萊斯大學(xué)創(chuàng)業(yè)公司Volumetric立志成為未來(lái)生物組織的打印農(nóng)場(chǎng)

在世界最大的醫(yī)療城市之一，一家初創(chuàng)公司正在利用光的力量和精度來(lái)構(gòu)建活體組織，從而推動(dòng)生物打印技術(shù)的極限。Volumetric作為萊斯大學(xué)的衍生產(chǎn)品而誕生，自2018年成立以來(lái)，已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，推動(dòng)了生物材料的創(chuàng)造，以及全球癌癥研究、再生醫(yī)學(xué)和人體器官替代計(jì)劃的生物制造平臺(tái)。

重現(xiàn)人體血管架構(gòu)的努力促使萊斯大學(xué)生物工程助理教授Jordan Miller和他的一個(gè)生物工程研究生Bagrat Grigoryan創(chuàng)建了Volumetric。這對(duì)組合一直專注于創(chuàng)新，讓科學(xué)家能夠創(chuàng)造出精致的血管網(wǎng)絡(luò)，模仿人體血液、空氣、淋巴和其他重要液體的自然通道。這種新的開(kāi)源生物打印技術(shù)最初被稱為SLATE，是組織工程立體光刻設(shè)備的簡(jiǎn)稱，它使用快速成型制造技術(shù)來(lái)制造柔軟的水凝膠，是該公司商業(yè)化技術(shù)的基礎(chǔ)。

Miller表示："雖然組織工程領(lǐng)域的大部分注意力通常都集中在細(xì)胞上所取得的進(jìn)展，但Volumetric公司正在發(fā)揮關(guān)鍵作用，關(guān)注細(xì)胞外空間，即細(xì)胞外發(fā)生的事情。如果我們思考一下身體的實(shí)體器官，比如肝臟，它們?cè)谏�物學(xué)上是非常復(fù)雜的，具有復(fù)雜的血管結(jié)構(gòu)。在這種復(fù)雜性中，最明顯的是架構(gòu)的復(fù)雜性。在細(xì)胞方面取得了夢(mèng)幻般的進(jìn)展，因?yàn)檠芯咳藛T正在尋找更新、更好的方法來(lái)種植細(xì)胞、分化細(xì)胞、取材干細(xì)胞，并將其制成器官特異功能，然而，細(xì)胞之外的一切都屬于我們專家研究的范疇。"

有了這么多的研究作為支撐，Miller和 Grigoryan有信心將他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的技術(shù)商業(yè)化。在獲得授權(quán)后，它成為了LumenX生物打印機(jī)的基礎(chǔ)，通過(guò)Volumetric和Cellink--全球領(lǐng)先的生物技術(shù)公司之一--合作生產(chǎn)。

LumenX被設(shè)計(jì)為構(gòu)建血管的入門級(jí)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了血管的復(fù)雜分支和漸變。此外，創(chuàng)始人還聲稱，該設(shè)備可一次性以照片方式固化整層結(jié)構(gòu)，交聯(lián)速度比其他打印方法快50倍。這一過(guò)程以令人難以置信的分辨率進(jìn)行，利用超過(guò)100萬(wàn)個(gè)同時(shí)的光點(diǎn)來(lái)生物打印低至200微米的微觀特征。

Miller建議："當(dāng)我們?cè)谘芯繉?shí)驗(yàn)室創(chuàng)造這項(xiàng)技術(shù)時(shí)，我們立即開(kāi)始思考它在社會(huì)中的潛力，我們明白，我們希望將我們的基礎(chǔ)研究帶出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入臨床實(shí)踐，在那里它將產(chǎn)生影響。因此，為了轉(zhuǎn)化我們的技術(shù)，我們知道，它必須被商業(yè)化，成為可以生存的商業(yè)模式的一部分。這時(shí)，我們的研究就不僅僅是一篇學(xué)術(shù)論文了。一篇學(xué)術(shù)論文可以對(duì)人們的思維方式產(chǎn)生影響，而一個(gè)商業(yè)化的產(chǎn)品則可以直接對(duì)人們的生活產(chǎn)生很大的影響。"

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

所以，公司的誕生源于團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室取得的巨大進(jìn)展，再加上，幾十位研究人員的請(qǐng)求，他們希望使用Volumetric的技術(shù)來(lái)開(kāi)發(fā)自己的項(xiàng)目。Miller和Grigoryan將自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)給了大學(xué)，并將其授權(quán)給了Volumetric公司，從那時(shí)起，他們就開(kāi)始用它來(lái)銷售生物墨水和生物打印機(jī)。

"這是一個(gè)非常令人興奮的機(jī)會(huì)，因?yàn)楫?dāng)研究實(shí)驗(yàn)室里有一項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)時(shí)，它如何轉(zhuǎn)化為對(duì)社會(huì)的直接影響并不總是顯而易見(jiàn)的，但商業(yè)化是解決這個(gè)問(wèn)題的一種方式。"

