#Startup3D: BIO INX y el desarrollo de tintas biológicas innovadoras para la impresión 3D

¿Cuándo podremos imprimir órganos funcionales que puedan ser utilizados? Esta es probablemente la pregunta más frecuente en relación a la bioimpresión 3D. Periódicamente hemos informado de avances revolucionarios en esta dirección, por ejemplo, hay proyectos apasionantes para imprimir redes neuronales, estructuras óseas bioactivas, biotintas para cicatrizar heridas y muchas cosas más. De hecho, la bioimpresión es de gran interés para la comunidad científica, pero también es un negocio. Según un informe de Markets and Markets, se espera que el mercado de la bioimpresión 3D alcance los 3.300 millones de dólares en 2027, frente a los cerca de 2.000 millones de 2022. Esto pone en relieve las numerosas investigaciones sobre nuevos procesos y biotintas para seguir haciendo descubrimientos rentables e impulsar desarrollos revolucionarios.

Sin embargo, para imprimir órganos, músculos y tejidos se necesita el material celular adecuado: biotintas que puedan utilizarse en procesos de fabricación aditiva. Una empresa especializada en la producción de estas biotintas es BIO INX. Esta startup belga se dedica al desarrollo de tintas innovadoras y de alto rendimiento para impulsar la bio fabricación y sus aplicaciones. En la entrevista con Jasper Van Hoorick, CEO de BIO INX, descubrimos más cosas sobre la fundación de la empresa y los apasionantes proyectos en los que está trabajando.

Jasper Van Hoorick, CEO de BIO INX

3DN: ¿Podría presentarse y contarnos cómo se inició en la impresión 3D?

Soy Jasper Van Hoorick, CEO y cofundador de BIO INX. Me inicié en la (bio)impresión 3D durante mi doctorado en la Universidad de Gante y la Universidad Libre de Bruselas. Durante mi máster y posterior doctorado (en química e ingeniería) trabajé en el desarrollo de nuevos materiales biocompatibles (por ejemplo, gelatina y poliésteres) para tecnologías de bioimpresión 3D, más concretamente la polimerización de dos fotones, que es una tecnología de impresión 3D basada en láser de alta resolución. Fue durante mi máster cuando me fascinó el campo de la bioimpresión 3D y decidí hacer también un doctorado en él.

3DN: ¿Cómo surgió la idea de BIO INX y en qué está trabajando actualmente la empresa?

Durante nuestros doctorados (es decir, el mío y el de nuestro CSO, Aysu Arslan), desarrollamos nuevos materiales para la bioimpresión 3D, que también conseguimos patentar. BIO INX se originó a partir de este trabajo y de las tecnologías/materiales patentados. Como químicos de materiales, colaboramos mucho con grupos de investigación centrados en la aplicación de estos materiales a la medicina regenerativa. Una de estas colaboraciones fue con el grupo de investigación de Aleks Ovsianikov en Viena, donde Agnes Dobos (especialista en aplicaciones de BIO INX) estaba haciendo su doctorado. Esto nos hizo pensar: ¿qué ocurre con la investigación de estos socios si los materiales dejan de estar disponibles? Es más, si se realiza una investigación prometedora con materiales producidos en un entorno de investigación académica, habrá que empezar de cero si alguna vez se quiere acercar esto a los pacientes debido a problemas de reproducibilidad.

Sentíamos que la investigación de nuestros doctorados tenía mucho potencial y no queríamos que se quedara en el mundo académico o que no pasara de ser algo con «gran potencial» en los artículos de investigación. Para llevar la investigación más allá del mundo académico y acercarla a las clínicas reales, es necesario que alguien la lleve activamente a la siguiente fase. Esta es la razón por la que decidimos solicitar financiación para explorar la creación de empresas derivadas y la comercialización de nuestra tecnología.

Por lo tanto, solicitamos algunas subvenciones para explorar la creación de un spin off. En este caso, contamos con el firme apoyo de An Van Den Bulcke, desarrollador de negocios en UGent que también desarrolló originalmente el gel-ma, uno de los materiales más populares en el mundo de la bioimpresión 3D. Esto de alguna manera se siente como un ciclo, como gel-ma forma la base de una gran cantidad de investigación bio fabricación en los últimos 20 años, por lo que es beneficioso para nosotros que An apoye la creación de BIO INX donde también suministramos materiales a base de gelatina. Así que después de 2 años de incubación universitaria, lanzamos BIO INX en abril de 2022. Con BIO INX, queremos ofrecer biotintas fiables y estandarizadas, que permitan la impresión de células con resoluciones sin precedentes.

3DN: ¿Por qué no se puede utilizar una misma tinta biológica para cada tecnología? ¿Podría explicar qué propiedades deben tener las biotintas para cada tecnología?

Cada tecnología se basa en características diferentes para imprimir. La impresión por extrusión requiere un flujo de material muy controlado y, sobre todo, una buena fijación de la forma tras la impresión. Para ello, las propiedades cruciales de una biotinta de alto rendimiento están relacionadas con la viscosidad y el flujo del material. En otras palabras, las propiedades reológicas. Para la impresión basada en la luz, las propiedades de fotocurado tienen una importancia predominante. Aquí se prefieren las reacciones de curado rápido. Sin embargo, estas reacciones de curado (es decir, foto cruzamiento) deben producirse de forma biocompatible, sin dañar las células durante el entrecruzamiento. Para la impresión 2PP, se necesitan sistemas fotoiniciadores de dos fotones muy específicos, que sean muy activos en la longitud de onda utilizada (principalmente infrarrojo cercano o 780 nm), lo que puede resultar muy complicado. Para la impresión DLP (proyección digital de luz), es importante que la profundidad de penetración de la luz en el material sea limitada para confinar la reacción de fotocurado. Esto también requiere sistemas fotoactivos diferentes a los de la impresión 2PP.

