特邀上海九院王金武教授团队，解锁组织工程与再生医学的无限潜力

有学者曾在《世界科技研究与发展》发表论文，分析显示：全球发文量总体呈逐年上升的趋势，研究热点集中在支架和组织工程方向。其中，中国的发文量排名第二，上海交通大学是国内发文量最多的机构。

全球发文量前10位研究机构（图片来源于《世界科技研究与发展》）

工程化生物人工组织在医学上有着广泛应用。这些组织不仅可以用于了解疾病的形成和进展，还可以用于开发生物替代品来修复或替换受损器官。此外，实验室培养的组织也可用于开发人源化体外模型，以验证药物的安全性和有效性。生物打印结合了增材制造和组织工程来生成功能性组织和器官。

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TCT Asia 2023

时间与地点

9月12日 09:00 - 17:30

9月13日 09:00 - 17:30

9月14日 09:00 - 15:00

国家会展中心（上海）4.1馆

前不久，新南威尔士大学悉尼分校展示了一种可以在体内进行生物打印的突破性柔性机器人，最近媒体又报道了他们的新突破。悉尼大学和悉尼科技大学 (UTS) 的科学家们正在通过人工生物打印领域的开创性研究和开发，为医学科学的未来奠定基础，这有可能在未来几十年彻底改变器官移植。

仿真器官

在一项关键性突破中，悉尼大学的科学家在培养皿中生物打印了迷你肺来测试药物，这有可能取代动物测试。在Wojciech Chrzanowski教授（悉尼药学院的纳米医学研究员兼学者）和Huyen Phan（韦斯特米德医学研究所的博士后研究员）的带领下，对实验室制造的肺（称为类器官或迷你器官）进行了研究，并将其作为生物医学研究的试验场。

显微镜下的肺类器官模型左：患病 右：健康（图片由Phan等人提供）

这项研究发表在《生物材料研究》（Biomaterials Research）杂志上，Chrzanowski在评论该研究时说：我们决定建立两种不同的肺部模型，一种是模拟一期临床试验：通过一个健康的肺来研究新药的安全性；另一个模拟二期试验：在我们的病例中，患病的肺反映了慢性阻塞性肺病，使我们能够研究药物的治疗效果与优势。

Chrzanowski教授解释说，论文中描述的模型比传统模型更准确，它们在模拟人肺环境条件方面的能力是独一无二的。为了模拟肺部模型，该团队直接从患者身上获取细胞，然后按照它们存在于体内时的方式分层构建它们。

Wojciech Chrzanowski教授。（图片由悉尼大学提供）

这些肺模型的开发使澳大利亚走在了微型器官研究的前沿，Chrzanowski教授一直呼吁建立一个国家医学研究中心来替代动物试验方法。澳大利亚是首批禁止对动物进行美容测试的国家之一。早在1997年，该国政府就为化妆品行业引入了一项自愿性行为准则，鼓励公司使用替代测试方法来代替动物测试。而后在2017年通过了一项法律，禁止将动物试验数据用于化妆品，以及禁止销售经过动物试验的化妆品。

生物打印补片（二）

悉尼科技大学最近的一项突破性研究也轰动了澳大利亚学术界，这项研究证明了生物工程心脏组织可以安全有效地帮助患者从心脏病发作造成的损伤中恢复过来。该技术可以创建由患者自身干细胞制成的个性化生物墨水，然后用于3D打印心脏组织以修复由心力衰竭引起的坏死组织区域。

心脏病学研究先驱Carmine Gentile教授领导了一项临床前研究——使用小鼠作为动物模型——以帮助更好地了解生物工程心脏组织在移植后如何在体内发挥作用。

UTS心血管再生小组负责人Gentile教授表示：“我们的研究表明，生物工程补片是治疗心力衰竭的最佳和最有效的方法——用其他方法生成的补片要么没有引起任何改善，要么改善不一致。我们的生物工程补片有望为患者提供更安全、更一致且更具成本效益的补片。”

Bioniks过去常常使用3D打印心脏组织

来修复心脏病发作引起的坏死组织区域。（图片由Leo Herson提供）

这些3D打印的人体组织结构采用了一种新颖的混合生物打印方法，将活细胞和生物材料结合起来，创造出功能性组织。用Cellink（BICO的子公司）的BIO X气动挤压3D生物打印机，和由心脏细胞与AlgGel（一种由海藻酸盐和明胶组成的混合材料）混合而成的生物墨水打印，通过外科手术将补片移植到小鼠心脏的心外膜表面。

这项名为“含有心脏球体的3D生物打印藻酸盐明胶水凝胶补片可在心肌梗塞小鼠模型中恢复心脏功能”的研究得出结论，当移植到小鼠心脏的最外层时，具有未改变心脏球体的3D生物打印水凝胶补片可以改善心脏功能。

Gentile教授说明道：“因为这项技术将使患者能够使用他们自己的干细胞来创建心脏补片，他们不仅可以潜在地显着减少心脏移植的创伤和成本，还可以避免身体排斥供体组织等障碍。”

在开始临床试验之前，研究人员已经开始对这项技术的长期影响进行进一步测试。

近年来，不仅在学术界，工业界对3D生物打印的兴趣也越来越浓厚。2014年至2015年间，众多生物3D打印公司进入市场，新的初创企业不断涌现。生物3D打印可能成为再生医学领域组织生物制造的新标准；许多生物3D打印机制造商已经开始将他们在研究或其他专业领域的建议和服务商业化。这些公司大多销售材料（生物墨水和细胞）、生物3D打印设备和提供咨询服务。

3D Systems（展位号：H87）是传统增材制造行业的领导者之一，该公司也通过生物打印硬件（通过收购Allevi）、生物墨水（与 collPlant 合作）和应用（主要是肺组织，与 United Therapeutics合作）进入市场。

在生物打印领域，TCT亚洲展曾邀请CellX出席TCT科技讲台，分享该公司应用3D打印技术在细胞农业领域的探索。

CellX出席2022年科技讲台

今年，主办方特邀上海交通大学医学院附属第九人民医院骨科主任医师 王金武 教授团队参与亚洲峰会医疗健康论坛，举办生物打印器械技术前沿与临床转化研讨会。届时将邀请临床医生、器械检测审评、行业调研投资专家等，为现场观众分享生物打印与临床转化的应用研究与知识。

王金武教授曾在接受TCT访谈时谈到：“生物3D打印在创造具有生理结构功能并能自我修复的组织器官方面，已经成为了一个极富有临床转化前景的技术。得益于生物3D打印，目前我们可以通过3D打印的类器官进行高通量的药物筛选。例如将肿瘤患者肿瘤细胞打印成多个同样的肿瘤小单元，从而筛选出治疗该肿瘤患者最有效的个性化药物。”

在科技部重点研发计划支持下，王金武教授团队还利用生物3D打印与机器人的技术结合研发了生物3D打印机器人，为将来生物3D打印进入临床骨关节软骨修复微创治疗领域做好了试验研究方面的准备。

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（TCT亚洲视角）

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