BioBot：一台可以打印活细胞的3D打印机

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美国生物科技初创公司BioBots 融合了计算机科学和化学科学。该公司的第一款产品是一台桌面级生物材料3D 打印机，不久才在纽约TechCrunch Disrupt 大会的舞台上进行了展示——他们打印了梵高耳朵的复制品，足以以假乱真——这款产品结合了硬件、软件和湿件（译者注：这里指人脑）。联合创始人丹尼·卡布雷拉（Danny Cabrera）表示后者才是创新的核心所在。
可以人工制作活体组织结构的生物制造已经不是什么新领域——这一领域的研究已经进行了十多年。不过卡布雷拉和另一名创始人认为他们在修理昂贵（大约在10 万美元以上）、庞大且复杂的老旧设备时发现了一个机会——他们从创客运动中使用小型廉价的桌面级3D 打印机印制塑料上获得了灵感。
BioBots 3D 打印机使用的却不是塑料而是一种特殊的“墨水”，这种墨水可以结合生物材料和活细胞来打造3D 活组织和小型人体器官。目前该打印机主要用于研究和临床前审查，如药物测试（替代动物实验)。虽然这种3D 打印技术并不是用人体自身的细胞打印出人体器官的替代品——尽管这个领域的发展（越来越）向着这个方向前进。卡布雷拉表示，这一技术未来近期的可能是帮助促进疾病治疗方法的定制。
卡布雷拉告诉TechCrunch：“现在我们是真的将它看作是为制药公司，那些正在做临床药物测试的公司开发的一个产品。用户可以使用这些设备，利用人类细胞打造3D 活组织模型，这些模型可比2D 的组织或动物复杂得多，而用户则可以使用这些复杂模型。它们真正地复制了人体的功能。用户可以使用它们来开发为临床准备的药物。在药物呈现假阳性时就及时发现，避免让它们进入临床试验。”
“我们认为这是一种开发个性化治疗方法的方式。病人到用户的诊所来，而我们可以直接从患者身上提取细胞然后打出3D 组织或是小型器官组织，这些都是专门为该病人准备的，然后测试不同的治疗方法，不同的药物疗程和针对病人疾病的个性化治疗。”
卡布雷拉还补充说，“我们知道传统的做法是把所有的疾病进行分类，然后分别给它们命名，但疾病发生在每一个个体身上都是不一样的，而我们的药物开发流程有点过时了——我们用费用昂贵的临床试验来开发一种用于数以百万计病人的药物。现在我们真的可以使用这种技术来为每一个人创建一种药物。”
该初创公司开始是一个在宿舍里打造的项目，当时两名创始人正处于毕业期间，去年6 月他们从宾夕法尼亚大学计算机科学和生物学专业毕业，因此他们将自己的研究兴趣放在了基因工程和组织工程上。
卡布雷拉说：“我们的想法是我们可以使用创客运动中所采用的相同方法来制造在生物技术方面更小和更便宜的设备。在我们查看现有产品时，我们发现这些设备都体积巨大——它们看起来像是旧的电脑主机，它们占据了全部的空间，成本还高达50 万美元并且真的很难操作。你需要技术人员来操作这些设备。”
该团队在早期通过一次大学竞赛赢得了5000 美元的资金来开发他们的第一个原型产品。在将一个产品卖给一名博士生后，他们决定扩展这个想法并且他们被选中加入位于费城的Dreamit Health 加速器，这让他们在去年秋天获得了5 万美元的资金。这几个月来他们一直在装运首批生物材料打印机，他们还与研究人员保持密切合作以便不断优化初始产品（对于帮助BioBots 自身开发的研究者，每台机器的售价为5000 美元左右）。
他们的循环商业模式将会是为打印机打印不同的生物材料出售不同的打印“墨水”。今天它推出了一款软骨墨水工具包的测试版(售价为700 美元)。
该打印机会使用可见(蓝色) 光(加上包含在它的墨水里的复合光引发剂) 来修复生物材料结构，而不是像更成熟的设备那样使用一些压力或紫外线。卡布雷拉说这是打印活组织更有效的方式，因为压力和紫外线都会对活细胞造成伤害，而BioBots 所使用的蓝光不会对细胞造成有害的影响。
要使用该设备来制作一个组织结构，如一块骨头、软骨或是肝脏，用户需要将BioBots 光粉与他们想要打印的活细胞放在一起，再加上一些结合因子以确保细胞都粘在一起。
卡布雷拉解释称，“我们的墨水含有三种粉末，用户会加入他们的第四种粉末，也就是结合因子，他们还需要加入想要打印的细胞，用5—10 分钟将它们混合在一起，然后把混合物放进设备，其结构设计可以用AutoCAD 或者Solidworks 或是任何CAD 软件制作。我们的软件将会设计文件转换为打印机指令。”
