物墨水”（HU3DINKS）的新項(xiàng)目正在引起廣泛關(guān)注，它的目標(biāo)是徹底改變現(xiàn)有生物3D打印技術(shù)。

△使用“類人墨水”進(jìn)行結(jié)構(gòu)打印

這一雄心勃勃的項(xiàng)目由IraSME倡議資助，且致力于推動跨國界的合作。項(xiàng)目集結(jié)了來自比利時和奧地利的優(yōu)秀合作伙伴，每個合作伙伴都在不同領(lǐng)域具有獨(dú)特的專業(yè)知識。

奧地利維也納的THT Biomaterials擁有人類胎盤衍生材料方面的專業(yè)知識，而比利時根特的BIO INX則專注于開發(fā)各種印刷技術(shù)所需的生物墨水。此外，奧地利維也納的MorphoMed提供醫(yī)療級絲綢技術(shù)支持，而UpNano以其在高分辨率生物3D打印技術(shù)方面的專業(yè)知識而聞名。此外，該項(xiàng)目還得到了奧地利維也納的路德維�！げ�爾茲曼創(chuàng)傷學(xué)研究所和AUVA的支持，他們對新開發(fā)的生物墨水進(jìn)行了生物學(xué)驗(yàn)證。

△該項(xiàng)目致力于開發(fā)高分辨率的2PP 3D打印結(jié)構(gòu)，其中包含活細(xì)胞

UpNano材料專家Markus Lunzer表示：“該技術(shù)在性能方面取得了一些巨大進(jìn)步，但目前主要受到高性能生物材料缺乏的限制�！表�(xiàng)目的成功將有望為3D生物打印技術(shù)注入新的活力，提高它的性能和可行性，從而為醫(yī)療領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展帶來更多可能性。此次項(xiàng)目的開展必將對推動個性化醫(yī)療解決方案、醫(yī)療器械制造以及整個醫(yī)療保健領(lǐng)域產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

UpNano材料專家Markus Lunzer指出，盡管該技術(shù)在性能方面已取得了顯著進(jìn)展，但目前主要受到高性能生物材料缺乏的制約。HU3DINKS項(xiàng)目有望通過在結(jié)構(gòu)和組成方面真正模仿人類細(xì)胞環(huán)境，引發(fā)該領(lǐng)域的范式轉(zhuǎn)變。

△2PP 3D打印機(jī)

邁向更像人類的3D生物打印

目前，3D生物打印主要仰賴動物來源的材料，例如明膠或膠原蛋白。然而，隨著科技發(fā)展，人們需要無動物替代品來代替動物測試，以此來更準(zhǔn)確地模擬人體組織條件。該聯(lián)盟指出，雖然已經(jīng)嘗試使用合成聚合物，但這些材料缺乏體內(nèi)情境的復(fù)雜性，未能彌合體外測試和動物模型之間的差距。

HU3DINKS項(xiàng)目的目標(biāo)在于開發(fā)高性能的人體組織生物墨水，可用于3D生物打印，包括擠出和高分辨率激光方法。盡管商業(yè)化的人體組織衍生材料已面世，但它們的生物活性和3D打印性能仍有待改進(jìn)。因此，HU3DINKS聯(lián)盟旨在將這些材料轉(zhuǎn)化為生物墨水，以實(shí)現(xiàn)更高效的3D打印過程。

相對于傳統(tǒng)的2D細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，3D打印的人體組織模型能更準(zhǔn)確地呈現(xiàn)自然的3D組織結(jié)構(gòu)。這種模型可用于藥物或化妝品的測試，符合科學(xué)研究中減少、替代和改進(jìn)動物實(shí)驗(yàn)的3R原則。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法是采用高分辨率生物打印技術(shù)，特別是雙光子聚合（2PP）。這項(xiàng)技術(shù)能夠達(dá)到亞細(xì)胞分辨率，有效地模仿復(fù)雜的微細(xì)胞結(jié)構(gòu)。此外，2PP是少數(shù)幾種能夠直接在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行打印的方法之一，從而簡化了藥物篩選過程。

△3D打印微血管結(jié)構(gòu)示意

生物3D打印技術(shù)正快速發(fā)展

近些年生物3D打印技術(shù)發(fā)展迅速。去年，3D生物打印專家CollPlant推出了一種名為“Collink.3D 90”的生物墨水，基于重組人膠原蛋白（rhCollagen）。這種材料以其改進(jìn)的機(jī)械性能而著稱，專為滿足硬組織和軟組織的3D打印需求而定制。

與此同時，芬蘭的Brinter生物打印公司與坦佩雷大學(xué)合作，開發(fā)了一種可光交聯(lián)的生物墨水制造方法，實(shí)現(xiàn)了3D打印結(jié)構(gòu)的制造。這些進(jìn)展表明，3D生物打印領(lǐng)域正不斷發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出具有潛力的生物墨水和創(chuàng)新的打印技術(shù)，為再生醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究帶來了新的前景。