創(chuàng)造高質(zhì)量的生物材料和3D生物制造平臺(tái)是Volumetric的使命之一。除了LumenX，Volumetric創(chuàng)始人還開(kāi)發(fā)了市場(chǎng)上唯一的細(xì)胞兼容生物材料，用于基于光的打印，是在含有細(xì)胞的水凝膠或?qū)嶒?yàn)室芯片設(shè)備內(nèi)創(chuàng)建血管網(wǎng)絡(luò)的理想選擇。該公司將其技術(shù)的獨(dú)特能力融入到生物打印領(lǐng)域，打印復(fù)雜的3D血管化活體組織，是該領(lǐng)域最先進(jìn)、最難模仿的組織之一，從而突破了生物打印領(lǐng)域的極限。

使用LumenX可以在幾分鐘內(nèi)快速打印多層3D微流控塑料芯片（圖片由Volumetric/Cellink提供）

在見(jiàn)證了世界各地成功的大學(xué)衍生公司的出現(xiàn)后，有一點(diǎn)是明確的，許多初創(chuàng)公司面臨的一大挑戰(zhàn)就是與資金有關(guān)。然而，Miller和Grigoryan能夠利用美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)及其創(chuàng)新兵團(tuán)計(jì)劃，獲得了他們合作的大部分資金，在短短兩年時(shí)間里，這家初創(chuàng)公司已經(jīng)成為打印組織結(jié)構(gòu)的專用打印機(jī)和水凝膠生物墨水的強(qiáng)勢(shì)銷售商。

該公司的另一大優(yōu)勢(shì)是它的位置，就在休斯敦的德克薩斯醫(yī)療中心（TMC）的中心地帶，在強(qiáng)生創(chuàng)新公司（又稱JLABS）工作，該公司是一個(gè)全球網(wǎng)絡(luò)生態(tài)系統(tǒng)，在廣泛的醫(yī)療保健領(lǐng)域賦予發(fā)明者權(quán)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決方案。這是迄今為止全球最大的醫(yī)療中心之一，也是臨床醫(yī)生和外科醫(yī)生渴望看到像Volumetric的生物打印技術(shù)從工作臺(tái)轉(zhuǎn)化到床邊的地方。

"臨床醫(yī)生親眼看到替代組織發(fā)揮作用的必要性和緊迫性。這促使我們?yōu)槲覀兛梢陨�產(chǎn)的潛在器官制定了臨床策略，我們將如何去生產(chǎn)它，如何設(shè)計(jì)臨床試驗(yàn)，以及為了達(dá)到目的需要完成哪些早期研究。"Miller介紹說(shuō)。"我們的工作不僅僅是理論，而是要讓外科醫(yī)生實(shí)際使用我們的組織支架，確定材料是否可以植入。我們需要知道他們是否可以將縫合線穿透它，并在縫合線不直接脫落的情況下拉出。我們知道，我們的工作涉及到為細(xì)胞考慮優(yōu)化材料，同時(shí)也為外科醫(yī)生考慮。"

雖然Volumetric還有很多工作要做，但20多年的生物工程經(jīng)驗(yàn)正在幫助Miller找到一個(gè)平衡點(diǎn)，讓細(xì)胞和外科醫(yī)生都能努力。

2018年，Jordan Miller和Bagrat Grigoryan在創(chuàng)立Volumetric后（圖片由Volumetric提供）

Miller對(duì)Volumetric的未來(lái)有著非常特別的愿景，部分原因是他認(rèn)為該技術(shù)具有高度的可擴(kuò)展性。他認(rèn)為，對(duì)于Volumetric這樣的生物打印公司來(lái)說(shuō)，未來(lái)的發(fā)展方向類似于位于布拉格的開(kāi)源3D打印公司Prusa的情況，只不過(guò)在這種情況下，是用于生物制造。

"他們[Prusa]正在使用3D打印機(jī)制造他們需要的零件，依靠一個(gè)不間斷運(yùn)行的打印農(nóng)場(chǎng)，攪出大量高價(jià)值的作品。這就是我們看到的未來(lái)再生醫(yī)學(xué)的完美比喻，像Volumetric這樣的公司將開(kāi)發(fā)大型生物打印農(nóng)場(chǎng)，將活體組織規(guī)�；�，最終可以成為人們的器官和組織替代品。"

Volumetric的研究人員一直在平心靜氣地工作，為工程組織構(gòu)建提供血管結(jié)構(gòu)。這是該領(lǐng)域最困難的功績(jī)之一，因?yàn)橹铝τ谌斯ぱ�管的生物制造的研究人員遇到了一些挑戰(zhàn)，以創(chuàng)建能夠?yàn)?D生物工程組織的細(xì)胞提供氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的功能性血管狀結(jié)構(gòu)。然而，米勒在萊斯和Volumetric實(shí)驗(yàn)室的進(jìn)展使他創(chuàng)造了第一個(gè)生物打印技術(shù)，解決了多血管化的挑戰(zhàn)。

"現(xiàn)在，再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛力是有史以來(lái)最大的，我們對(duì)細(xì)胞與材料的相互作用比以前了解得更多，我們的技術(shù)平臺(tái)讓人們能夠更深入地研究生物學(xué)，開(kāi)發(fā)新的材料，推動(dòng)這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展�！�


編譯自：3dprint