未來(lái)3D生物打印技術(shù)解析
據(jù)著名投資網(wǎng)站Seekingalpha刊登署名為克里斯弗蘭戈?duì)柕?Cris Frangold)的評(píng)論文章稱，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為目前最熱門(mén)的新技術(shù)之一，其中3D生物打印技術(shù)發(fā)展?jié)摿Ψ浅＞薮?，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年將實(shí)現(xiàn)快速成長(zhǎng)和創(chuàng)造大量收入。
面向醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療設(shè)備的3D人體組織開(kāi)發(fā)商和制造商O(píng)rganovo Holdings正在同云設(shè)計(jì)和技術(shù)軟件廠商Autodesk合作開(kāi)發(fā)首款生物打印3D設(shè)計(jì)軟件。
這款軟件將與Organovo的NovoGen MMX生物打印機(jī)配套使用，這表明人類(lèi)在提高3D人體組織設(shè)計(jì)的可用性和功能上向前邁出了重要一步，有可能拓展生物打印用戶的數(shù)量。Organovo的 3D生物打印技術(shù)可以創(chuàng)造3維人體組織，從結(jié)構(gòu)上糾正和構(gòu)成人體細(xì)胞。利用這種方式創(chuàng)造出來(lái)的組織可以想原生的人體組織一樣發(fā)揮功能，這也為先進(jìn)藥物發(fā)現(xiàn) 和開(kāi)發(fā)提供了機(jī)會(huì)，未來(lái)還有可能應(yīng)用于臨床治療和組織移植。
Autodesk致力于開(kāi)發(fā)人機(jī)互動(dòng)、計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)字設(shè)計(jì)等最先進(jìn)的技術(shù)。它打算將其技術(shù)拓展應(yīng)用到設(shè)計(jì)和模擬分子和人體系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)之中。
3D生物打印是什么?
Organovo正在探索利用可以生產(chǎn)機(jī)體組件的材料來(lái)打印人體組織以及利用計(jì)算機(jī)化可適應(yīng)制造工藝進(jìn)行人體組織移植的新途徑。定制樣品和成品 是利用廉價(jià)3D計(jì)算機(jī)打印機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的。這些醫(yī)學(xué)打印機(jī)并不使用擠壓成型的塑料、金屬或陶瓷材料，而是使用活體細(xì)胞材料。這種工藝被稱作快速生物打印。它 是對(duì)我們所熟悉的傳統(tǒng)噴墨式打印機(jī)采用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。這些打印機(jī)可以創(chuàng)造出任何形狀的組織結(jié)構(gòu)，比如血管、小塊皮膚和肌肉等等。
Organovo和Autodesk之間的協(xié)同作用
這兩家公司有很大的合作潛力。Organovo的NovoGen MMX Bioprinter是一種全新的、全自動(dòng)化(定制圖形用戶界面)、專(zhuān)為滿足生物研究和生物打印的各種需求而開(kāi)發(fā)的軟硬件平臺(tái)。從硬件的角度來(lái)說(shuō)，它是一 種強(qiáng)大的工具，使用了最新的技術(shù)，但是它運(yùn)行在目前最新的軟件平臺(tái)之上。科學(xué)家們每次想要使用打印機(jī)時(shí)，都必須從頭編寫(xiě)相關(guān)的軟件，這意味著科學(xué)家們要花 大量的時(shí)間去調(diào)試軟件，而不是進(jìn)行技術(shù)研究。
Autodesk已經(jīng)成為很多專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)領(lǐng)域的領(lǐng)軍廠商，可能在過(guò)去的20年里被開(kāi)發(fā)出來(lái)的所有產(chǎn)品都是利用 Autodesk的軟件開(kāi)發(fā)出來(lái)的，但是這將是它第一次去開(kāi)發(fā)能夠創(chuàng)造活體事物的軟件。未來(lái)5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)的第一款應(yīng)用很可能會(huì)是準(zhǔn)備用于臨床試驗(yàn)的簡(jiǎn)單組 織。與此同時(shí)，Organovo希望通過(guò)生產(chǎn)能夠被用于藥品研究、發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)的活體組織獲得一個(gè)穩(wěn)定而且可持續(xù)的創(chuàng)收源泉。
3D生物打印技術(shù)的發(fā)展?jié)摿?/strong>
