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愛丁堡研究人員開發(fā)一種3D打印“身體芯片”,皆在終結(jié)人體或動物實(shí)驗(yàn)

3D打印動態(tài)
2023
12/28
13:08
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本帖最后由 冰墩熊 于 2023-12-28 13:09 編輯

2023年12月28日,南極熊獲悉,研究人員開發(fā)了一種革命性的3D打印設(shè)備,有望加快患者獲取新藥的速度,同時(shí)也消除了對動物測試的需求。

△該塑料裝置使用正電子發(fā)射斷層掃描(PET)掃描來生成詳細(xì)的3D圖像,顯示器官內(nèi)部發(fā)生的情況

每年全球在藥物研發(fā)初期會使用數(shù)千只動物進(jìn)行測試,然而,許多經(jīng)過動物測試的藥物最終并未展現(xiàn)出任何臨床益處。英國愛丁堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出了一種突破性的“身體芯片”,能夠完美模擬藥物在患者體內(nèi)的流動情況。這種塑料裝置意味著科學(xué)家們可以測試藥物,觀察不同器官的反應(yīng),無需進(jìn)行活體動物實(shí)驗(yàn)。

△根據(jù)善待動物組織(PETA)2019年的一份報(bào)告,僅在美國,就有多達(dá)1億只用于研究的動物在實(shí)驗(yàn)室被故意感染疾病、燒毀、中毒,最終被殺害

3D打印用于實(shí)驗(yàn)的“身體芯片”

該設(shè)備屬于全球首創(chuàng)。它由3D打印機(jī)制造,包含五個(gè)隔室,模擬了人類心臟、肺部、腎臟、肝臟和大腦。這些器官通過模擬人體循環(huán)系統(tǒng)的通道相連,可以通過這些通道泵送新藥物。

這個(gè)塑料裝置利用正電子發(fā)射斷層掃描(PET)生成詳細(xì)的3D圖像,展現(xiàn)微小器官內(nèi)部的情況。該設(shè)備的發(fā)明者Liam Carr表示:“PET圖像使我們能夠確保正在測試的新藥物能夠均勻地流動。” PET掃描涉及向芯片注入微量放射性化合物,將信號傳輸?shù)綐O其靈敏的相機(jī),使科學(xué)家們能夠更好地評估新藥的效果。

△Adriana Tavares博士和Liam Carr手持“身體芯片”,后面是PET掃描結(jié)果圖像

Carr指出:“這個(gè)設(shè)備是專門為測量藥物分布而設(shè)計(jì)的,具備均勻流動的特性,并且器官隔室足夠大,可以對藥物吸收進(jìn)行采樣以進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。從本質(zhì)上講,這讓我們能夠觀察新藥物在體內(nèi)的分布位置以及停留的時(shí)間,無需使用人類或動物進(jìn)行測試!

他補(bǔ)充道:“由于其靈活性,這個(gè)設(shè)備可以適應(yīng)多種細(xì)胞模型,用于研究不同的科學(xué)問題,但潛在應(yīng)用受到可用細(xì)胞模型和我們對科學(xué)問題的認(rèn)識水平的制約。例如,我們可以在設(shè)備中建立脂肪肝疾病模型,并用它來觀察受影響的肝臟如何影響其他器官,如心臟、大腦、腎臟等。甚至可以結(jié)合多個(gè)受影響的細(xì)胞模型,了解它們?nèi)绾蜗嗷ビ绊憽!?br /> 她強(qiáng)調(diào):“這個(gè)平臺可以成為研究各種人類疾病的寶貴工具,如癌癥、心血管疾病、神經(jīng)退行性疾病和免疫疾病。”

愛丁堡心血管科學(xué)中心(CVS)的Adriana Tavares博士表示,將五個(gè)器官連接在一起的這個(gè)設(shè)備,將幫助科學(xué)家有效地研究一種新藥對患者整體身體的影響。她表示:“這在醫(yī)學(xué)研究中是一個(gè)非常重要的領(lǐng)域,因?yàn)槲覀儾粩嗟亓私獾絺鹘y(tǒng)上認(rèn)為只影響某個(gè)器官或系統(tǒng)的疾病,實(shí)際上會對其它較遠(yuǎn)的器官或不同的相互關(guān)聯(lián)系統(tǒng),產(chǎn)生不同的影響。”

△Liam Carr和她的主管Adriana Tavares正在使用3D打印“身體芯片”設(shè)備

3D打印實(shí)驗(yàn)裝置的潛在好處

她進(jìn)一步補(bǔ)充道:“該設(shè)備展現(xiàn)了巨大的潛力,可以減少全球用于測試藥物和其它化合物的大量動物,特別是在早期階段,只有2%的化合物能夠通過發(fā)現(xiàn)通道。”

除了簡單地消除早期藥物開發(fā)中對動物的需求外,還存在其他好處。Tavares表示:“通過使用比動物模型更能代表人類生物學(xué)的模型,這種非動物方法可以顯著降低藥物發(fā)現(xiàn)的成本,加速藥物進(jìn)入臨床階段,并提高我們對人類疾病系統(tǒng)影響的理解!


身體芯片裝置是通過國家研究用動物替代、改良和減少中心(NC3Rs)和聯(lián)合利華共同資助的博士生獎學(xué)金開發(fā)的。

愛丁堡大學(xué)商業(yè)化部門愛丁堡創(chuàng)新中心的Susan Bodie博士表示:“我們很高興能夠支持Liam和CVS團(tuán)隊(duì)開發(fā)這種身體芯片,期待看到這一技術(shù)所產(chǎn)生的影響。這一新穎設(shè)備有助于未來新化合物和藥物的測試和開發(fā)!




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