生物打印技术结合人工智能可以获得高质量的体外模型

【字体: 时间:2023年04月18日 来源:AAAS

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  在类器官制造过程中,生物打印技术不仅可以促进复杂生物3D形状和结构的创建和维护,还可以实现生产过程中的标准化和质量控制。人工智能的加入,可以在制造过程中验证产品的潜力,允许在生存能力、功能等方面为类器官提供更标准化的细胞来源。也就是说,生物打印结合人工智能有望对类器官进行实时诊断,最终获得高质量的均质体外模型。江原大学机械生物工程系教授李亨锡(音)6日在“Cyborg and Bionic Systems”上发表了对类器官制造的未来发展的看法。

  
   

Schematic illustration of organoid bioprinting with artificial intelligence    

图片:生物打印与人工智能相结合生产的标准化类器官有望取代实验动物作为疾病模型和药物筛选。

来源:HYUNGSEOK LEE博士

在类器官制造过程中,生物打印技术不仅可以促进复杂生物3D形状和结构的创建和维护,还可以实现生产过程中的标准化和质量控制。人工智能的加入,可以在制造过程中验证产品的潜力,允许在生存能力、功能等方面为类器官提供更标准化的细胞来源。也就是说,生物打印结合人工智能有望对类器官进行实时诊断,最终获得高质量的均质体外模型。

江原大学机械生物工程系教授李亨锡(音)6日在“Cyborg and Bionic Systems”上发表了对类器官制造的未来发展的看法。

具有自组织和自组装能力的类器官具有广泛的研究和应用前景。除了在动物模型中无法研究的最基本的人体器官发育模拟外,类器官还可以代替动物复制人体病理来完成研究。此外,由于细胞来源的方便定制,类器官还可以作为临床患者的“替身”,亲自预测最佳的治疗药物。

然而,如此广泛使用的类器官正面临着生产标准化的困难。由于实验者、培养条件和细胞条件的差异,类器官虽然可以进行疾病建模,但在应用于新药筛选时,特别是在量化过程中,不能表现出严格一致的特性。此外,在类器官生长过程中,保持所有营养物质、生长因子和代谢物处于恒定的平衡状态是一项技术挑战,这也可能导致与实际目标组织的差异。

生物打印,特别是挤压生物打印,可以标准化制造具有复杂细胞组成和结构的类器官组件,控制质量并最大限度地减少人为干预。此外,生物打印技术还可以促进制造过程的自动化。高分辨率是生物打印类器官的关键,有望实现带有灌注网络的血管化类器官的制备,克服物质被动传输的局限性。

人工智能目前因其监视和控制最终被开发对象质量的能力而受到关注。它结合生物打印过程来创建类器官,实时监控细胞状态和打印结构,为精细打印提供反馈,以确保分辨率。这种器官制造的未来发展方向是复杂疾病的建模和新药的组合试验。


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