▍導讀

將藥物推向市場是一個競爭激烈，成本高昂且具有挑戰性的過程，涉及臨床前實驗室和動物測試，然后才是耗時且昂貴的四個階段的人體臨床試驗，這可能需要長達7年至15年的時間，價格高達55億美元。即使10種可行的藥物化合物被確定用于人體試驗，9種中只有1種能夠真正進入市場。鑒于如此高的損耗率，生物3D打印是否可以通過更好地識別可行的化合物來節省寶貴的時間和資源，并將最有希望的藥物投入臨床試驗?
 

✦動物實驗的局限性✦

在藥物發現的最初階段（通常被稱為臨床前試驗），將監測新的化學實體（NCE），以確定化合物在目標系統內外的生命周期(藥代動力學)和它們的化學反應（新陳代謝）。由于圍繞人體試驗的倫理問題及其高昂的成本，這些早期試驗有相當一部分是在動物身上進行的。
 

盡管由于采用了更好的研究工具，以及在目標識別中人工智能的興起，從臨床前動物測試向臨床人體試驗的過渡有所改善，但仍然存在真正需要改進臨床前篩查的必要，因為動物測試通常無法表現人體新陳代謝的復雜性，會導致錯誤的陽性和陰性結果，從而不能準確反映藥物對人體系統的毒性。
 

✦3D細胞培養更有意義✦

考慮到動物模型的局限性，科學家們轉向人體器官模型也就不足為奇了。但是，盡管人類細胞已經在2D中進行了長期培養，近年來，范式的轉變導致越來越多的科學家認識到在生物打印所支持的3D環境中使用人類細胞的重要性，以便產生更具生理相關性的模型。通過將生物3D打印中的細胞培養自動化與精心定制的生物材料（稱為生物墨水）相結合，就可以在更短的時間內，以更大的數量培植、供給和維護人體器官模型，從而減少了在這些任務上花費的時間和精力。實驗室機器人現在也可以選擇和放置大量的細胞培養試劑或其他NCEs和液體樣本，從而實現更高的通量篩選，并更有效地運行各種其他實驗室任務。
 

✦生物墨水更好地模仿ECM✦

生物墨水是幫助研究人員推進藥物發現研究的另一個強有力的工具。組織特異性生物墨水改善細胞粘附和分化，幫助形成人體類器官。還可以添加蛋白質和其他生物因子，以更準確地重建細胞外基質（ECM），再次更好地模擬體內微環境。此外，通過多種交聯方法（化學，光，熱），可以調節構建體的剛度以更好地服務于特定的細胞類型，例如軟骨或骨組織。
 

✦學習更多✦

生物3D打印的人體器官模型可以在藥物開發的初始階段更有效地識別可行的化合物，節省制藥行業的時間和金錢，將最有希望的化合物轉移到昂貴的人體臨床試驗中， 該技術的影響力不斷增長，意味著科學家們將繼續驗證越來越多的應用。