Precise Bio的生物打印眼角膜能够代替由于疾病或创伤损坏的天然眼角膜

有一个未来可能发生的问题，你可能从来都没想到过：如果自动驾驶的汽车真的流行起来，使得交通死亡的数量下降，捐赠的可移植器官数量也会随之减少。目前，大约有20%的捐赠器官都来源于在交通事故中去世的人。

幸运的是，这里有一种未来可能投入使用的解决方案：3D打印器官。这项技术还远没有达到临床的要求，因为研究人员还在尝试弄清如何打印含有血管和神经的复杂组织结构。但有迹象表明了这一领域早期的进步，那就是在眼睛方面的发展。

Precise Bio是一家在北卡罗莱纳州的初创企业，由著名的维克森林再生医学研究所的一些教授赞助，Precise Bio主要研究生物打印各种组织，为医疗提供一系列应用。这家公司刚刚宣布第一项产品将是可移植的人类眼角膜。“我们计划把我们的打印产品存入眼库，”Precise Bio的CEO Aryeh Batt说。

生物打印机是一种特殊的3D打印机。它并不是铺下一层层塑料或金属来逐渐构造一个结构，而是铺下一层层细胞和生物兼容的材料来构造组织。

Precise Bio用一种叫做激光诱导转移的技术把一滴滴的生物墨水推到培养皿中

在一篇IEEE Spectrum的独家专访中，Batt说他的公司目标很高，并想要最终超越整个器官移植系统。“医生可以用打印出来的组织，而不是捐赠的组织，”他说。公司的生物打印机能够制造规格一致的组织，也能够打印定制的组织来满足病人的需求。“这是工厂制造过程，”Batt说。无论哪种方式，都能让我们远离今天病态的抽签体系。

生物打印是一块热门的研究方向，有着良好的应用前景，比如说给烧伤患者打印皮肤，为骨科修复打印骨骼和软骨。但这些研究项目还没有过渡成为真正的治疗方法。

眼角膜可能成为生物打印的第一个主流应用，Batt说，一方面眼角膜有符合该科技特征的层状结构。每一层都由不同的细胞和纤维构成，打印机可以把它们按顺序排列，而且这些层结构不包含任何血管和神经。更重要的是，在眼睛里移植一块新组织本身就比移植在身体内部要安全，因为医生能轻易地检查异常状况，如果情况不妙的话也能轻松地移除组织。

毫无疑问，对眼角膜的需求还很大，美国眼库协会的总裁兼CEO Kevin Corcoran说，在2017年，他的会员提供了近51000块可移植的眼角膜给美国的病人，并往海外运送了26000多块。国际上，“现在供不应求”他说。“据估计全球有一千万人由于角膜损伤而失明，这主要是因为他们缺少有效又能负担得起的治疗方式。”

Precise Bio的专有方法的一部分就是它的打印机，这种打印机用了一种叫激光诱导转移的技术把一滴滴的生物墨水推到一个平台上。正如桌面打印机有装着不同颜色墨水的墨盒一样，Precise Bio的打印机有装着不同生物材料的墨盒，比如说上皮细胞和胶原蛋白。

“据估计全球有一千万因角膜损伤而失明的人，主要因为他们缺少有效又能负担得起的治疗方式。”——Kevin Corcoran,美国眼库协会

激光的作用是把能量集中在打印机喷头内部的材料上，使小气泡形成再破裂，从而把小股生物墨水喷到基质上。Batt说激光的能量并不是直接施加到细胞上的，所以并不会对细胞造成损坏。其他的生物打印技术都会造成更大的细胞损伤，他争辩道：微挤压技术在细胞通过小孔时会给它们施加压力，从而对细胞造成一定的损坏，而喷墨技术会加热细胞，损坏它们。

虽然生物打印经常被认为是3D打印的一种，Precise Bio喜欢把他们的过程称为4D打印，强调了第四维的存在：时间。在打印机打印完一片组织后，组织会进入生物反应器进一步成熟。对于生物打印的眼角膜，这意味着在10到14天的时间里，细胞和纤维在温暖的基质里编织缠绕在一起。“细胞会连接在一起，并在形态上与人类组织达成一致，”Batt说。“生物学会发挥最主要的作用，但你必须得把它们放在正确的环境中使它发生。”

Precise Bio已经完成了对动物的第一次安全研究，并正准备为打印眼角膜做第一次人类试验。然而，在达到那个阶段以前，公司将不得不回答许多关于安全的问题。

比如说，它将必须证明生物打印的眼角膜在移植入人眼后会像正常的眼角膜一样表现。在一般的眼角膜中，内皮细胞不会分裂繁殖。但在Precise Bio的细胞成熟过程中，打印的内皮细胞被诱导进入了增殖过程。“在我们把它移植入眼睛之前，我们会阻止这一过程的，”Batt说。“但我们必须在临床研究中证明它。”（环球科学）