有學(xué)者曾在《世界科技研究與發(fā)展》發(fā)表論文，分析顯示：全球發(fā)文量總體呈逐年上升的趨勢，研究熱點集中在支架和組織工程方向。其中，中國的發(fā)文量排名第二，上海交通大學(xué)是國內(nèi)發(fā)文量最多的機(jī)構(gòu)。

全球發(fā)文量前10位研究機(jī)構(gòu)（圖片來源于《世界科技研究與發(fā)展》）

工程化生物人工組織在醫(yī)學(xué)上有著廣泛應(yīng)用。這些組織不僅可以用于了解疾病的形成和進(jìn)展，還可以用于開發(fā)生物替代品來修復(fù)或替換受損器官。此外，實驗室培養(yǎng)的組織也可用于開發(fā)人源化體外模型，以驗證藥物的安全性和有效性。生物打印結(jié)合了增材制造和組織工程來生成功能性組織和器官。

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TCT Asia 2023

時間與地點

9月12日 09:00 - 17:30

9月13日 09:00 - 17:30

9月14日 09:00 - 15:00

國家會展中心（上海）4.1館

前不久，新南威爾士大學(xué)悉尼分校展示了一種可以在體內(nèi)進(jìn)行生物打印的突破性柔性機(jī)器人，最近媒體又報道了他們的新突破。悉尼大學(xué)和悉尼科技大學(xué) (UTS) 的科學(xué)家們正在通過人工生物打印領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究和開發(fā)，為醫(yī)學(xué)科學(xué)的未來奠定基礎(chǔ)，這有可能在未來幾十年徹底改變器官移植。

仿真器官

在一項關(guān)鍵性突破中，悉尼大學(xué)的科學(xué)家在培養(yǎng)皿中生物打印了迷你肺來測試藥物，這有可能取代動物測試。在Wojciech Chrzanowski教授（悉尼藥學(xué)院的納米醫(yī)學(xué)研究員兼學(xué)者）和Huyen Phan（韋斯特米德醫(yī)學(xué)研究所的博士后研究員）的帶領(lǐng)下，對實驗室制造的肺（稱為類器官或迷你器官）進(jìn)行了研究，并將其作為生物醫(yī)學(xué)研究的試驗場。

顯微鏡下的肺類器官模型左：患病 右：健康（圖片由Phan等人提供）

這項研究發(fā)表在《生物材料研究》（Biomaterials Research）雜志上，Chrzanowski在評論該研究時說：我們決定建立兩種不同的肺部模型，一種是模擬一期臨床試驗：通過一個健康的肺來研究新藥的安全性；另一個模擬二期試驗：在我們的病例中，患病的肺反映了慢性阻塞性肺病，使我們能夠研究藥物的治療效果與優(yōu)勢。

Chrzanowski教授解釋說，論文中描述的模型比傳統(tǒng)模型更準(zhǔn)確，它們在模擬人肺環(huán)境條件方面的能力是獨一無二的。為了模擬肺部模型，該團(tuán)隊直接從患者身上獲取細(xì)胞，然后按照它們存在于體內(nèi)時的方式分層構(gòu)建它們。

Wojciech Chrzanowski教授。（圖片由悉尼大學(xué)提供）

這些肺模型的開發(fā)使澳大利亞走在了微型器官研究的前沿，Chrzanowski教授一直呼吁建立一個國家醫(yī)學(xué)研究中心來替代動物試驗方法。澳大利亞是首批禁止對動物進(jìn)行美容測試的國家之一。早在1997年，該國政府就為化妝品行業(yè)引入了一項自愿性行為準(zhǔn)則，鼓勵公司使用替代測試方法來代替動物測試。而后在2017年通過了一項法律，禁止將動物試驗數(shù)據(jù)用于化妝品，以及禁止銷售經(jīng)過動物試驗的化妝品。

生物打印補(bǔ)片（二）

悉尼科技大學(xué)最近的一項突破性研究也轟動了澳大利亞學(xué)術(shù)界，這項研究證明了生物工程心臟組織可以安全有效地幫助患者從心臟病發(fā)作造成的損傷中恢復(fù)過來。該技術(shù)可以創(chuàng)建由患者自身干細(xì)胞制成的個性化生物墨水，然后用于3D打印心臟組織以修復(fù)由心力衰竭引起的壞死組織區(qū)域。

心臟病學(xué)研究先驅(qū)Carmine Gentile教授領(lǐng)導(dǎo)了一項臨床前研究——使用小鼠作為動物模型——以幫助更好地了解生物工程心臟組織在移植后如何在體內(nèi)發(fā)揮作用。