了解3D生物打印技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Φ淖詈棉k法就是對(duì)比研究其他技術(shù)的演變歷程，那些技術(shù)可能在20年前完全是不可想象的。雖然技術(shù)不同，但是還是 能夠說(shuō)明問(wèn)題的，比如最典型的例子就是平板電腦和智能手機(jī)的發(fā)展歷程。推動(dòng)平板電腦和智能手機(jī)技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿赡苁窍M(fèi)者需要一種多功能的、價(jià)格低廉 的、實(shí)用性強(qiáng)的便攜式設(shè)備。微軟在2002年率先推出商業(yè)化平板電腦Microsoft Tablet PC，但是并未獲得微軟所希望的成功。8年后，蘋(píng)果在2010年推出iPad，這才打破了技術(shù)上的壁壘。如今，平板電腦已經(jīng)在全球市場(chǎng)暢銷(xiāo)，預(yù)計(jì)它的銷(xiāo)量 很快就會(huì)超過(guò)筆記本電腦。
3D打印技術(shù)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為當(dāng)今最熱門(mén)的新技術(shù)之一。3D打印技術(shù)最早可追溯至1984年。這種技術(shù)按照摩爾定律不斷向前發(fā)展，同時(shí)成本則在不 斷下降，逐步降低到主流公司能夠使用3D打印機(jī)的程度。在過(guò)去的2年里，3D打印領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)先者3D Systems和Stratasys一直是最熱門(mén)的兩家公司。3D打印公司近幾年一直在迅猛發(fā)展。預(yù)計(jì)3D打印機(jī)是今年1月初召開(kāi)的拉斯維加斯CES展會(huì) 上風(fēng)頭最勁的話題。3D Systems的股票自今年年初以來(lái)已經(jīng)上漲了15%。
預(yù)計(jì)3D打印行業(yè)將在近幾年實(shí)現(xiàn)快速成長(zhǎng)和創(chuàng)造大量收入，因?yàn)樵絹?lái)越多的公司開(kāi)始采用這種技術(shù)。如今，象福特、波音和通用電氣那樣的產(chǎn)業(yè)巨頭都已經(jīng)開(kāi)始在它們的制造工藝中采用3D打印技術(shù)。
據(jù)Autodesk副總裁布萊恩馬修(Brian Mathews)稱：“3D打印是重新設(shè)想制造工藝的一種方法。”福特公司利用3D打印技術(shù)提高了樣品制造的速度和成本效率。同樣，波音將3D打印技術(shù)應(yīng) 用到了軍用飛機(jī)的組件制造之中。2012年11月，通用電氣收購(gòu)了曾對(duì)3D打印設(shè)備投入大量資金的工程技術(shù)公司Morris Technologies，它將專(zhuān)注于打印最新噴氣式飛機(jī)引擎的各種組件。
不難想象，人體組織3D打印技術(shù)很可能也會(huì)以類(lèi)似的成長(zhǎng)趨勢(shì)發(fā)展下去。
據(jù)致力于增加人體器官、眼睛和組織捐獻(xiàn)工作的美國(guó)非營(yíng)利性組織Donate Life America稱：“雖然醫(yī)學(xué)技術(shù)和捐獻(xiàn)一直在發(fā)展，但是市場(chǎng)對(duì)人體器官、眼睛和組織的需求仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于捐獻(xiàn)的數(shù)量。僅在美國(guó)，就有超過(guò)11.5萬(wàn)人正在等待器官移植。”
CompaniesandMarkets.com是一家全球性的商業(yè)信息整合商，該公司旗下有很多專(zhuān)家分析師，他們編著了數(shù)百份市場(chǎng)研究報(bào)告。
據(jù)一位名叫麥克金(Mike King)的專(zhuān)家稱：“預(yù)計(jì)到2017年的時(shí)候，全球人造器官市場(chǎng)將達(dá)到200億美元的規(guī)模，這主要是由于需要器官移植的病人的需求不斷增長(zhǎng)所推動(dòng)的。另 外，技術(shù)進(jìn)步、成本下降、人口老齡化和捐獻(xiàn)器官數(shù)量少也是造成未來(lái)幾年內(nèi)人造器官市場(chǎng)需求猛增的因素。”
報(bào)告還指出，由于全球糖尿病患者超過(guò)了1億人，預(yù)計(jì)人造胰腺將有很好的發(fā)展前景。人造器官的全球需求是由人造腎臟引發(fā)的。
結(jié)論
其他一些公司也在積極研究和開(kāi)發(fā)組織重生和治療技術(shù)，比如Tengion等，但它們使用的是傳統(tǒng)的技術(shù)，而非生物打印技術(shù);那些公司專(zhuān)注的重點(diǎn) 都跟Organovo不同。3D打印技術(shù)可能還要較長(zhǎng)的一段時(shí)間才能獲利，盡管這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的投資風(fēng)險(xiǎn)很高，但是潛在回報(bào)可能非常巨大。
但是，這個(gè)技術(shù)領(lǐng)域也有一些短期利好因素存在，比如從藥品發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)中獲得收入等。2010年，Organovo與Pfizer簽訂了一份合作 協(xié)議，預(yù)計(jì)Organovo在2012年底之前可以從中獲得45萬(wàn)美元的收入。后來(lái)它又在2011年10月與United Therapeutics達(dá)成了一項(xiàng)為期30個(gè)月的合作，Organovo將利用其生物打印技術(shù)進(jìn)行與肺動(dòng)脈高壓治療有關(guān)的研究。Organovo已經(jīng)承 認(rèn)它從這項(xiàng)合作中獲得了61.8萬(wàn)美元的收入。
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