Precise Bio的生物打印眼角膜能夠代替由于疾病或創傷損壞的天然眼角膜

有一個未來可能發生的問題，你可能從來都沒想到過：如果自動駕駛的汽車真的流行起來，使得交通死亡的數量下降，捐贈的可移植器官數量也會隨之減少。目前，大約有20%的捐贈器官都來源于在交通事故中去世的人。

幸運的是，這里有一種未來可能投入使用的解決方案：3D打印器官。這項技術還遠沒有達到臨床的要求，因為研究人員還在嘗試弄清如何打印含有血管和神經的復雜組織結構。但有跡象表明了這一領域早期的進步，那就是在眼睛方面的發展。

Precise Bio是一家在北卡羅萊納州的初創企業，由著名的維克森林再生醫學研究所的一些教授贊助，Precise Bio主要研究生物打印各種組織，為醫療提供一系列應用。這家公司剛剛宣布第一項產品將是可移植的人類眼角膜。“我們計劃把我們的打印產品存入眼庫，”Precise Bio的CEO Aryeh Batt說。

生物打印機是一種特殊的3D打印機。它并不是鋪下一層層塑料或金屬來逐漸構造一個結構，而是鋪下一層層細胞和生物兼容的材料來構造組織。

Precise Bio用一種叫做激光誘導轉移的技術把一滴滴的生物墨水推到培養皿中

在一篇IEEE Spectrum的獨家專訪中，Batt說他的公司目標很高，并想要最終超越整個器官移植系統。“醫生可以用打印出來的組織，而不是捐贈的組織，”他說。公司的生物打印機能夠制造規格一致的組織，也能夠打印定制的組織來滿足病人的需求。“這是工廠制造過程，”Batt說。無論哪種方式，都能讓我們遠離今天病態的抽簽體系。

生物打印是一塊熱門的研究方向，有著良好的應用前景，比如說給燒傷患者打印皮膚，為骨科修復打印骨骼和軟骨。但這些研究項目還沒有過渡成為真正的治療方法。

眼角膜可能成為生物打印的第一個主流應用，Batt說，一方面眼角膜有符合該科技特征的層狀結構。每一層都由不同的細胞和纖維構成，打印機可以把它們按順序排列，而且這些層結構不包含任何血管和神經。更重要的是，在眼睛里移植一塊新組織本身就比移植在身體內部要安全，因為醫生能輕易地檢查異常狀況，如果情況不妙的話也能輕松地移除組織。

毫無疑問，對眼角膜的需求還很大，美國眼庫協會的總裁兼CEO Kevin Corcoran說，在2017年，他的會員提供了近51000塊可移植的眼角膜給美國的病人，并往海外運送了26000多塊。國際上，“現在供不應求”他說。“據估計全球有一千萬人由于角膜損傷而失明，這主要是因為他們缺少有效又能負擔得起的治療方式。”

Precise Bio的專有方法的一部分就是它的打印機，這種打印機用了一種叫激光誘導轉移的技術把一滴滴的生物墨水推到一個平臺上。正如桌面打印機有裝著不同顏色墨水的墨盒一樣，Precise Bio的打印機有裝著不同生物材料的墨盒，比如說上皮細胞和膠原蛋白。

“據估計全球有一千萬因角膜損傷而失明的人，主要因為他們缺少有效又能負擔得起的治療方式。”——Kevin Corcoran,美國眼庫協會

激光的作用是把能量集中在打印機噴頭內部的材料上，使小氣泡形成再破裂，從而把小股生物墨水噴到基質上。Batt說激光的能量并不是直接施加到細胞上的，所以并不會對細胞造成損壞。其他的生物打印技術都會造成更大的細胞損傷，他爭辯道：微擠壓技術在細胞通過小孔時會給它們施加壓力，從而對細胞造成一定的損壞，而噴墨技術會加熱細胞，損壞它們。

雖然生物打印經常被認為是3D打印的一種，Precise Bio喜歡把他們的過程稱為4D打印，強調了第四維的存在：時間。在打印機打印完一片組織后，組織會進入生物反應器進一步成熟。對于生物打印的眼角膜，這意味著在10到14天的時間里，細胞和纖維在溫暖的基質里編織纏繞在一起。“細胞會連接在一起，并在形態上與人類組織達成一致，”Batt說。“生物學會發揮最主要的作用，但你必須得把它們放在正確的環境中使它發生。”

Precise Bio已經完成了對動物的第一次安全研究，并正準備為打印眼角膜做第一次人類試驗。然而，在達到那個階段以前，公司將不得不回答許多關于安全的問題。

比如說，它將必須證明生物打印的眼角膜在移植入人眼后會像正常的眼角膜一樣表現。在一般的眼角膜中，內皮細胞不會分裂繁殖。但在Precise Bio的細胞成熟過程中，打印的內皮細胞被誘導進入了增殖過程。“在我們把它移植入眼睛之前，我們會阻止這一過程的，”Batt說。“但我們必須在臨床研究中證明它。”

來源：環球科學