生物融合下的3D生物打印技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生行未來的應用

①  起源 ”

 

我們已經(jīng)邁入了后基因組時代，而在這個時代，數(shù)據(jù)和分子工程學領域的發(fā)展以及一些新框架為我們帶來了無限可能。研究人員、工程師和生物技術(shù)公司正在超越“仿生”范式。生物學、工程學、納米技術(shù)和 IT 之間的界線變得越來越模糊。我們在其中看到的不只是逐步迭代。

縱觀現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展史，會發(fā)現(xiàn)在大部分階段，技術(shù)與生物學之間都有著復雜的關(guān)系。笛卡爾主義的早期實踐者強調(diào)人體與復雜機械系統(tǒng)之間的相似之處。其他思路則采用了更加全面的觀點。無論如何，在過去的兩個世紀，關(guān)鍵的醫(yī)學創(chuàng)新都離不開技術(shù)與生物學的共同作用。青霉素其實僅僅就是窗臺上的培養(yǎng)皿里出現(xiàn)的一種霉菌，僅僅是生物學領域的一個意外而已。

但是由于 20 世紀的技術(shù)革新，才使得生產(chǎn)抗生素、對抗傳染病成為可能。

再到最近一二十年，IT 開始在醫(yī)療領域發(fā)揮更大的作用。2004 年首次完成人類基因圖譜，而且研究人員得出一個意義深遠的結(jié)論：人體并非一臺機器那么簡單。人類及構(gòu)成人體的復雜生物系統(tǒng)是超過 40 億年演變的產(chǎn)物，而這種演化過程中不斷迭代、改進和完善的規(guī)模是我們難以想象的。

當然也不僅僅是人類。整個世界都是由生物系統(tǒng)構(gòu)成的，而這些生物系統(tǒng)遠遠超出了人類在工程學方面的最新研究深度，比如蜘蛛絲的抗張強度是鋼的數(shù)倍、可以從抗輻射植物中提取納米級細絲、眼睛的分辨率高于大多數(shù)相機等等。

這對醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)意味著什么？研究人員已經(jīng)認識到人類所面臨的挑戰(zhàn)不僅僅是由于生物學造成的。

 

②  什么是生物融合？”

 

 

生物融合是介于醫(yī)療衛(wèi)生和生命科學研究中的一個產(chǎn)業(yè)領域，強調(diào)工程/技術(shù)和計算機化系統(tǒng)之間的協(xié)同作用。生物融合基于這么一種理解，即生物技術(shù)的兩個支柱-生物學和技術(shù)，并不像表面看來那樣難以調(diào)和。

生物融合并不僅限于生物技術(shù)鏈中的特定階段。這是一種可以端到端應用的方法。從組學和生物打印到仿生學，再到診斷學，許多新興的生物技術(shù)領域都是以生物融合范例為基礎的。

畢竟，生物學本質(zhì)上也只是經(jīng)過數(shù)十億年改進和完善的工程學而已。

 

③  醫(yī)療衛(wèi)生領域新前沿”

 

 

在過去的一個世紀里，我們在應對傳染病方面取得了長足的進步，例如天花、流感、小兒麻痹癥等，還包括現(xiàn)在的 Covid19。在過去的三十年里，我們在艾滋病毒/艾滋病療法方面的進步挽救了數(shù)百萬人的生命，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法能夠讓艾滋患者生存得更長久。

盡管已經(jīng)進行了大量投資和研究投入，但我們在應對癌癥、心臟病和慢性器官衰竭等慢性疾病方面的進展甚微。造成這種差異背后的原因是什么？答案就是個人因素。

就慢性病而言，任何兩名患者的經(jīng)歷都是不同的。患者的疾病原因不同，合并癥也可能不同，而且由于常規(guī)治療方案成本和需求方面的原因，患者獲得護理的機會也會有所不同。在過去的幾十年里，化學療法等常規(guī)治療方法挽救了無數(shù)生命，而且還在不斷的改進和完善，治療效果也正在逐步改善。不過，我們還有很多事情可以做。

舉例來說，生物融合在對抗癌癥方面有著具有巨大的潛力，可以幫助醫(yī)生通過基于組學的腫瘤特征分析、微型化給藥和組織置換來定制治療方案。

基于組學的分析可以幫助醫(yī)生識別腫瘤中的特定突變和生物標志物，進而縮小有效治療方案的范圍。微型化給藥可將藥物輸送到特定的癌癥影響區(qū)域，而不會損壞周圍的組織。生物融合也將會讓腫瘤成功切除后進行完整的組織置換成為可能。

盡管生物融合這種概念早已出現(xiàn)，但是由于其成本高昂、周轉(zhuǎn)周期較長，導致基于生物融合的治療方法并未受到市場的青睞，直到最近這一狀況才有所改變。

現(xiàn)在，下一代 DNA 測序等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展有助于降低基于生物融合的治療方法的成本，并縮短其周轉(zhuǎn)周期。測序可以幫助醫(yī)生確定潛在的遺傳風險因素。還有助于研究人員快速識別不同類型的癌癥和病原體。

 

④  生物融合產(chǎn)業(yè)”

 

 

對于生物技術(shù)、生命科學乃至機器人技術(shù)等相關(guān)行業(yè)而言，生物融合意味著邁出了重要一步。生物融合正在推動著研發(fā)基礎設施的轉(zhuǎn)型，而正是這些基礎設施推動了醫(yī)療衛(wèi)生領域在近十年的創(chuàng)新。

在行業(yè)層面上，生物融合解決了每個生物技術(shù)公司都面臨的一個基本問題：彌合分子工程專業(yè)知識與生物學之間的鴻溝。這對采購和預算分配產(chǎn)生了實際影響。

負責實際操作實驗室技術(shù)（及故障排除）的工程師的期望和需求與研究團隊完全不同。CELLINK將生物融合視為當前的第一要務，旨在彌合這一差距，實現(xiàn)靈活性并提升效率。

通過聽取工程師和研究人員的意見，我們已經(jīng)能夠在 BIO X 3D打印機等產(chǎn)品中實現(xiàn)一流的功能。從多打印頭配備到十倍分辨率提升，再到細粒度溫度控制，BIO X 的設計目標是解決限制上一代生物打印機性能的諸多問題。

實現(xiàn)靈活性、快速迭代并節(jié)省成本。