莱斯大学创业公司Volumetric立志成为未来生物组织的打印农场

3D打印快讯
2020
08/07
10:40
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在世界最大的医疗城市之一,一家初创公司正在利用光的力量和精度来构建活体组织,从而推动生物打印技术的极限。Volumetric作为莱斯大学的衍生产品而诞生,自2018年成立以来,已经取得了长足的进步,推动了生物材料的创造,以及全球癌症研究、再生医学和人体器官替代计划的生物制造平台。

重现人体血管架构的努力促使莱斯大学生物工程助理教授Jordan Miller和他的一个生物工程研究生Bagrat Grigoryan创建了Volumetric。这对组合一直专注于创新,让科学家能够创造出精致的血管网络,模仿人体血液、空气、淋巴和其他重要液体的自然通道。这种新的开源生物打印技术最初被称为SLATE,是组织工程立体光刻设备的简称,它使用快速成型制造技术来制造柔软的水凝胶,是该公司商业化技术的基础。

Miller表示:"虽然组织工程领域的大部分注意力通常都集中在细胞上所取得的进展,但Volumetric公司正在发挥关键作用,关注细胞外空间,即细胞外发生的事情。如果我们思考一下身体的实体器官,比如肝脏,它们在生物学上是非常复杂的,具有复杂的血管结构。在这种复杂性中,最明显的是架构的复杂性。在细胞方面取得了梦幻般的进展,因为研究人员正在寻找更新、更好的方法来种植细胞、分化细胞、取材干细胞,并将其制成器官特异功能,然而,细胞之外的一切都属于我们专家研究的范畴。"

有了这么多的研究作为支撑,Miller和 Grigoryan有信心将他们在实验室开发的技术商业化。在获得授权后,它成为了LumenX生物打印机的基础,通过Volumetric和Cellink--全球领先的生物技术公司之一--合作生产。

LumenX被设计为构建血管的入门级平台,实现了血管的复杂分支和渐变。此外,创始人还声称,该设备可一次性以照片方式固化整层结构,交联速度比其他打印方法快50倍。这一过程以令人难以置信的分辨率进行,利用超过100万个同时的光点来生物打印低至200微米的微观特征。

Miller建议:"当我们在研究实验室创造这项技术时,我们立即开始思考它在社会中的潜力,我们明白,我们希望将我们的基础研究带出实验室,进入临床实践,在那里它将产生影响。因此,为了转化我们的技术,我们知道,它必须被商业化,成为可以生存的商业模式的一部分。这时,我们的研究就不仅仅是一篇学术论文了。一篇学术论文可以对人们的思维方式产生影响,而一个商业化的产品则可以直接对人们的生活产生很大的影响。"

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Volumetric和Cellink的LumenX (图片由Cellink/Volumetric提供)

所以,公司的诞生源于团队在实验室取得的巨大进展,再加上,几十位研究人员的请求,他们希望使用Volumetric的技术来开发自己的项目。Miller和Grigoryan将自己的知识产权授权给了大学,并将其授权给了Volumetric公司,从那时起,他们就开始用它来销售生物墨水和生物打印机。

"这是一个非常令人兴奋的机会,因为当研究实验室里有一项科学发现时,它如何转化为对社会的直接影响并不总是显而易见的,但商业化是解决这个问题的一种方式。"

创造高质量的生物材料和3D生物制造平台是Volumetric的使命之一。除了LumenX,Volumetric创始人还开发了市场上唯一的细胞兼容生物材料,用于基于光的打印,是在含有细胞的水凝胶或实验室芯片设备内创建血管网络的理想选择。该公司将其技术的独特能力融入到生物打印领域,打印复杂的3D血管化活体组织,是该领域最先进、最难模仿的组织之一,从而突破了生物打印领域的极限。

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使用LumenX可以在几分钟内快速打印多层3D微流控塑料芯片(图片由Volumetric/Cellink提供)

在见证了世界各地成功的大学衍生公司的出现后,有一点是明确的,许多初创公司面临的一大挑战就是与资金有关。然而,Miller和Grigoryan能够利用美国国家科学基金会(NSF)及其创新兵团计划,获得了他们合作的大部分资金,在短短两年时间里,这家初创公司已经成为打印组织结构的专用打印机和水凝胶生物墨水的强势销售商。

该公司的另一大优势是它的位置,就在休斯敦的德克萨斯医疗中心(TMC)的中心地带,在强生创新公司(又称JLABS)工作,该公司是一个全球网络生态系统,在广泛的医疗保健领域赋予发明者权力,以加速向世界各地的患者提供拯救生命、改善生命的健康和保健解决方案。这是迄今为止全球最大的医疗中心之一,也是临床医生和外科医生渴望看到像Volumetric的生物打印技术从工作台转化到床边的地方。

"临床医生亲眼看到替代组织发挥作用的必要性和紧迫性。这促使我们为我们可以生产的潜在器官制定了临床策略,我们将如何去生产它,如何设计临床试验,以及为了达到目的需要完成哪些早期研究。"Miller介绍说。"我们的工作不仅仅是理论,而是要让外科医生实际使用我们的组织支架,确定材料是否可以植入。我们需要知道他们是否可以将缝合线穿透它,并在缝合线不直接脱落的情况下拉出。我们知道,我们的工作涉及到为细胞考虑优化材料,同时也为外科医生考虑。"

虽然Volumetric还有很多工作要做,但20多年的生物工程经验正在帮助Miller找到一个平衡点,让细胞和外科医生都能努力。
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2018年,Jordan Miller和Bagrat Grigoryan在创立Volumetric后(图片由Volumetric提供)


Miller对Volumetric的未来有着非常特别的愿景,部分原因是他认为该技术具有高度的可扩展性。他认为,对于Volumetric这样的生物打印公司来说,未来的发展方向类似于位于布拉格的开源3D打印公司Prusa的情况,只不过在这种情况下,是用于生物制造。

"他们[Prusa]正在使用3D打印机制造他们需要的零件,依靠一个不间断运行的打印农场,搅出大量高价值的作品。这就是我们看到的未来再生医学的完美比喻,像Volumetric这样的公司将开发大型生物打印农场,将活体组织规模化,最终可以成为人们的器官和组织替代品。"

Volumetric的研究人员一直在平心静气地工作,为工程组织构建提供血管结构。这是该领域最困难的功绩之一,因为致力于人工血管的生物制造的研究人员遇到了一些挑战,以创建能够为3D生物工程组织的细胞提供氧气和营养物质的功能性血管状结构。然而,米勒在莱斯和Volumetric实验室的进展使他创造了第一个生物打印技术,解决了多血管化的挑战。

"现在,再生医学领域的潜力是有史以来最大的,我们对细胞与材料的相互作用比以前了解得更多,我们的技术平台让人们能够更深入地研究生物学,开发新的材料,推动这个领域的发展。“


编译自:3dprint




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