Vital3D gestaltet die Zukunft der Medizin durch 3D-Bioprinting von Organen
Der Einsatz von 3D-Bioprinting in der regenerativen Medizin nimmt stetig zu. Immer mehr Unternehmen entwickeln eigene additive Fertigungslösungen, um Organe und Gewebe herzustellen, die auf die Bedürfnisse jedes einzelnen Patienten zugeschnitten sind. Vor diesem Hintergrund bietet das Biotechnologieunternehmen Vital3D fortschrittliche Lösungen für die medizinische Forschung, die Arzneimittelentwicklung und die regenerative Medizin. Das Ziel? Die Integration modernster 3D-Bioprinting-Technologien (wie die Zwei-Photonen-Polymerisation), um die Zukunft der Medizin durch eine personalisierte Behandlung der Patienten zu gestalten. Wir haben mit dem CEO des Unternehmens gesprochen, um mehr über seine Fertigungssysteme und seine Sicht auf den aktuellen Stand des 3D-Drucks im Gesundheitswesen zu erfahren.
3DN: Könnten Sie sich kurz vorstellen und uns Ihren Bezug zum 3D-Druck erläutern?
Ich bin Vidmantas Sakalys, CEO von Vital3D Technologies. Ich habe einen Abschluss in Informatik und verfüge über mehr als 20 Jahre praktische Erfahrung in der Leitung verschiedener IT-Unternehmen. Später bescherte mir das Schicksal die Möglichkeit, die Branche der Lasermikrofabrikation kennenzulernen und nun arbeite ich seit über zehn Jahren mit Innovationen in der Photonik. Laser eignen sich sehr gut für den 3D-Druck von Modellen, die eine sehr hohe Präzision erfordern. Daher führte mich mein Wissen über die laserbasierte Fertigung in den Bereich des 3D-Bioprintings.
Vidmantas Sakalys, CEO von Vital3D.
3DN: Was macht Vital3D? Wie kam es zu der Idee, das Unternehmen zu gründen?
Vital3D ist ein wegweisendes Biotechnologieunternehmen mit Sitz in Litauen, das sich der Entwicklung innovativer Lösungen in den Bereichen medizinische Forschung, Arzneimittelentwicklung und regenerative Medizin widmet. Das 2021 gegründete Expertenteam von Vital3D führte eine innovative 3D-Bioprinting-Technologie ein, die die Lücke zwischen Angebot und Nachfrage von Organen schließen soll und spezialisierte sich auf den 3D-Druck menschlicher Organe, insbesondere der Niere. Mit zehn Mitarbeitern verfügen wir über Experten in den Bereichen Laser, Biotechnologie, Softwareprogrammierung und Maschinenbau.
Nachdem ich einen meiner Mentoren durch Blasenkrebs verloren hatte, während ich bei einem früheren Startup arbeitete, wollte ich immer Technologien entwickeln, die bei solchen unheilbaren Krankheiten helfen. Zusammen mit einem Kollegen, der sich auf Laser spezialisiert hat, kamen wir zu dem Schluss, dass Licht ein perfektes Werkzeug für die Biowissenschaften sein könnte. Können wir es nutzen, um neue menschliche Organe zu drucken, um Situationen wie die meines Mentors zu bewältigen? So entstand Ende 2021 die Idee eines 3D-Bioprinters zum Drucken von Nieren.
Wir bieten den 3D-Drucker Vital Light als Gerät für Forschungseinrichtungen an, die im Bereich der Biowissenschaften tätig sind. Gleichzeitig bieten wir „Printing as a Service“ für die Herstellung von medizinischen Geräten, Geweben und Organen an. Unsere Vision ist es, ein Anbieter von 3D-Druckdienstleistungen für Gewebe und Organe zu werden.
3DN: Wie funktioniert Ihre 3D-Bioprinting-Technologie? Was sind ihre Anwendungsbereiche?
Der Bioprinting-Prozess von Vital3D basiert auf der Verwendung von Laserlicht als Druckwerkzeug. Im Gegensatz zum Sprühstrahl aus Molekülen wird bei diesem Verfahren eine Lichtquelle auf die lichtempfindliche Biotinte gerichtet, um das Material unter dem „Druck” des Lichts zu härten. Die gedruckte Struktur erhebt sich aus dem Biotintenbecken. Stellen Sie sich vor, Sie malen ein Bild mit einem Stift und färben Stück für Stück das gesamte Bild aus. Stellen Sie sich weiter vor, Sie müssten die gesamte Wand bemalen: Mit dem Stift würde das ewig dauern. Um schneller zu malen, können wir einen breiteren Pinsel verwenden, um größere Flächen auszufüllen. Das ist das Wesentliche der dynamischen Lichtmanipulationstechnologie von Vital3D namens FemtoBrush. Die Form des Laserstrahls ändert sich während des Vorgangs, um den Stift, den Pinsel oder sogar komplexere Formen wie die Ellipse darzustellen.