UTS心血管再生小組負(fù)責(zé)人Gentile教授表示：“我們的研究表明，生物工程補(bǔ)片是治療心力衰竭的最佳和最有效的方法——用其他方法生成的補(bǔ)片要么沒有引起任何改善，要么改善不一致。我們的生物工程補(bǔ)片有望為患者提供更安全、更一致且更具成本效益的補(bǔ)片。”

Bioniks過去常常使用3D打印心臟組織

來修復(fù)心臟病發(fā)作引起的壞死組織區(qū)域。（圖片由Leo Herson提供）

這些3D打印的人體組織結(jié)構(gòu)采用了一種新穎的混合生物打印方法，將活細(xì)胞和生物材料結(jié)合起來，創(chuàng)造出功能性組織。用Cellink（BICO的子公司）的BIO X氣動擠壓3D生物打印機(jī)，和由心臟細(xì)胞與AlgGel（一種由海藻酸鹽和明膠組成的混合材料）混合而成的生物墨水打印，通過外科手術(shù)將補(bǔ)片移植到小鼠心臟的心外膜表面。

這項名為“含有心臟球體的3D生物打印藻酸鹽明膠水凝膠補(bǔ)片可在心肌梗塞小鼠模型中恢復(fù)心臟功能”的研究得出結(jié)論，當(dāng)移植到小鼠心臟的最外層時，具有未改變心臟球體的3D生物打印水凝膠補(bǔ)片可以改善心臟功能。

Gentile教授說明道：“因為這項技術(shù)將使患者能夠使用他們自己的干細(xì)胞來創(chuàng)建心臟補(bǔ)片，他們不僅可以潛在地顯著減少心臟移植的創(chuàng)傷和成本，還可以避免身體排斥供體組織等障礙?！?/p>

在開始臨床試驗之前，研究人員已經(jīng)開始對這項技術(shù)的長期影響進(jìn)行進(jìn)一步測試。

近年來，不僅在學(xué)術(shù)界，工業(yè)界對3D生物打印的興趣也越來越濃厚。2014年至2015年間，眾多生物3D打印公司進(jìn)入市場，新的初創(chuàng)企業(yè)不斷涌現(xiàn)。生物3D打印可能成為再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域組織生物制造的新標(biāo)準(zhǔn)；許多生物3D打印機(jī)制造商已經(jīng)開始將他們在研究或其他專業(yè)領(lǐng)域的建議和服務(wù)商業(yè)化。這些公司大多銷售材料（生物墨水和細(xì)胞）、生物3D打印設(shè)備和提供咨詢服務(wù)。

3D Systems（展位號：H87）是傳統(tǒng)增材制造行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者之一，該公司也通過生物打印硬件（通過收購Allevi）、生物墨水（與 collPlant 合作）和應(yīng)用（主要是肺組織，與 United Therapeutics合作）進(jìn)入市場。

在生物打印領(lǐng)域，TCT亞洲展曾邀請CellX出席TCT科技講臺，分享該公司應(yīng)用3D打印技術(shù)在細(xì)胞農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的探索。

CellX出席2022年科技講臺

今年，主辦方特邀上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院骨科主任醫(yī)師 王金武 教授團(tuán)隊參與亞洲峰會醫(yī)療健康論壇，舉辦生物打印器械技術(shù)前沿與臨床轉(zhuǎn)化研討會。屆時將邀請臨床醫(yī)生、器械檢測審評、行業(yè)調(diào)研投資專家等，為現(xiàn)場觀眾分享生物打印與臨床轉(zhuǎn)化的應(yīng)用研究與知識。

王金武教授曾在接受TCT訪談時談到：“生物3D打印在創(chuàng)造具有生理結(jié)構(gòu)功能并能自我修復(fù)的組織器官方面，已經(jīng)成為了一個極富有臨床轉(zhuǎn)化前景的技術(shù)。得益于生物3D打印，目前我們可以通過3D打印的類器官進(jìn)行高通量的藥物篩選。例如將腫瘤患者腫瘤細(xì)胞打印成多個同樣的腫瘤小單元，從而篩選出治療該腫瘤患者最有效的個性化藥物?！?/p>

在科技部重點研發(fā)計劃支持下，王金武教授團(tuán)隊還利用生物3D打印與機(jī)器人的技術(shù)結(jié)合研發(fā)了生物3D打印機(jī)器人，為將來生物3D打印進(jìn)入臨床骨關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)微創(chuàng)治療領(lǐng)域做好了試驗研究方面的準(zhǔn)備。

9月14日 09:00 - 15:00

國家會展中心（上海）4.1館