Bio3DPrinting 在人体组织工程领域取得突破性进展

Bio3DPrinting 由产业与学术界强强联手，于 2021 年正式创立，其使命在于推动 Electrospider 技术的快速商业化。这项革命性的理念，最早可追溯至 2010 年左右的科研探索。Electrospider 是一种 3D 生物打印机，能够制造出活体三维组织结构。它通过数字模型逐层构建组织，类似于传统的 3D 打印。

Bio3DPrinting 总裁、意大利比萨大学研究员 Aurora De Acutis 表示：“我们不使用传统 3D 打印的材料，而是使用细胞和生物聚合物等生物材料，有时也被称为生物墨水或生物材料墨水。目前，这些结构被用于药物开发、新药测试和个性化医疗”。

Bio3DPrinting 的 Electrospider 3D 生物打印技术利用单一系统制造复杂的人体组织模型。这一突破将多种生物打印技术整合到一个连贯的工作流程中，是生物制造领域，特别是再生医学、药物测试和组织工程方面的一次重大飞跃。

3D 打印生物系统的挑战

在体外(人体外部)复制人体组织需要从模仿体内细胞外基质环境的支撑结构开始。这些支撑结构为细胞提供物理和化学支持，包括一个可被细胞填充的三维结构，使细胞能够附着、增殖和成熟。

人体组织是复杂的多材料系统，结构从纳米级到微米级呈层次分布。这种精确的组织结构对于每种组织的机械和生物功能至关重要。De Acutis 解释说：“在开发支撑结构时，复制所有这些方面至关重要，这样才能使支撑结构尽可能具备功能性。这样，细胞一旦与所有必要的生物材料一起打印出来，就能找到一个适宜的环境，有利于它们的附着和增殖”。

支撑结构不仅仅是一个用于固定细胞的物理框架。它是一个经过精心设计的环境，能够积极影响细胞的生长、移动、增殖和成熟方式。就像桥梁或机器的设计必须能够承受现实世界中的重力、天气和磨损等作用力一样，生物打印的支撑结构也必须经过精心设计，才能提供合适的机械、化学和生物条件，从而支持细胞在一段时间内的存活、组织和发育。

开发 Electrospider 3D 生物打印机背后的关键动机之一，是对可靠且可重复的生物打印技术的需求。De Acutis 回忆起 Electrospider 出现之前的碎片化流程：“我们一开始使用一款能够以特定精度处理生物材料的生物打印机来制造支撑结构，然后我们再转向另一种[技术]，添加另一种生物材料的部件，或者使用相同材料但以不同类型精度进行打印。” 

这种碎片化的工作流程需要在不同技术之间进行多次转换，并且需要频繁的人工干预，这往往会损害最终构建物的质量，特别是当输出物旨在用于人体时。

这种方法的局限性催生了一个大胆的想法，即设计一款能够同时以不同精度处理多种生物材料的单一生物打印机，目标是实现真正的多尺度、多材料生物制造。简化流程可最大限度减少错误，并显著提高一致性和质量。

“对我们来说，SOLIDWORKS 扩展产品组合在各个方面都发挥了至关重要的作用”，De Acutis 兴奋地说。Bio3DPrinting 还在致力于融入人工智能，以实时监控和控制生物打印过程。目标是确保每一步都得到精确管理，从而使最终的生物打印结构符合临床应用所需的严格标准。

De Acutis 总结道：“想到仅仅通过打印就能拯救生命，这让人感觉太了不起了。”这个梦想正是 Bio3DPrinting 在这一领域不断前行的动力。这家公司希望未来能在更多医院和诊所安装生物打印机。最终目标是有一天能够打印出完整的器官，为拯救人类生命全力以赴。