Biogelx im Interview über synthetische Bioinks

Biogelx ist ein Spin-Off der schottischen University of Strathclyde in Glasgow und beschäftigt sich mit der Entwicklung und Produktion von synthetischen Bioinks für 3D-Zellkulturen und Bioprinting Anwendungen. Auch wenn der 3D-Druck von ganzen Organen derzeit in aller Munde ist, ist die Forschung noch weit davon entfernt dieses Ziel wirklich zu erreichen. Aus diesem Grund beschäftigt sich das Unternehmen derzeit hauptsächlich mit kurz- bis mittelfristigen Zielen im Bereich Bioprinting, welche dadurch nicht weniger relevant sind, als der 3D-Druck von funktionsfähigen Organen wie Herzen, Lungen, Bauchspeicheldrüsen, etc. Zum Beispiel geht es hierbei um den Einsatz de Bioinks von Biogelx für die erfolgreiche Medikamententwicklung und die damit einhergehende Senkung der Entwicklungskosten dieser. Wir hatten die Möglichkeit mit dem CEO Mitch Scanlan zu sprechen.

Können Sie sich und Ihre Verbindung zum 3D-Druck präsentieren?

Mitch Scanlan

Biogelx wurde als Spin-Out der University of Strathclyde gegründet und ist Pionier bei der Entwicklung von regelbaren synthetischen Materialien für 3D-Zellkultur- und 3D-Bioprinting-Anwendungen. In den ersten Jahren entwickelte das Unternehmen synthetische Peptidhydrogele für 3D-Zellkulturanwendungen. Die einzigartige chemische und physikalische Regelbarkeit dieser Gerüste wurde schnell auf dem Markt erkannt, da sie in der Lage sind, die Eigenschaften bestimmter Gewebe zu reproduzieren, so dass die Zellen eine realistische 3D-Umgebung erleben und interagieren können. Darüber hinaus leiden diese Hydrogele nicht unter der Chargenvariation natürlicher Hydrogele und bieten somit eine vielseitige und reproduzierbare Plattform für 3D-Zellkulturanwendungen.

Parallel zum Aufkommen des Marktes für 3D-gedruckte Zellkulturen, haben wir gesehen, dass sich ein zusätzlicher Markt für den 3D-Biodruck herausbildet, wo ein hoher Durchsatz oder eine erhöhte Präzision erforderlich ist. Da Biogelx bereits eine Reihe von Produkten zur Unterstützung der 3D-Zellkultur etabliert hat, haben wir uns entschieden, das Potenzial unserer Kerntechnologie für synthetische Peptid-Hydrogel als synthetische Bioink für 3D-Biodruckanwendungen zu erforschen. Nach einem 18-monatigen Entwicklungsprogramm, das durch ein SMART-Programm von Scottish Enterprise finanziert wird, haben wir eine Reihe neuartiger synthetischer Bioink entwickelt, die wir unter der Produktfamilie Biogelx™-INK vertreiben.

Können Sie uns mehr über Ihre neue Bio-Ink-Produktlinie erzählen? Was macht sie anders?

Die BiogelxTM-INK-Produkte wurden entwickelt, um Vielseitigkeit für verschiedene Druckanwendungen zu bieten. Das Hauptunterscheidungsmerkmal dieser Bioinks ist die einzigartige Mischung ihrer Eigenschaften. Sie können mit ausgezeichneter 3D-Genauigkeit gedruckt werden und erfordern keine Verwendung von Supportmaterial. Darüber hinaus drucken die Biogelx™-INKs unabhängig von Temperatur, pH-Wert, UV-Härtung oder Zugabe von reaktiven Vernetzungsreagenzien. Die Zugabe von Zellkulturmedien mit physiologischen Kalziumwerten löst die Gelierung aus, so dass Sie die volle Kontrolle über den Prozess haben. Die Biogelx™-INKs sind synthetischer Natur, was zusammen mit der strengen Qualitätskontrolle, die die Produktion überwacht, die Reproduzierbarkeit von Charge zu Charge gewährleistet und somit eine konsistente Biodrucktechnik gewährleistet. Mit der Biogelx™-INK-Technologie bieten wir eine komfortable Lösung, die den Herausforderungen des Druckens gerecht wird und es Wissenschaftlern ermöglicht, sich auf ihre Forschungsanwendungen im Bereich des Biodrucks zu konzentrieren.

Blldnachweis: Biogelx

Für welche Anwendungen ist es besonders geeignet?

Die mechanischen und chemischen Eigenschaften von Biogelx™-INK-Produkten können  angepasst werden und bieten eine ausgezeichnete Druckbarkeit mit Zelllebensfähigkeit. Die Produktpalette umfasst einen Standard (Biogelx™-INK-S) und zwei Funktionalisierte mit biomimetischen Sequenzen, die für extrazelluläre Proteine wie Fibronektin (RGD) und Kollagen (GFOGER) relevant sind.

Biogelx™-INK-S wurde erfolgreich mit HepG2, A549, HCT116, HCT119, humanen Knochenmark-MSCs, MCF-7 und 3T3 Fibroblasten Zelllinien getestet. Darüber hinaus wissen wir, dass durch eine Kombination aus chemischer Funktionalisierung und physikalischer Abstimmbarkeit diese Produkte optimiert werden können, um ein breites Spektrum an Geweben und 3D-Zellkulturanwendungen nachzuahmen. Sie haben ein enormes Potenzial für das Screening in der Arzneimittelentwicklung und in den längerfristigen Anwendungen der regenerativen Medizin und des Tissue Engineering. Obwohl wir uns in erster Linie auf Forschungsanwendungen konzentrieren, werden klinische Anwendungen in Zukunft erhebliche Marktwachstumschancen bieten.