Ein von Vital3D 3D-gedruckter Stent.
Mit dieser Innovation im Bereich des lichtbasierten Bioprintings hoffen wir, die Herausforderung der Vaskularisierung beim Organprinting bewältigen zu können. Der Stift kann bis zu ein Mikrometer klein sein, um auch kleinste Gefäße zu drucken und durch Umschalten in den Pinselmodus lässt sich der Druckvorgang um das Hundertfache beschleunigen, sodass eine gesamte Niere innerhalb von 24 Stunden gedruckt werden kann.
3DN: Was sind die Hauptvorteile des 3D-Drucks? Gibt es Einschränkungen?
Der 3D-Bioprinting von Organen ist ein schnell voranschreitender Bereich der Medizin, der jedoch noch nicht so weit ist, dass voll funktionsfähige und transplantierbare menschliche Organe gedruckt werden können. Obwohl es Berichte über erfolgreich transplantierte biogedruckte Gewebe bei Tieren gibt, liegt der Sprung zur Transplantation beim Menschen noch in der Zukunft.
Die komplexe Biologie der Organtransplantation, die Notwendigkeit der Kompatibilität und die langfristige Funktionalität sind Herausforderungen, an denen Forscher weiterhin arbeiten. Die Vaskularisierung (Bildung von Blutgefäßen) von biogedruckten Geweben ist nach wie vor eine große Herausforderung. Ohne ein funktionierendes Gefäßnetz ist es schwierig, 3D-gedruckte Organe am Leben und funktionsfähig zu halten.
Und was können wir bereits in 3D drucken? Gewebe- und Organmodelle, Organoide (Miniaturorgane), chirurgische Modelle, maßgeschneiderte Implantate und Zahnimplantate, Prothesen, Hörgeräte, Medikamentenverabreichungsgeräte, personalisierte chirurgische Instrumente und schließlich patientenspezifische Führungen.
3DN: Wie sehen Sie die Zukunft des 3D-Bioprintings im medizinischen Bereich?
Obwohl die langfristige Vision, jeden beliebigen Teil eines Menschen zu drucken, überzeugend ist, wird es sich wahrscheinlich um einen schrittweisen Prozess handeln, der sich über viele Jahre hinweg entwickeln wird. Die meisten Forscher, die auf diesem Gebiet arbeiten, sind sich einig, dass 15 bis 20 Jahre ein realistischer Zeitrahmen für das Erscheinen des ersten 3D-biogedruckten menschlichen Organs in Originalgröße sind. Mit dem Fortschritt der Technologie und der Vertiefung des biologischen Wissens wird es in Zukunft möglicherweise möglich sein, eine größere Bandbreite an Teilen des menschlichen Körpers, von komplexen Organen bis hin zu komplizierten Geweben, für den 3D-Druck und die Transplantation zugänglich zu machen. Ich stelle mir vor, dass der Bioprinting das Leben der Menschen verlängern und den zweiten Teil unseres Lebens angenehmer machen kann.
3DN: Haben Sie noch ein paar abschließende Worte für unsere Leserschaft?
Der Einsatz von Bioprinter im medizinischen Bereich stellt eine vielversprechende und ethisch vertretbare Veränderung dar, nicht nur bei Transplantationen, sondern auch in der Krankheitsforschung und der Entwicklung von Medikamenten. Der Druck von Organoiden oder Organmodellen auf Chips und Geweben kann (im Vergleich zu den derzeitigen Tiermodellen) humanere Modelle schaffen und die Genauigkeit und Effizienz des Forschungsprozesses erhöhen, was letztendlich zu weiteren Fortschritten in der Medizin führen würde. Derzeit erlebt die Entwicklung von Organ-on-Chip-Modellen ein exponentielles Wachstum, was auf eine vielversprechende Zukunft für die aktive Anpassung dieser Technologie an die Forschung hindeutet.
Da technologische Innovationen die Reproduzierbarkeit, Komplexität und Skalierbarkeit von Organ-on-a-Chip-Modellen weiter verbessern, werden Forschern immer ausgefeiltere Werkzeuge zur Verfügung stehen, um die menschliche Physiologie und Pathologie zu verstehen. Dieser Fortschritt kann nicht nur unser Verständnis von Krankheiten auf zellulärer und molekularer Ebene revolutionieren, sondern auch die Abhängigkeit von traditionellen Tierversuchsmethoden erheblich verringern und damit eine neue Ära humanerer und effektiverer Ansätze in den biomedizinischen Wissenschaften einläuten. Weitere Informationen finden Sie auf der Website von Vital3D HIER.
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*Bildnachweise: Vital3D
