藥物研發(fā)新革命：3D打印與DNA自組裝技術(shù)

3D打印是添加劑制造技術(shù)的一種形式，在添加劑制造技術(shù)中三維對象是通過連續(xù)的物理層創(chuàng)建出來的。3D打印機(jī)相對于其他的添加劑制造技術(shù)而言，具有速度快，價格便宜，高易用性等優(yōu)點。
3D打印機(jī)就是可以“打印”出真實3D物體的一種設(shè)備，功能上與激光成型技術(shù)一樣，采用分層加工、迭加成形，即通過逐層增加材料來生成3D實體，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)完全不同。稱之為“打印機(jī)”是參照了其技術(shù)原理，因為分層加工的過程與噴墨打印十分相似。隨著這項技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們已經(jīng)能夠生產(chǎn)出與原型的外觀、感覺和功能極為接近的3D模型。

治療癌癥的藥物向來昂貴，這要歸結(jié)于藥物高昂的研發(fā)制造成本，幾個大型制藥企業(yè)每年的研發(fā)經(jīng)費甚至要超過蘋果及谷歌。Parabon納米實驗室的科學(xué)家們利用3D打印技術(shù)，研發(fā)了一種更加快捷方便的抗癌藥制作方法。


借助于一款名為inSēquio（英文介紹）的CAD軟件，科學(xué)家們可以直觀地在電腦屏幕上拖放拼接藥物的3D模型，添加藥效分子基團(tuán)。待到藥物的3D模型建立完成，納米制造技術(shù)可以在短時間內(nèi)制造出數(shù)十億個藥物分子。以往的藥物研發(fā)過程不得不借助低效的試錯法，Parabon資深研究員Hong Zhong表示，他們開發(fā)了全新的工程過程。
該公司首先在它們的Parabon Essemblix藥物開發(fā)平臺上，進(jìn)行了對抗"多形性成膠質(zhì)細(xì)胞瘤"(glioblastoma multiforme，腦腫瘤的一種)的藥物試驗。使用名叫"inSēquio"的計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，科學(xué)家們通過簡單的拖放操作界面，設(shè)計出能"發(fā)現(xiàn)"、"纏繞"并"攻擊"癌細(xì)胞的不同分子形式的藥物。
在選定了藥物的功能之后，研究人員再使用超級計算機(jī)平臺，尋找DNA序列能夠自組裝的必要組成部分。然后，在納米技術(shù)的幫助下，科學(xué)家們建造了分子的數(shù)萬億個副本——這種設(shè)計和生產(chǎn)藥物的過程，僅需幾周甚至幾天的時間。
除了開發(fā)量身定制的藥物以抵抗前列腺癌和其它疾病，Parabon也在努力將這一技術(shù)應(yīng)用于 生化防御的合成疫苗，以及針對基于基因信息的疾病。該公司相信它們的工作已經(jīng)超出了藥物的范疇，并計劃將該技術(shù)應(yīng)用到創(chuàng)造納米級邏輯門和分子級納米傳感器上。
我們普遍理解的3D打印要涉及到3D打印機(jī)，目前世界上最先進(jìn)的3D打印機(jī)大概只能刻畫到16微米的打印層，而納米制造技術(shù)為更精細(xì)的打印需求提供了解決方案。這些科學(xué)家們也知道，這項技術(shù)不僅可以應(yīng)用于制藥行業(yè)，他們計劃用此技術(shù)制造納米級別的邏輯門。