Bildnachweis: Biogelx

Ist Ihre Bio-Tinte mit allen 3D-Biodruckern kompatibel?

Biogelx™-INKs wurden zunächst für den Einsatz in extrusionsbasierten Drucktechniken entwickelt, die >80% des aktuellen 3D-Biodruckmarktes ausmachen. Dank der Vielseitigkeit dieser Materialien, bei denen Sie das Basismaterial chemisch und physikalisch auf verschiedene Anwendungen abstimmen können, können diese Materialien jedoch auch für den Einsatz in anderen Drucktechnologien optimiert werden, und wir arbeiten derzeit mit Forschungsgruppen zusammen, die die Materialien mit anderen 3D-Biodrucktechnologien wie dem Inkjetdruck evaluieren.

Was ist die größte Herausforderung, die Sie bei der Entwicklung der Bio-Ink-Produkte hatten?

Während unserer Marktforschung haben wir festgestellt, dass Forscher nach neuen Bioink-Biomaterialien suchen, die die Biokompatibilität von Kollagen in Verbindung mit der Druckbarkeit gängiger Materialien wie Alginat sowie die Reproduzierbarkeit und Sicherheit von nicht-tierischen, chemisch definierten synthetischen Materialien bieten können. Die Ausgewogenheit dieser Eigenschaften in unseren neuen synthetischen Bioinks war unsere größte Herausforderung, aber wir haben das Glück, dass die Materialien sehr vielseitig einsetzbar sind und durch biochemische und mechanische Modifikationen an die Herausforderungen einer Vielzahl von Anwendungen angepasst werden können. Wir konnten das nanofaserige Netzwerk unserer Hydrogel-Produktlinie in druckbaren Bio-Ink-Formulierungen erhalten, um das Zellwachstum in 3D-Bioprint-Strukturen zu unterstützen.

Bildnachweis: Biogelx

Was sind Ihre zukünftigen Projekte?

Das ist eine aufregende Zeit für Biogelx. Neben dem Scale-up und der Kommerzialisierung unserer 3D-Zellkultur- und Bioink-Produkte sind wir bestrebt, mit akademischen und industriellen Partnern zusammenzuarbeiten, um zukünftige Anwendungen zu entwickeln, da sich dieser spannende Technologiebereich mit hoher Geschwindigkeit weiterentwickelt. Wir expandieren von unserer Chemiebasis aus, um Zellbiologie-Expertise aufzubauen, die es uns ermöglichen wird, Forschern Screening-Dienstleistungen anzubieten, um schnell optimale Formulierungen für verschiedene Zellanwendungen zu identifizieren. Die Anpassung unserer Materialien an die Anforderungen der nächsten Generation von Druck- und klinischen Anwendungen bedeutet, dass es nicht an Möglichkeiten mangelt, zukünftige Innovationen und Wachstum zu fördern.

Wie sehen Sie die Zukunft des Biodrucks? Und wie sehen Sie die Zukunft von Biogelx auf dem Bioprinting-Markt?

Wir sehen ein enormes Potenzial im Bioprintmarkt und beobachten die Zukunft der Branche aufmerksam, aber es ist wichtig für Biogelx, sich auf kurz- bis mittelfristige Anwendungen im Bioprintbereich zu konzentrieren, die den wirtschaftlichen Erfolg vorantreiben können. Das Interesse der Medien an gedruckten transplantierbaren menschlichen Organen ist groß, aber das wird zweifellos viele Jahre dauern. Während wir auf jeden Fall Teil dieser Reise sein wollen, konzentrieren wir uns auch auf unmittelbarere Möglichkeiten für 3D-Bioprinting und Bioinks wie die Entwicklung genauerer Krankheitsmodelle und zellbasierter Assays für das Screening und Testen neuer Medikamente.

Bildnachweis: Biogelx

Es besteht ein massiver Bedarf in der Pharmaindustrie, bessere physiologisch relevantere 3D-Modelle zu entwickeln, um Medikamente in der frühen Entwicklung effektiver zu testen. 3D-Biodruck und synthetische Bioinks können dabei eine wichtige Rolle spielen, was zu weniger Tierversuchen, weniger Misserfolgen bei der Medikamententwicklung und letztlich zu einer Senkung der Kosten für die Arzneimittelentwicklung führt. Wenn es den Forschungsinstitutionen gelingt, ineffektive oder schädliche Medikamente früher im Entdeckungsprozess zu identifizieren und ihre Ressourcen auf vielversprechendere Medikamente zu verlagern, wird dies massive Auswirkungen haben, da die Kosten für die Arzneimittelentwicklung durch Misserfolge in der späten Phase der klinischen Prüfung gesenkt werden.

Bei der Arzneimittelentwicklung und insbesondere bei Bioprinting-Anwendungen sind Reproduzierbarkeit und Zuverlässigkeit entscheidend. Wir bei Biogelx glauben, dass die Zukunft synthetisch ist, und dass, um die Druckbarkeit mit der Biokompatibilität in der für solche Anwendungen erforderlichen konsequenten Weise in Einklang zu bringen, chemisch definierte Bioink-Materialien mit biomimetischer Funktionalität die beste Option sind.