美國生物科技初創公司BioBots 融合了計算機科學和化學科學。該公司的第一款產品是一臺桌面級生物材料3D 打印機，不久才在紐約TechCrunch Disrupt 大會的舞臺上進行了展示——他們打印了梵高耳朵的復制品，足以以假亂真——這款產品結合了硬件、軟件和濕件(譯者注：這里指人腦)。聯合創始人丹尼·卡布雷拉(Danny Cabrera)表示后者才是創新的核心所在。
可以人工制作活體組織結構的生物制造已經不是什么新領域——這一領域的研究已經進行了十多年。不過卡布雷拉和另一名創始人認為他們在修理昂貴(大約在10 萬美元以上)、龐大且復雜的老舊設備時發現了一個機會——他們從創客運動中使用小型廉價的桌面級3D 打印機印制塑料上獲得了靈感。
BioBots 3D 打印機使用的卻不是塑料而是一種特殊的“墨水”，這種墨水可以結合生物材料和活細胞來打造3D 活組織和小型人體器官。目前該打印機主要用于研究和臨床前審查，如藥物測試(替代動物實驗)。雖然這種3D 打印技術并不是用人體自身的細胞打印出人體器官的替代品——盡管這個領域的發展(越來越)向著這個方向前進。卡布雷拉表示，這一技術未來近期的可能是幫助促進疾病治療方法的定制。
卡布雷拉告訴TechCrunch：“現在我們是真的將它看作是為制藥公司，那些正在做臨床藥物測試的公司開發的一個產品。用戶可以使用這些設備，利用人類細胞打造3D 活組織模型，這些模型可比2D 的組織或動物復雜得多，而用戶則可以使用這些復雜模型。它們真正地復制了人體的功能。用戶可以使用它們來開發為臨床準備的藥物。在藥物呈現假陽性時就及時發現，避免讓它們進入臨床試驗。”
“我們認為這是一種開發個性化治療方法的方式。病人到用戶的診所來，而我們可以直接從患者身上提取細胞然后打出3D 組織或是小型器官組織，這些都是專門為該病人準備的，然后測試不同的治療方法，不同的藥物療程和針對病人疾病的個性化治療。”
卡布雷拉還補充說，“我們知道傳統的做法是把所有的疾病進行分類，然后分別給它們命名，但疾病發生在每一個個體身上都是不一樣的，而我們的藥物開發流程有點過時了——我們用費用昂貴的臨床試驗來開發一種用于數以百萬計病人的藥物。現在我們真的可以使用這種技術來為每一個人創建一種藥物。”
該初創公司開始是一個在宿舍里打造的項目，當時兩名創始人正處于畢業期間，去年6 月他們從賓夕法尼亞大學計算機科學和生物學專業畢業，因此他們將自己的研究興趣放在了基因工程和組織工程上。
卡布雷拉說：“我們的想法是我們可以使用創客運動中所采用的相同方法來制造在生物技術方面更小和更便宜的設備。在我們查看現有產品時，我們發現這些設備都體積巨大——它們看起來像是舊的電腦主機，它們占據了全部的空間，成本還高達50 萬美元并且真的很難操作。你需要技術人員來操作這些設備。”
該團隊在早期通過一次大學競賽贏得了5000 美元的資金來開發他們的第一個原型產品。在將一個產品賣給一名博士生后，他們決定擴展這個想法并且他們被選中加入位于費城的Dreamit Health 加速器，這讓他們在去年秋天獲得了5 萬美元的資金。這幾個月來他們一直在裝運首批生物材料打印機，他們還與研究人員保持密切合作以便不斷優化初始產品(對于幫助BioBots 自身開發的研究者，每臺機器的售價為5000 美元左右)。
他們的循環商業模式將會是為打印機打印不同的生物材料出售不同的打印“墨水”。今天它推出了一款軟骨墨水工具包的測試版(售價為700 美元)。
該打印機會使用可見(藍色) 光(加上包含在它的墨水里的復合光引發劑) 來修復生物材料結構，而不是像更成熟的設備那樣使用一些壓力或紫外線。卡布雷拉說這是打印活組織更有效的方式，因為壓力和紫外線都會對活細胞造成傷害，而BioBots 所使用的藍光不會對細胞造成有害的影響。
要使用該設備來制作一個組織結構，如一塊骨頭、軟骨或是肝臟，用戶需要將BioBots 光粉與他們想要打印的活細胞放在一起，再加上一些結合因子以確保細胞都粘在一起。
卡布雷拉解釋稱，“我們的墨水含有三種粉末，用戶會加入他們的第四種粉末，也就是結合因子，他們還需要加入想要打印的細胞，用5—10 分鐘將它們混合在一起，然后把混合物放進設備，其結構設計可以用AutoCAD 或者Solidworks 或是任何CAD 軟件制作。我們的軟件將會設計文件轉換為打印機指令。”
BioBots 打印機配有一個擠壓機，并且使用液壓推動材料的注射器。一旦生物材料制作完成，打印機就會照射藍光來讓結構凝固。卡布雷拉稱打印時間的長短取決于用戶想要制作的材料類型。
他還補充說：“到目前為止，我們的客戶實際打印范圍很廣，他們用這個打印機打印了骨頭，還有肺、肝、心、腦、皮膚、軟骨。”
問題& 回答
梅塞爾 ：你們的分銷策略是什么。對于將產品分銷到醫院和醫生那里你們有什么計劃，這一部分的費用包含在醫療保險里面嗎?
