減少動物實驗
當您享受現成的醫藥科技的同時，背後是龐大的研究花費和多次的動物實驗，這裡面當然也包含人類臨床實驗，這些生命的犧牲，在某些程度上或許不能完全避免，但科學家正努力將這樣的犧牲減到最少。這幾年崛起的幾個取代動物來進行藥物測試的想法，一個就是「器官模擬晶片」(Organ on a Chip)，它是一個晶片大小的裝置，可模擬人類器官結構和生理機制，因其較動物組織更接近人體，所以被科學界認為將改變現行的藥物實驗流程；而另一個就是3D生物列印器官，這個想法在美國Organovo公司發表其列印的肝臟組織後，全球紛紛跟進，也開始列印各種器官組織，雖然還未到達列印完整器官的境界，尚未能做為器官移植之用，但列印出來的擬真生物組織，被視為是藥物測試上相當好的材料。
3D生物列印的優點
3D生物列印器官，首要在模擬組織的3D結構，這點是傳統細胞培養建立的2D細胞結構，不容易達到的，3列印讓不同的細胞能正確被安置到適當的結構位置；再者，為完整器官功能的建立，這點目前各界仍在努力中。其中，或許因為腦不被列為目前器官移植的選項，同時組織結構的複雜度，又以腦結構最為複雜，所以大多數3D生物列印以能夠移植的器官為首選。
列印腦組織
腦的組織非常的複雜，含有約8.6億的神經細胞，科學家僅是試圖建立這樣的結構，來了解腦的運作，都是極大的挑戰。而有3D生物列印這樣的概念後，澳洲「臥龍岡大學」(University of Wollongong)的ARC電子材料科學卓越中心(ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science, ACES)的研究員，藉由3D列印疊層組成結構的方式，將神經元細胞也整合進去，列印模擬腦的組織。為了列印有六層結構的腦組織，研究員開發了特殊的「生物墨水」(bio-ink)，內含有自然產生的「碳水化合物」(carbohydrate)材料、「修飾性胜肽生物聚合物」(peptide-modified biopolymer)、「結蘭膠」(gellan gum-RGD, RGD-GG)和「大腦主皮質神經元」(primary cortical neurons)。這個特製的墨水，能讓細胞正確地在結構內分散開來，也提供少見的腦細胞保護功能；同時，這款墨水已經開開成能在標準細胞培養設備下使用，也不需要昂貴的生物列印設備，優化為3D生物列印使用的墨水。列印結果顯示，「結蘭膠」能有效地幫助細胞繁殖和彼此建立網絡。
這項成果，除了應用到藥物實驗，也能提供3D組織細胞行為研究，其他腦疾病像是神經分裂、腦退化的研究，都是非常好的資源。
結構擬真人體
綜合以上，3D生物列印的細胞組織，在結構的擬真上優於2D的細胞培養組織；且它可以人類細胞為基礎來進行培養，讓成品更接近人類，這一點遠比做動物實驗要來得好，避免了現行藥物實驗的缺點，也就是進行動物實驗時未能找到問題，直到臨床人體實驗才發覺問題的缺點獲得改善。
全腦列印?
未來有一天，是否有可能列印全腦組織，進行移植呢?如果能列印完整神經元，是否有機會串接斷掉的神經?
文章參考：University of Wollongong
圖片來源：jepoirrier@Flickr CC BY-SA 2.0
原文參考：Biomaterials
