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探秘最具成本效益的生物3D打印机—3D BIOprinter

来源:原创

发布时间:2020-06-09 15:13:39

点击量:299

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FELIXprinters于去年秋天推出了其新的3D BIOprinter



aau讯(编辑 卢晶)据外媒报道,3D打印公司FELIXprinters于去年推出了名为3D BIOprinter的新款生物3D打印机,且被FELIXprinters和丹麦技术大学(DTU)誉为“最具成本效益的最终生物研究工具”。那么,这一设备为何能让生物3D打印变的小菜一碟的呢?为此,小编采访了上述公司董事Guillaume Feliksdal及大学研究员HakanGürbüz。


据DTU的工业博士研究员HakanGürbüz解释道:“我尝试使生物3D打印变得简单。”他将生物3D打印过程中使用的材料比作烘焙橱柜中容易找到的材料。该技术被用于FELIXprinters的新BIOprinter设备中,使用明胶作为细胞扩散的材料,通过这种材料可以沉积特殊的生物墨水,以类似于传统的逐层打印的方式形成组织状的支架。这听起来很简单(至少在生物打印方面而言),但实际上简化流程是最困难的部分。


据了解,该机器是荷兰3D打印公司首次使用摆脱基于聚合物挤出的打印技术。BIOprinter配备独有的可双重灭菌且可同时沉积两种不同生物墨水的形为注射器的打印喷头;具有加热和冷却功能的适应性构建区域,可容纳标准培养皿和培养板;以及能够使用可固化的粘性材料进行打印的紫外线固化模块。这些功能是专为可扩展和可灌注混合式支架结构的打印而设计的,旨在为市场带来一种易于使用且具有成本效益的生物打印选择。


FELIXprinters董事、总经理Guillaume Feliksdal表示:“这看起来很简单,但要使其易于使用却需要做大量研究工作。该机器与普通打印机相对类似,过程也是用户日常所熟悉的。使用者将打印材料(在本例中为bioink)加载到标准的5毫升注射器中,使用普通的切片软件准备文件,即可开始使用。



将生物墨水装入标准的5毫升注射器中



据悉,该机器是与DTU、training4crm合作开发的,并获得了欧盟Horizon 2020计划的资助,其交付成果是将价格合理且易于使用的3D生物打印机推向市场。具体地说,该机器是一种微挤压生物打印机,它使用电动挤压将高粘度材料(例如水凝胶,生物相容性共聚物和细胞球体)以连续的方式分配在连续的细管中,以实现更好的流量可控性。


经过三年的合作研究,该生物3D打印机于去年秋天首次宣布。Feliksdal表示,该设备已于3月份推出,但这个时机并不恰当,因为COVID-19病毒大流行,许多国家的研究员已经停止使用这台机器,但仍有少数大学和研究人员在使用它。其中之一就是DTU生物技术和生物医学系的Gürbüz,其研究重点是混合3D支架和生物材料的3D打印。Gürbüz一直与FELIXprinters一起合作开发BIOprinter,其研究目的是通过生产将多巴胺释放到患者大脑中的神经植入物来开发治疗帕金森氏病的方法。打印机用于制作模仿疾病的疾病模型,用于早期研究和治疗测试。


“支架能够创建一个细胞阵列,然后可以对其进行研究和某些测试,研究人员过去常常以非常复杂的方式制造支架,但使用生物3D打印机,可以直接按原样打印支架,从而节省了大量时间和金钱。”Feliksdal解释道。


Feliksdal研究的其他先进的应用包括打印药物,可以与细胞一起培养然后植入的骨骼结构,或者用于测试化妆品的皮肤组织工程等等。



BIOprinter使用的是微挤压工艺,可通过注射器分配高粘度材料



据了解,学术环境和研究实验室,那些无法获得巨额预算来购买生物3D打印设备的人,以及可能没有3D打印专业知识的用户,都是FELIXPrinters认为其生物打印机可能会产生真正影响的群体。它的设计目的是提供与该公司的Felix Pro系列相同的高可访问性和可升级性,这意味着机器可以通过更换打印头来适应未来的应用。这也是一个开放的系统,研究人员可以使用他们选择的标准耗材。Feliksdal解释了该公司如何投入大量精力使机器变得友好,特别是在教育环境中,它可以作为更先进的生物打印活动的“垫脚石”。这些学术环境的本质是要看到有新的学生和研究人员涌入,需要接受培训,这也使得这种易用性变得更具吸引力。然后是定位明显低于大多数高端3D生物打印设备的价格。FELIXprinters认为客户可以在网站上询价,但Feliksdal评论道“使用者可以用一台的价格拥有10台生物打印机。


“我们认为这是一个最佳选择,但据我了解,这种技术的目标是要推广到诊所。因此,现在它更侧重于研究,但是如果药房有一个可以直接打印药物的生物打印机或者在有人烧伤了皮肤等情况下医院可以打印一系列皮肤细胞,那将是非常好的效果,”Feliksdal谈到当前用户群时说道。



BIOprinter正在大学和研究实验室内部使用,但希望最终将该技术引入临床


随着3D打印技术的发展,制造超级跑车零部件和下一代喷气式发动机可能不再让普通AM爱好者感到惊讶,但有朝一日我们能够使用3D打印技术创造生物器官的想法仍然是科幻小说中的部分。然而,去年卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)的研究人员发表了一篇论文,详细描述了3D打印功能正常的成人大小的人体心脏的几个“关键步骤”,而早在2月份,一种用于组织调节系统的陶瓷3D打印歧管在国际空间站上进行了测试。事实上,根据市场预测,到本世纪20年代中期,全球生物3D打印市场预计将以超过20%的年均复合增长率增长,因为医疗需求上升,临床试验也在寻找替代品。


Feliksdal表示,虽然BIOprinter的应用范围不如市场上现有的某些高成本生物打印机先进,但该公司“已准备好进入诊所的计划”。他还指出了面向未来应用的可能性,例如3D打印小型器官,这是器官的简化复制品,可用于模拟医学研究的微观解剖结构。


Feliksdal总结道:“我们的目标是现在参与并发展到这个新的利基市场,并观察它的发展方向。我们试图与研究实验室、大学建立尽可能多的合作关系,以更好地了解生物打印的必要条件以及他们在该行业的发展方向。到目前为止,我们已经与几个人进行了交谈。他们表示可以使用BIOprinter进行测试,但是如果可以在现实生活中实际使用它,那就更酷了。”



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