mimiX Biotherapeutics推出首臺聲學生物3D打印機：通過聲音創(chuàng)造生命
盡管常規(guī)的3D打印技術實際上已應用于生物或生物醫(yī)學應用，但是涉及直接打印細胞和其他生物物質以進行組織重建的真正生物3D打印仍處于起步階段。關于我們離實驗室種植的器官有多遠，專家意見不一，將技術從工作臺轉移到床頭可能需要數(shù)年時間。為了彌合這一差距，瑞士生物技術初創(chuàng)公司mimiX Biotherapeutics（mimiX）的創(chuàng)始人宣布推出一項全新的技術，該技術可以通過聲波快速，經(jīng)濟地生產(chǎn)多細胞功能組織構造。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人說，mimiX的第一臺聲學生物打印機cymatiX有望改變生物制造。他們認為，這將使生物制造領域能夠克服常規(guī)生物打印方法的一些主要局限性，并將我們引向創(chuàng)建生理相關的體外模型和工程組織構造。輕巧，快速且用戶友好的實驗室儀器依賴于該公司獲得專利的聲音誘導形態(tài)發(fā)生（SIM）生物處理技術。
mimiX團隊擁有3D SIM圖案化儀器的第一個原型（從左到右：Roman Amrein，Nicola Di Marzio，Marc Thurner和Tiziano Serra）。圖片由AO基金會提供
mimiX生物治療技術背后的3D-SIM技術已有近十年的歷史了。它是由瑞士達沃斯AO研究所的研究科學家Tiziano Serra博士開發(fā)的，它是mimiX的共同創(chuàng)始人，目的是創(chuàng)建定義明確的生物模式，并利用聲波將其自我組裝成功能組織。過去，塞拉（Serra）在詩意上將這一過程定義為“協(xié)調(diào)生物學”，而如今，SIM技術提供了一種獨特而高效的策略來制造密集而有組織的細胞模式，并解決了生命科學廣泛領域中的必需品，從而找到了在組織工程中的應用，再生醫(yī)學和用于藥物發(fā)現(xiàn)的藥物研究。去年秋天初，這家初創(chuàng)公司發(fā)表了關于血管網(wǎng)絡協(xié)調(diào)的體外科學結果，并進入了一項針對體內(nèi)軟組織再生的重點臨床前研究計劃。成立僅一年后，mimiX還公開了一種新的公司標識及其第一臺生物打印機。 據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，cymatiX將于2021年向科學界開放。“這將永遠改變生物制造技術，在mimiX，我們致力于為所有人都可以使用再生醫(yī)學的世界而努力，我們的新興技術將成為一種范式轉變，這是一種全新的生物制造方法，它將利用研究人員的創(chuàng)造力來圖案化生物（細胞，球體，類器官，微移植物） ）。生物印刷行業(yè)是過去十年的大肆宣傳，但現(xiàn)在，它可能會轉向新的技術曲線：我們基于聲音的下一代生物技術。希望進入生物制造炒作新時代的機構，學術界和研究人員都可以使用這種新工具。”
由于該設備仍是原型，因此mimiX目前正在將cymatiX進行產(chǎn)業(yè)化，并將于明年商業(yè)化。任何人都可以預訂該設備，并期待在2021年5月之后收到該設備。但是，該公司計劃在2021年1月向10個精選合作伙伴提供購買cymatiX的服務。
mimiX biotherapeutics的新型生物制造技術利用SIM技術來創(chuàng)建定義明確的生物體系結構。圖片由mimiX Biotherapeutics提供
cymatiX背后的專有技術旨在創(chuàng)建生物體系結構，可以進行臨床翻譯，并在基礎研究和應用研究中推動生物打印的前沿。新的SIM工藝代表了一種通用且省時的策略，可在定義的空間分辨率和生理相關的細胞密度下創(chuàng)建組織的細胞組件。
那么它是怎樣工作的？首先，將諸如細胞，球體和類器官之類的生物顆粒分散在水凝膠前體中，并加載到SIM載體中。然后，施加聲音產(chǎn)生的垂直振動，并在幾秒鐘內(nèi)創(chuàng)建圖案。取決于材料，通過使用不同的刺激，例如光，酶促或熱交聯(lián)，在水凝膠內(nèi)進行圖案化顆粒的交聯(lián)。更重要的是，可以依次構建多個不同圖案的層。
mimiX聯(lián)合創(chuàng)始人Tiziano Serra說：“ cymatiX可以創(chuàng)建模式，并凝聚物質以觸發(fā)其生物學功能。研究人員無需通過分散低密度的細胞，而是可以通過在培養(yǎng)室底部施加低頻垂直振動，通過所有細胞的液體運動，以非常快速和溫和的過程濃縮細胞。這種動態(tài)細胞凝結是功能組織再生的關鍵點之一。而且，我們能夠通過仿真來預測針對特定應用，從可植入組織到藥物篩選或疾病模型測試，我們希望生成哪種模式。”
根據(jù)創(chuàng)始人的說法，這種快速的技術可以在數(shù)秒之內(nèi)從大量的聲音輪廓中產(chǎn)生出多細胞結構。它對細胞友好，無接觸且溫和。 SIM設備可通過聲波進行遠程控制，從而將生物材料圖案化為3D構造，這些構造可發(fā)展為體外工程化的組織，例如微血管網(wǎng)絡。為了證明該技術，Serra與瑞士國家科學基金會（SNSF）和AO研究所的同事合作，證明SIM技術可以生成多尺度的有組織的血管網(wǎng)絡。在IOPscience雜志Biofabrication上發(fā)表的一篇論文中，研究人員開發(fā)了一種體外實驗模型作為概念驗證，以評估SIM用于創(chuàng)建血管結構的可行性。
SIM過程形成血管網(wǎng)絡的示意圖。圖片由Tiziano Serra / IOP Science提供
在這項研究中，研究人員證明，即使細胞初始密度低，它們也能夠自組裝成功能性的多尺度血管網(wǎng)絡。此外，作者得出的結論是，這是一種具有多種自由度（材料，細胞，圖案化參數(shù)）的高度通用的方法，可以應用于多個生物醫(yī)學領域，例如開發(fā)先進的空間編排，針對患者的微觀生理學用于藥物篩選的3D模型及其在生物打印中的實現(xiàn)，以向臨床提供自動化的組織制造。
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