生物打印领域的五个前沿方向

2024年8月31日，南极熊获悉，生物打印领域的动态变化逐渐成为焦点，在持续增长的同时，不同的趋势也应运而生。生物打印领域的这些“细分市场”对于理解行业的发展方向至关重要，其中有五个方向尤为引人注目。

生物材料


△ Rousselot 和 BIO INX 推出的 GEL-MA INX 生物墨水

生物打印的成功在很大程度上取决于所使用的材料，这些材料决定了复制人体组织结构和功能的能力。因此，生物材料的进步为生物打印开辟了新的可能性，可以创造出接近真实的组织。这些生物材料必须是生物相容性的，这样才不会对人体细胞造成伤害，并且需要具备足够的灵活性以形成复杂的结构如血管和皮肤。

近年来，合成和天然生物材料的研发如火如荼，研究人员可以根据具体需求定制材料，无论是心脏组织、软骨还是皮肤。例如，GelMA是一种从明胶衍生的流行生物材料，可以通过修改提升性能，适用于多种组织类型。

Xylyx Bio等公司专门从事用于复制人体组织环境的生物材料开发。其产品被设计用于支持细胞生长和组织形成，这对于开发可行的长期组织解决方案至关重要。其他领军企业包括BIO INX、Bifrost Biotechnologies、4D Biomaterials、MorphoMed及FoldInk。

微流控芯片

微流控技术正在改变生物打印，微流控芯片能够创建更小、更精细的结构，对开发准确的器官或组织模型至关重要。这种细节对于从药物测试到疾病研究等各种用途的现实模型创建都是必不可少的。

微流控在生物打印中的一个重要优点是能够在组织内部创建精细的特征，如毛细血管，这对于在体内运输营养物质和氧气至关重要。通过集成微流控技术，研究人员能够生物打印出功能更接近真实组织的组织，增加了在医疗应用中的潜在用途。

Aspect Biosystems等公司在这方面处于领先地位，开发先进的微流控装置，允许创建高度结构化的多细胞组织。Aspect Biosystems的平台使研究人员能够在单一组织中精确放置不同类型的细胞，对于复制人体器官的复杂性是理想的。

生物打印软件
随着生物打印变得越来越复杂，用于设计和控制打印过程的软件变得愈发重要。然而，该行业面临的挑战之一是许多可用的软件都与特定的生物打印设备绑定。虽然品牌专用软件提供了无缝集成，但也限制了在不同系统间流畅使用的可能性。

nScrypt公司提供的软件提高了生物打印设备的精度和能力，并具有适应多种平台的优点。Scispot和Advanced Solutions提供了可以在不同生物打印系统上使用的灵活软件解决方案，对于希望整合多种技术的研究人员来说是非常有用的工具。

RegenHU和Allevi by 3D Systems等公司开发的软件与生物打印机紧密相连，保证了良好的性能，但也难以与其他系统兼容。生物打印软件的未来是否会转向更具适应性和可访问性的解决方案，从而简化各种系统间的操作？这些发展可能在推进研究和广泛普及生物打印技术方面发挥关键作用。

体外模型


△ 用于在体外重新捕获人类免疫反应的淋巴结类器官的显微图像

药物测试和疾病研究正开始转向生物打印的体外模型。这些模型提供了更准确的人体组织表征，减少了对动物实验的需求，并加快了新药的开发速度。CTI Biotech在这个领域处于领先地位，使用生物打印技术创建的三维模型可以非常逼真地复制人体组织。模型可在一个更真实的环境中测试癌症治疗的有效性。

除CTI Biotech外，Rokit Healthcare和Prellis Biologics等公司也在生物打印体外模型方面取得了进展。Rokit Healthcare专注于创建用于药物测试和再生医学的组织模型，为伤口愈合研究提供了有价值的工具。与此同时，Prellis Biologics使用基于激光的生物打印技术开发高度详细的血管组织结构。

基于光的混合生物打印
基于光的混合生物打印技术是生物打印领域的最新进展之一。基于光的生物打印技术使用光，通常是激光，来快速精确地固化生物墨水，创建如血管等详细结构，对于构建功能性组织至关重要。Prellis Biologics和Readily3D等公司正在这方面取得进展，使用光来创建复杂的组织模型。

此外，一些公司通过结合不同技术来进行所谓的混合生物打印，进一步推动了生物打印的发展。这种方法允许在同一打印过程中使用多种材料和细胞类型，从而创建出与人体组织相似度极高的组织。MocBiotechnologies是这一领域的关键参与者，使用4D混合生物打印技术加速药物发现，尤其是在癌症研究方面。

这些生物打印新技术将在开发更复杂和更具功能性的生物打印组织方面发挥关键作用，使人们离打印出完全功能性器官的目标更近一步。