卡布雷拉 ：就現在而言它更多的是一種研究工具。我們正在向制藥行業推銷這款產品——是與研發部門實實在在打交道，所以我們并沒有與醫生打過交道。在制藥行業進行銷售有許多現成的銷售渠道，我們正在嘗試這些渠道……我們正在尋找有這方面專長的人加入我們的團隊。
利文斯頓 ：你們有一長串的合作伙伴名單——他們有沒有給你們關于這個產品的反饋意見?他們使用了產品嗎?他們打印了什么?
卡布雷拉 ：我展示的所有這些客戶都是很早期的采用者。他們在我們開發出工具包之前就買進了這個設備。他們用這個設備所做的任何事情都會告訴我們，他們會告訴我們他們是怎么使用這臺打印機的，這些都讓我們真正獲取了許多有關組織工程學的知識。這也讓我們明白‘我們真的需要一個軟骨工具包了’。而且這也正是我們打印這只耳朵所要的部件。在這方面的研發通常會需要花費至少上萬美元，會需要幾個月的時間，而多虧了這些重要的合作伙伴關系以及與研究者在產品上的密切合作，使得我們能夠加快這一過程。
利希滕斯坦 ：你如何判定成功?在銷售這款產品時你的衡量標準是什么?達到什么就可以說這就是我們想看到的工作方式。
卡布雷拉 ：這臺設備本身是一個機械系統，我們可以很容易對它進行測量——設備的分辨率、精確度。說真的，如何使用設備是由研究者決定，他們使用設備的方式與自己的工作有關。舉例來說，對于一家制藥公司，他們會打造一個3D 活組織——在這里反復出現的一個重要例子就是為了治療癌癥。打印一個微型腫瘤，在它上面測試抗癌藥物，然后觀察哪些藥物有效而哪些又沒有。基本上如果你能復制人體的機體情況，如果你能夠模擬出人體的機能，這就是成功。如果不能，那么我們就會再進行嘗試。這就是數字制造技術的意義所在——人們可以有很短的周轉時間，非常快地改變設計。
菲舍爾 ：它現在可以用來取代的是什么?在生命科學更為基礎的研究中，人們可以培養移植皮膚樣本并且在這些樣本上測試外用藥物。你覺得這個會在將來替代什么?
卡布雷拉 ：首先，它不會取代任何東西——它將會創造新的功能。所以首先是人們可以為自己的身體組織增加一個額外的維度。現在所有這些東西都是以2D 的方式呈現，突然現在你可以用3D 了。在生理層面上，這將與人的關系更為密切。3D 細胞的行為也與2D 的行為截然不同。因此許多公司對于能夠使用這項技術真的感到非常興奮，這是他們一直在尋找的東西。對于它在未來會替代的東西，就我們所看到的而言，歐洲等地已經禁止在化妝品行業進行動物實驗，這是一個我們可以進入的關鍵領域，我們將以動物的替代品作為開始。我們認為最終它會作為整個臨床藥物開發的一個替代品。
理想狀態下，如果你想要一次在一個人身上測試藥物，你應該專門為這個人開發藥物，但是沒有人會做這種實驗的小白鼠。突然一下子我們可以直接從病人身上提取細胞，打印3D 的組織，然后開發藥物——用在這些細胞上而不是病人身上，用在那些由他們自身變化而來的組織結構上。
杰森·金凱德： 在醫學方面，還有其他公司也在致力于開發3D 打印技術。你能再談談關于你們使用的那種不會殺死細胞的技術嗎?在沒有大量資金的情況下你們是怎么想到它的?它有多可靠?其他人可能會怎么做，會做類似的事情嗎?
卡布雷拉 ：我那時還是賓夕法尼亞大學的一名學生。剛剛畢業那會，我有一個朋友——另外一名創始人里卡多——他正在開發這款設備的原型。在我畢業之后，我們買了三張宜家桌子，我們在當時的住所里搬移家具，偶然發現了這些被人們用于各種不同用途的化學品。我們主要是在尋找在使用中不會殺死細胞的東西。然后我們遇到了這個——它主要是一種化合物——它是一種能與可見光一起工作的化合物。我們認為這感覺太棒了。然后我們試了一下，效果很好。沒有人實際使用過可見光——在IP 場景中——打印3D 活組織。所以我們覺得這是一個我們可以真正擁有的空間。這在生物學上也很有意義。所以我們在今年早些時候申請了這些專利。我們真的認為它可靠，而且不僅可靠——我們是真的覺得這是打造這些細胞組織的最好方式。