BioBots 打印机配有一个挤压机，并且使用液压推动材料的注射器。一旦生物材料制作完成，打印机就会照射蓝光来让结构凝固。卡布雷拉称打印时间的长短取决于用户想要制作的材料类型。
他还补充说：“到目前为止，我们的客户实际打印范围很广，他们用这个打印机打印了骨头，还有肺、肝、心、脑、皮肤、软骨。”
问题& 回答
梅塞尔 ：你们的分销策略是什么。对于将产品分销到医院和医生那里你们有什么计划，这一部分的费用包含在医疗保险里面吗？
卡布雷拉 ：就现在而言它更多的是一种研究工具。我们正在向制药行业推销这款产品——是与研发部门实实在在打交道，所以我们并没有与医生打过交道。在制药行业进行销售有许多现成的销售渠道，我们正在尝试这些渠道……我们正在寻找有这方面专长的人加入我们的团队。
利文斯顿 ：你们有一长串的合作伙伴名单——他们有没有给你们关于这个产品的反馈意见？他们使用了产品吗？他们打印了什么？
卡布雷拉 ：我展示的所有这些客户都是很早期的采用者。他们在我们开发出工具包之前就买进了这个设备。他们用这个设备所做的任何事情都会告诉我们，他们会告诉我们他们是怎么使用这台打印机的，这些都让我们真正获取了许多有关组织工程学的知识。这也让我们明白‘我们真的需要一个软骨工具包了’。而且这也正是我们打印这只耳朵所要的部件。在这方面的研发通常会需要花费至少上万美元，会需要几个月的时间，而多亏了这些重要的合作伙伴关系以及与研究者在产品上的密切合作，使得我们能够加快这一过程。
利希滕斯坦 ：你如何判定成功？在销售这款产品时你的衡量标准是什么？达到什么就可以说这就是我们想看到的工作方式。
卡布雷拉 ：这台设备本身是一个机械系统，我们可以很容易对它进行测量——设备的分辨率、精确度。说真的，如何使用设备是由研究者决定，他们使用设备的方式与自己的工作有关。举例来说，对于一家制药公司，他们会打造一个3D 活组织——在这里反复出现的一个重要例子就是为了治疗癌症。打印一个微型肿瘤，在它上面测试抗癌药物，然后观察哪些药物有效而哪些又没有。基本上如果你能复制人体的机体情况，如果你能够模拟出人体的机能，这就是成功。如果不能，那么我们就会再进行尝试。这就是数字制造技术的意义所在——人们可以有很短的周转时间，非常快地改变设计。
菲舍尔 ：它现在可以用来取代的是什么？在生命科学更为基础的研究中，人们可以培养移植皮肤样本并且在这些样本上测试外用药物。你觉得这个会在将来替代什么？
卡布雷拉 ：首先，它不会取代任何东西——它将会创造新的功能。所以首先是人们可以为自己的身体组织增加一个额外的维度。现在所有这些东西都是以2D 的方式呈现，突然现在你可以用3D 了。在生理层面上，这将与人的关系更为密切。3D 细胞的行为也与2D 的行为截然不同。因此许多公司对于能够使用这项技术真的感到非常兴奋，这是他们一直在寻找的东西。对于它在未来会替代的东西，就我们所看到的而言，欧洲等地已经禁止在化妆品行业进行动物实验，这是一个我们可以进入的关键领域，我们将以动物的替代品作为开始。我们认为最终它会作为整个临床药物开发的一个替代品。
理想状态下，如果你想要一次在一个人身上测试药物，你应该专门为这个人开发药物，但是没有人会做这种实验的小白鼠。突然一下子我们可以直接从病人身上提取细胞，打印3D 的组织，然后开发药物——用在这些细胞上而不是病人身上，用在那些由他们自身变化而来的组织结构上。
杰森·金凯德： 在医学方面，还有其他公司也在致力于开发3D 打印技术。你能再谈谈关于你们使用的那种不会杀死细胞的技术吗？在没有大量资金的情况下你们是怎么想到它的？它有多可靠？其他人可能会怎么做，会做类似的事情吗？

卡布雷拉 ：我那时还是宾夕法尼亚大学的一名学生。刚刚毕业那会，我有一个朋友——另外一名创始人里卡多——他正在开发这款设备的原型。在我毕业之后，我们买了三张宜家桌子，我们在当时的住所里搬移家具，偶然发现了这些被人们用于各种不同用途的化学品。我们主要是在寻找在使用中不会杀死细胞的东西。然后我们遇到了这个——它主要是一种化合物——它是一种能与可见光一起工作的化合物。我们认为这感觉太棒了。然后我们试了一下，效果很好。没有人实际使用过可见光——在IP 场景中——打印3D 活组织。所以我们觉得这是一个我们可以真正拥有的空间。这在生物学上也很有意义。所以我们在今年早些时候申请了这些专利。我们真的认为它可靠，而且不仅可靠——我们是真的觉得这是打造这些细胞组织的最好方式。
翻译：曹木
BioBots Is A 3D Printer For Living Cells