3D 打印微流体技术有望发展成为新的脑癌治疗方法

2024年3月11日，南极熊获悉，佐治亚理工学院(Georgia Tech) 研究员 Rafael Davalos 与芯片器官模型3D 打印技术领先者Phase之间展开合作，这一举措标志着脑部疾病治疗领域的一次重大飞跃，标志着该领域取得了根本性进展。此次合作伙伴关系利用美国国立卫生研究院(NIH)提供的为期两年 180 万美元的资助，在通过 3D 打印重建血脑屏障模型方面取得了进展。这项创新有望通过改进药物测试和开发过程，为治疗神经系统疾病和脑癌的新疗法铺平道路。

△弗吉尼亚理工大学校友、Phase 联合创始人 Jeff Schultz（左）和生物医学工程与力学领域的 Rafael Davalos（右）。图片由 Phase 提供。

为神经系统疾病和脑癌创造有效治疗方法的挑战在于人脑的复杂性和保护它的血脑屏障。传统方法严重依赖动物测试，通常无法预测人类反应，导致新药开发周期昂贵且耗时。然而，引入微流体设备将通过在实验室中更准确地模仿人类生理环境来改变游戏规则。

Davalos 是佐治亚理工学院和埃默里大学华莱士 H. 库尔特生物医学工程系的 Margaret P. 和 John H. Weitnauer Jr. 主席，他正在带领一个研究团队利用 3D 技术重建血脑屏障模型印刷技术。他强调了这种新制造方法的潜力，可以深入了解现实环境中的细胞通信。他的团队与 Phase 合作，利用 3D 打印来增强微流体的功能，为生物技术的进步提供了一个有希望的方向。

Davalos说：“我相信这种制造微流体装置的新方法将使研究人员能够加深对细胞如何在生理相关环境中进行通信的理解，这是以前无法实现的。”

△RafaelDavalos。图片由弗吉尼亚理工大学的斯宾塞·罗伯茨提供。

微流体学是一门通过微小通道操纵流体的科学，是开发器官芯片模型的基础。这些设备使用活细胞模拟人体的某些部位来测试药物的效果和安全性，而无需进行人体测试。Phase将 3D 打印应用于该领域不仅拓宽了微流体的可能性，而且使这一创新技术更接近市场，有可能加速向有需要的患者提供新的治疗方法。

Phase 的专有平台成立于 2020年，使 PDMS（一种广泛用于微流体的硅基有机聚合物）和其他生物相容性材料能够以商业规模和以前无法达到的分辨率进行 3D 打印。弗吉尼亚理工大学校友杰夫·舒尔茨 (Jeff Schultz) 获得博士学位。2003 年获得材料工程博士学位，现任公司首席执行官兼联合创始人。Phase 的根源可以追溯到其在北卡罗来纳州科尼利厄斯First TurnInnovations企业孵化器的运作，舒尔茨此前曾强调他们在医疗设备 3D 打印方面的工作具有变革潜力。

Schultz 的公司是一个跨学科研究小组的一部分，该小组包括哈佛医学院和马萨诸塞州总医院的副教授Seemantini Nadkarni，他将开发一种系统来测试芯片器官创建过程中PDMS 固化的动力学。设备，以及弗吉尼亚理工大学机械工程教授Amrinder Nain，他将为该模型制造纳米多孔膜模拟物。该团队共同致力于解决非常复杂的医疗挑战。

△Davalos从事微流体研究和癌症治疗技术的开发。图片由弗吉尼亚理工大学的斯宾塞·罗伯茨提供

幸运的是，类似的研究案例并不稀少。全球范围内，各种研究机构、大学和公司正在开发类似的技术来解决神经系统疾病和脑部疾病。例如，哈佛大学Wyss 研究所以其创新的生物工程方法而闻名，包括用于研究脑部疾病和在受控环境中测试神经治疗药物的芯片脑系统中的 3D 打印。麻省理工学院(MIT)的研究人员一直在开发用于研究大脑的微流体设备和 3D 打印系统，包括了解神经退行性疾病和血脑屏障的模型。

同样，约翰·霍普金斯大学的科学家开发了可以模仿大脑结构和功能的器官芯片平台，以更好地了解大脑疾病并测试潜在的治疗方法。加州大学欧文分校(UCI) 的研究人员也在开发微流体设备和器官芯片模型方面为该领域做出了贡献，包括对影响大脑的疾病进行建模和研究。这些突破性的疗法为世界各地的患者带来了更光明的未来。