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清华新闻网1月21日电近日，清华-伯克利深圳学院(TBSI)精准医学与公共健康研究中心马少华副教授、黄来强教授团队在3D打印技术制造的类器官研究中取得重要成果，成功建立了类器官均一化、自动化、高通量培养平台，制备的人源和鼠源的正常组织和肿瘤类器官，形态结构均一，忠实地保留了源组织/肿瘤从基因分子细胞到组织生理病理的特性、对药物和治疗的反应功能。其中肿瘤类器官高度保持了源肿瘤的异质性和患者之间的异质性，为肿瘤的发病机理研究、药物和疗法的筛选和评价、个体化精准治疗，以及再生医学的研究和开发提供了优良的技术平台和疾病模型。
肿瘤类器官制备及应用路线图
类器官在生物医学医药研究、个性化治疗以及再生医学领域具有广阔的应用前景。其中基于癌症病人肿瘤组织在体外三维培养的肿瘤类器官，作为肿瘤疾病模型，在癌症药物、疗法、个性化精准治疗的研究和开发中具有巨大的应用潜力。但是，目前类器官研究还存在诸多问题：类器官形态及组成的可控性差；同批次类器官个体之间，以及不同批次类器官样本之间均存在显著差异；建模周期长（培养周期需要4-6周），而且建模过程缺乏自动化操控，耗时费力。
针对这些问题，研究团队以微流控联动3D打印技术快速制造、培养和自动化操控建立正常组织和肿瘤类器官，全过程均一可控，可高通量规模化。通过微流控液滴技术将含有细胞的Matrigel剪切成直径约500微米的均一化微球并将其作为细胞活动的结构模板，经过1周培养熟化（细胞自组织）即可形成类器官。利用这个平台成功培养了小鼠肝、肺、肾等正常组织的类器官，癌症病人肺、肾、胃、直肠等多种肿瘤的类器官。
类器官制备技术平台示意图
3D打印技术参考查询了清华-伯克利深圳学院的有关信息，发现该校曾于2016年购买上普博源(北京)生物科技有限公司的高级生物3D打印设备。经查询，该公司专门从事3D生物打印和制造先进生物打印产品，拥有创新的3D生物打印系统、新型生物墨水和先进的3D细胞模型，并应用于个性化组织工程和癌症治疗、医疗器械、药物测试和新药研发。
目前，该公司官网显示的生物3D打印机有五种类型，包括两型入门级和专业级的桌面生物3D打印机，两型旗舰级的生物细胞3D打印机和多功能生物3D打印机，以及一型低温沉积组织工程支架3D打印机。
上普生物开发的生物3D打印机
以旗舰级四喷头多功能桌面级生物3D打印机为例，该设备通过数种喷头与功能模块相互之间的自由搭配，可以组合出诸如水凝胶细胞打印、多材料复合打印、转轴管腔打印、近场直写打印等数十种打印工艺。一台设备即可涵盖绝大多数生物3D打印使用场景，完全胜任仿生组织器官构建、高端医疗器械、细胞研究与治疗、先进材料开发等多方面应用。
上普生物3D打印机应用领域
仿生组织器官
·脊髓打印
·心脏打印
·皮肤打印
组织工程支架
·骨修复支架
·半月板支架
·骨-软骨支架
细胞研究与治疗
·细胞免疫研究
·胚胎干细胞打印
·神经细胞打印
个性化药检模型
·器官芯片
·个性化肝癌模型
·神经药物筛选的类脑模型
高端医疗器械
·抗HPV病毒蛋白缓释支架
·心脏支架
·血管支架
·人工心脏瓣膜
先进材料拓展应用
·人造肉
·导电材料打印
·磁性材料打印
·4D打印
BioMaker提供多种打印喷头，从细胞打印喷头到光固化喷头，从制冷喷头到高温喷头，每种喷头都搭载上普特色打印技术，保证擅长材料可以顺畅打印
清华-伯克利深圳学院研究团队生物打印过程（上普生物也可查询到类似过程）
随着生物打印技术的发展，在生物学中使用生物打印的努力只会越来越多-从开发来模仿生物学动态特性的新生物墨水到与生物学复杂性相匹配的新生物打印机和生物打印方法。为了进一步增加广泛采用，工程师正在继续简化生物打印技术以改善自动化，以减少操作员所需的经验。
未来，生物打印可能会取得进展的一个特定领域是形态发生，其中涉及复杂的细胞，生化和生物物理动力学，这些动力学雕刻出了活生物体及其组成器官的形状和组成。这些复杂性可以通过生物打印的构造以某种形式概括，包括与快速扩展的类器官工程领域合并。因此，生物打印的未来将为广泛的生物学问题提供巨大的潜力。
本期参考：清华新闻网、上普生物官网及公众号。
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