En este sentido, las biotintas para estas tres tecnologías pueden basarse en materiales poliméricos similares, pero pueden tener composiciones completamente diferentes para cumplir los requisitos técnicos de impresión específicos. Además, las biotintas no sólo deben cumplir estos requisitos técnicos, sino que también deben presentar un comportamiento biocompatible con distintos tipos de células. Este difícil equilibrio hace que el desarrollo de biotintas sea muy interesante.

Hidrogel multiescala en el rango micrométrico.

3DN: ¿En qué proyectos está trabajando actualmente en BIO INX?

Actualmente participamos en dos grandes proyectos. Uno es HU3DINKS, en el que trabajamos en la generación de biotintas basadas en placenta humana como alternativa a materiales derivados de animales, como la gelatina. Se trata de un proyecto internacional en el que participan diferentes socios austriacos, como THT biomaterials, Morphomed, Upnano y el Instituto Ludwig Boltzam de Traumatología, y que cuenta con el apoyo financiero de VLAIO (Flandes) y FFG (Austria). Con este proyecto no sólo pretendemos fabricar tintas que imiten mejor el tejido natural, sino también hacerlo sin utilizar animales, contribuyendo así al principio de las tres erres de los estudios con animales (refinar, reducir y sustituir).

Otro gran proyecto en el que estamos trabajando es Astrocardia, en el que estamos imprimiendo en 3D tejido cardíaco dentro de un chip microfluídico mediante impresión 2PP. A continuación, este chip se enviará al espacio para estudiar el efecto del envejecimiento en las células cardiacas, ya que se sabe por la bibliografía que el envejecimiento en el espacio es 20 veces mayor que en la Tierra. Al enviar al espacio modelos de corazón vascularizado en chip impresos en 3D, podremos estudiar el efecto del envejecimiento en las células cardiacas, ya que el envejecimiento es una de las causas de que se produzcan problemas cardiacos. Este efecto del envejecimiento es algo difícil de controlar. Este proyecto es fruto de la colaboración de varias empresas flamencas, entre ellas SCK CEN, Space Application Services, Antleron y QBD, y cuenta con el apoyo de VLAIO, Medvia y Flanders Space. El lanzamiento de los sistemas de chips autónomos está previsto para 2025.

Aparte de estos proyectos, también participamos en algunos proyectos de investigación a medida para clientes y estamos desarrollando nuestra tecnología Curasol. La tecnología Curasol es una de nuestras tecnologías patentadas que permite el curado de algunos de nuestros materiales en estado sólido con gran eficacia, en ausencia de disolventes. Esto permite la impresión por extrusión de materiales termoplásticos a partir de la masa fundida, seguida de fotocurado, convirtiéndolos en materiales termoestables con propiedades únicas que incluyen una elasticidad y un comportamiento de memoria de forma sin precedentes.

La 2PP puede utilizarse para fabricar chips microfluídicos.

3DN: Ya había mencionado la polimerización de dos fotones y su aplicación en bioimpresión. ¿Cuáles son las oportunidades y los límites de la tecnología 2PP?

La principal ventaja de la tecnología de impresión 2PP es que es la única que permite imprimir en dimensiones subcelulares, lo que hace posible recapitular la compleja arquitectura de los tejidos vivos, de crucial importancia para la función tisular. Además, es la única tecnología que permite imprimir directamente estructuras dentro de chips microfluídicos. Tiene como objetivo crear órganos en chips para aplicaciones de cribado de fármacos y cosméticos. En los últimos diez años, la tecnología ha dado pasos de gigante en cuanto a velocidad de impresión y tamaño máximo de los objetos. Sin embargo, a pesar de las altas velocidades de impresión (metros/segundo), la impresión de grandes estructuras sigue llevando un tiempo considerable debido a la altísima resolución de la tecnología en combinación con el principio de escaneado del láser.

3DN: ¿Cómo ve la bioimpresión 3D en los próximos 5 a 10 años? Qué pasos son necesarios para llevar la bioimpresión 3D al siguiente nivel?

Creemos que la tecnología está cerca de su punto de inflexión desde la investigación a la aplicación. Sin embargo, en mi opinión, el principal cuello de botella es la falta de claridad de la vía reguladora, especialmente cuando también intervienen células vivas durante la impresión. Es fundamental garantizar la calidad y la reproducibilidad de todos los aspectos, incluidos los materiales, los procesos de impresión, el cultivo celular, etc. La estandarización y la reproducibilidad son el camino hacia las aplicaciones clínicas. No obstante, creemos que los primeros tejidos no serán órganos humanos plenamente funcionales, sino que comenzarán con tejidos «sencillos», como cartílagos, huesos o córneas (es decir, tejidos avasculares), etc., especialmente tejidos que no requieran vasculatura.

Sin embargo, para conseguirlo, es crucial la estandarización de cada paso del camino, incluidas las biotintas estandarizadas. Y esta es exactamente la motivación que nos empujó hacia la incorporación de BIO INX. La biofabricación es un campo muy interesante en el que trabajar. Actualmente están ocurriendo muchos cambios en el mercado, y la ciencia avanza rápidamente. Por lo tanto, estamos muy contentos de contribuir con nuestra pequeña pieza al sueño de los tejidos y órganos impresos en 3D.

La normalización es necesaria para impulsar la biofabricación.

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*Créditos de todas las fotos: BIO INX