通过生物3D打印进行更有效的药物筛查

将药物推向市场是一个竞争强烈，昂贵且具有挑战性的过程，涉及临床前实验室和动物测试，然后还要进行更耗时和昂贵的人类临床试验的四个阶段。要完成这个过程可能需要长达7到15年，而且累积的费用能高达55亿美元。即使确定了10种可行的药物化合物用于人体试验，实际上9种化合物只中有1种会推向市场。鉴于如此高的耗损率，生物打印能否通过更好地鉴定可行化合物从而仅将最有前途的药物用于临床试验来节省宝贵的时间和资源？

动物试验的局限性

在药物发现的最初阶段（通常称为临床前试验），将监控新的化学实体（NCEs），以确定目标系统内外的化合物的生命周期（药代动力学）及其化学反应（新陈代谢）。由于围绕人类试验的伦理问题及其高昂的成本，这些早期试验中有相当多是在动物身上进行的。

尽管由于有了更好的研究工具和人工智能在目标识别中的应用，从临床前动物试验到临床人体试验的过渡有所改善，但仍然确实需要改进临床前筛查，因为动物试验通常无法概括人类的复杂性代谢，导致假阳性和假阴性，从而不能正确反映药物对人体系统的毒性。

3D细胞培养更相关

鉴于动物模型的局限性，难怪科学家们转向了人体器官模型。但是，尽管人类细胞已经长期以2D进行培养，但是近年来，范式的转变使越来越多的科学家认识到在生物打印提供的3D环境中使用人类细胞以产生更具生理相关性的模型的重要性。通过将3D生物打印中的细胞培养自动化与精心定制的生物材料（称为生物墨水）相结合，可以以更大的数量和更少的时间来生长，培养和维护人体器官模型，从而减少了在这些任务上花费的时间和精力。现在，实验室机器人还可以大量拾取和放置细胞培养试剂或其他NCE和液体样品，从而实现更高的通量筛选，并更有效地运行其他各种实验室任务。

生物墨水更好地模仿细胞外基质（ECM）

生物墨水是另一个强大的工具，可以帮助研究人员推进药物发现研究。特定于组织的生物墨水可改善细胞黏附和分化，从而有助于人类类器官的形成。还可以添加蛋白质和其他生物因子，以更准确地重建细胞外基质（ECM），从而再次更好地模拟体内微环境。此外，通过多种交联方法（化学，光，热），可以调节构建体的刚度以更好地服务于特定的细胞类型，例如软骨或骨组织。

生物打印更相关的人体器官模型可以通过在药物开发的初期阶段更有效地识别可行的化合物，从而将最有希望的化合物转移到昂贵的人体临床试验中，从而节省制药行业的时间和金钱。