生物3D打印，实验室动物的福音?

▍导读

将药物推向市场是一个竞争激烈，成本高昂且具有挑战性的过程，涉及临床前实验室和动物测试，然后才是耗时且昂贵的四个阶段的人体临床试验，这可能需要长达7年至15年的时间，价格高达55亿美元。即使10种可行的药物化合物被确定用于人体试验，9种中只有1种能够真正进入市场。鉴于如此高的损耗率，生物3D打印是否可以通过更好地识别可行的化合物来节省宝贵的时间和资源，并将最有希望的药物投入临床试验?

✦动物实验的局限性✦

在药物发现的最初阶段（通常被称为临床前试验），将监测新的化学实体（NCE），以确定化合物在目标系统内外的生命周期(药代动力学)和它们的化学反应（新陈代谢）。由于围绕人体试验的伦理问题及其高昂的成本，这些早期试验有相当一部分是在动物身上进行的。

尽管由于采用了更好的研究工具，以及在目标识别中人工智能的兴起，从临床前动物测试向临床人体试验的过渡有所改善，但仍然存在真正需要改进临床前筛查的必要，因为动物测试通常无法表现人体新陈代谢的复杂性，会导致错误的阳性和阴性结果，从而不能准确反映药物对人体系统的毒性。

✦3D细胞培养更有意义✦

考虑到动物模型的局限性，科学家们转向人体器官模型也就不足为奇了。但是，尽管人类细胞已经在2D中进行了长期培养，近年来，范式的转变导致越来越多的科学家认识到在生物打印所支持的3D环境中使用人类细胞的重要性，以便产生更具生理相关性的模型。通过将生物3D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，就可以在更短的时间内，以更大的数量培植、供给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。实验室机器人现在也可以选择和放置大量的细胞培养试剂或其他NCEs和液体样本，从而实现更高的通量筛选，并更有效地运行各种其他实验室任务。

✦生物墨水更好地模仿ECM✦

生物墨水是帮助研究人员推进药物发现研究的另一个强有力的工具。组织特异性生物墨水改善细胞粘附和分化，帮助形成人体类器官。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），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。

✦学习更多✦

生物3D打印的人体器官模型可以在药物开发的初始阶段更有效地识别可行的化合物，节省制药行业的时间和金钱，将最有希望的化合物转移到昂贵的人体临床试验中， 该技术的影响力不断增长，意味着科学家们将继续验证越来越多的应用。