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

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構(gòu)建活體組織，從而推動生物打印技術(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，已經(jīng)取得了長足的進步，推動了生物材料的創(chuàng)造，以及全球癌癥研究、再生醫(yī)學(xué)和人體器官替代計劃的生物制造平臺。

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和他的一個生物工程研究生Bagrat Grigoryan創(chuàng)建了Volumetric。這對組合一直專注于創(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)備的簡稱，它使用快速成型制造技術(shù)來制造柔軟的水凝膠，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胞上所取得的進展，但Volumetric公司正在發(fā)揮關(guān)鍵作用，關(guān)注細胞外空間，即細胞外發(fā)生的事情。如果我們思考一下身體的實體器官，比如肝臟，它們在生物學(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。在細胞方面取得了夢幻般的進展，因為研究人員正在尋找更新、更好的方法來種植細胞、分化細胞、取材干細胞，并將其制成器官特異功能，然而，細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有信心將他們在實驗室開發(fā)的技術(shù)商業(yè)化。在獲得授權(quán)后，它成為了LumenX生物打印機的基礎(chǔ)，通過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)計為構(gòu)建血管的入門級平臺，實現(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。這一過程以令人難以置信的分辨率進行，利用超過100萬個同時的光點來生物打印低至200微米的微觀特征。

Miller建議："當(dāng)我們在研究實驗室創(chuàng)造這項技術(shù)時，我們立即開始思考它在社會中的潛力，我們明白，我們希望將我們的基礎(chǔ)研究帶出實驗室，進入臨床實踐，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，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)論文可以對人們的思維方式產(chǎn)生影響，而一個商業(yè)化的產(chǎn)品則可以直接對人們的生活產(chǎn)生很大的影響。"

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

所以，公司的誕生源于團隊在實驗室取得的巨大進展，再加上，幾十位研究人員的請求，他們希望使用Volumetric的技術(shù)來開發(fā)自己的項目。Miller和Grigoryan將自己的知識產(chǎn)權(quán)授權(quán)給了大學(xué)，并將其授權(quán)給了Volumetric公司，從那時起，他們就開始用它來銷售生物墨水和生物打印機。

"這是一個非常令人興奮的機會，因為當(dāng)研究實驗室里有一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)時，它如何轉(zhuǎn)化為對社會的直接影響并不總是顯而易見的，但商業(yè)化是解決這個問題的一種方式。"

創(chuàng)造高質(zhì)量的生物材料和3D生物制造平臺是Volumetric的使命之一。除了LumenX，Volumetric創(chuàng)始人還開發(fā)了市場上唯一的細胞兼容生物材料，用于基于光的打印，是在含有細胞的水凝膠或?qū)嶒炇倚酒�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、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）

在見證了世界各地成功的大學(xué)衍生公司的出現(xiàn)后，有一點是明確的，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能夠利用美國國家科學(xué)基金會(NSF)及其創(chuàng)新兵團計劃，獲得了他們合作的大部分資金，在短短兩年時間里，這家初創(chuàng)公司已經(jīng)成為打印組織結(jié)構(gòu)的專用打印機和水凝膠生物墨水的強勢銷售商。

該公司的另一大優(yōu)勢是它的位置，就在休斯敦的德克薩斯醫(yī)療中心（TMC）的中心地帶，在強生創(chuàng)新公司（又稱JLABS）工作，該公司是一個全球網(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)計臨床試驗，以及為了達到目的需要完成哪些早期研究。"Miller介紹說。"我們的工作不僅僅是理論，而是要讓外科醫(yī)生實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胞考慮優(yōu)化材料，同時也為外科醫(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)驗正在幫助Miller找到一個平衡點，讓細胞和外科醫(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Volumetric的未來有著非常特別的愿景，部分原因是他認為該技術(shù)具有高度的可擴展性。他認為，對于Volumetric這樣的生物打印公司來說，未來的發(fā)展方向類似于位于布拉格的開源3D打印公司Prusa的情況，只不過在這種情況下，是用于生物制造。

"他們[Prusa]正在使用3D打印機制造他們需要的零件，依靠一個不間斷運行的打印農(nóng)場，攪出大量高價值的作品。這就是我們看到的未來再生醫(yī)學(xué)的完美比喻，像Volumetric這樣的公司將開發(fā)大型生物打印農(nóng)場，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)域最困難的功績之一，因為致力于人工血管的生物制造的研究人員遇到了一些挑戰(zhàn)，以創(chuàng)建能夠為3D生物工程組織的細胞提供氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的功能性血管狀結(jié)構(gòu)。然而，米勒在萊斯和Volumetric實驗室的進展使他創(chuàng)造了第一個生物打印技術(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最大的，我們對細胞與材料的相互作用比以前了解得更多，我們的技術(shù)平臺讓人們能夠更深入地研究生物學(xué)，開發(fā)新的材料，推動這個領(lǐng)域的發(fā)展�！�


編譯自：3dprint