体外3D打印模型如运用于药物筛选

来源：中国生物材料学会 | 发布时间：2022-10-21

摘要：3D生物打印三要素中组织重建和体外器官功能化是现阶段该领域研究的最终落脚点，其中构建用于药物筛选的体外3D模型常常被当作相关研究热点。理想的体外模型能更好地再现体内病理状况，再现人体组织的形态和功能，有助于提高药物筛选效率。药物筛选的主要目的是在临床试验前识别和优化潜在药物已期获得批准的候选药物。药物筛选通过在初始阶段迅速排除不合适的候选药物，可以减少不必要的时间和成本。

1986年，Charles Hull开发了世界上第一台商业3D打印机，30多年后的今天，3D打印已融入进我们生活中的方方面面。2000年前后，Clemson university、University of Missouri、Drexel University的诸位教授首次提出了生物3D打印这一概念，这是人类首次将生物和3D打印技术进行结合的尝试，生命和制造之间从此多了一条联系的纽带。

3D生物打印三要素中组织重建和体外器官功能化是现阶段该领域研究的最终落脚点，其中构建用于药物筛选的体外3D模型常常被当作相关研究热点。理想的体外模型能更好地再现体内病理状况，再现人体组织的形态和功能，有助于提高药物筛选效率。药物筛选的主要目的是在临床试验前识别和优化潜在药物已期获得批准的候选药物。药物筛选通过在初始阶段迅速排除不合适的候选药物，可以减少不必要的时间和成本。

想要实现3D生物打印必定要用到特定的工具，常见的3D生物打印技术有喷墨式、挤出式、光固化式这三种。

在这里我们可以拿我们生活中经常吃的“土豆”来进行形象的类比。我们吃土豆的时候会把土豆切成土豆丁、土豆条、土豆片，这一个个以丁、条、片形式存在的土豆单元可以作为组成一整个土豆的基本素材，我们可以像拼积木一样把他们组装在一起，“土豆丁”就是喷墨式生物打印方法中的液滴，该方法通过组合液滴来实现三维成型；“土豆条”则是挤出式3D生物打印中的水凝胶线条；“土豆片”是光固化式3D生物打印中的光照固化形成的水凝胶平面。****挤出式3D生物打印通过挤出连续的纤维组建结构；喷墨式3D生物打印生成液滴作为生物制造的基本单位；光固化式3D生物打印利用光敏感材料层层堆叠出3D模型。****除此之外，还有一些较为先进的3D生物打印方法，例如悬浮打印、同轴打印和投影式打印方法等。

目前市面上的生物3D打印设备大多数体型较为巨大、功能繁杂且昂贵价格，大家都难以有一个相对量化的指标去评判最终结果。生物3D打印设备的最终使用人群主要还是一线的科研人员和医生，这就要求生物3D打印机要适合生物医学背景的人员进行操作，其需要具有价格合理、操作简便、量化指标、普遍适用的特性。

现阶段药物筛选存在的问题是其高昂的成本以及伦理道德方面的限制，通过使用生物3D打印制造的类器官、迷你组织、器官芯片可从原理上说可规避上述问题，另外也容易标准化，其在构建药物筛选模型上具有其独特的优势。我们认为通过使用生物3D打印体外组装人体细胞，制造组织和器官模型是生物3D打印未来需要着重发力的方向。

关于3D生物打印的热点应用方向您了解了吗？