#Startup3D: BIO INX sviluppa bioinchiostri innovativi per il 3D Bioprinting

Quando saremo in grado di stampare in 3D organi utilizzabili? Questa è probabilmente la domanda che viene posta più spesso in relazione al 3D Bioprinting. Riportiamo regolarmente i progressi rivoluzionari in questa direzione. Ad esempio, ci sono progetti entusiasmanti per stampare reti neurali, strutture ossee bioattive, bioinchiostri per la guarigione delle ferite e molto altro. La biostampa 3D è una delle principali preoccupazioni della comunità scientifica e acquista anche valore economico. Secondo un rapporto di Markets and Markets, il mercato del 3D Bioprinting dovrebbe raggiungere i 3,3 miliardi di dollari entro il 2027, con un aumento di circa 2 miliardi rispetto al 2022. Ciò sottolinea le numerose ricerche su nuovi processi e bioinchiostri per continuare a fare scoperte redditizie e ottenere sviluppi rivoluzionari.

Per stampare organi, muscoli e tessuti, è necessario il materiale cellulare: i bioinchiostri che possono essere lavorati nei processi di produzione additiva. Un’azienda specializzata nella produzione di tali bioinchiostri è la start-up belga BIO INX. La startup è impegnata nello sviluppo di inchiostri ad alte prestazioni per innovare il 3D Bioprinting e le sue applicazioni. Nell’intervista con il CEO Jasper Van Hoorick, abbiamo approfondito come è stata fondata l’azienda e quali sono gli entusiasmanti progetti a cui BIO INX sta lavorando.

Jasper Van Hoorick, CEO di BIO INX.

3DN: Può presentarsi e raccontarci come è arrivato alla stampa 3D?

Sono Jasper Van Hoorick, CEO e co-fondatore di BIO INX. Ho iniziato a stampare in 3D durante il mio dottorato di ricerca presso la Ghent University e la Vrije Universiteit Brussel. Durante il mio master e il successivo dottorato in Chimica e Ingegneria, ho lavorato allo sviluppo di nuovi materiali biocompatibili (ad esempio gelatina e poliestere) per le tecnologie di 3D Bioprinting, in particolare la polimerizzazione a due fotoni, una tecnologia di stampa 3D ad alta risoluzione basata sul laser. Durante il mio master, ero così affascinato dal campo del 3D Bioprinting che ho deciso di fare anche un dottorato di ricerca in questo settore.

3DN: Come è nata BIO INX e qual è la sua missione?

Durante il dottorato di ricerca, insieme al nostro CSO Aysu Arslan abbiamo sviluppato nuovi materiali per il 3D Bioprinting, che siamo riusciti anche a brevettare e così è nata BIO INX. In qualità di chimici dei materiali, abbiamo collaborato molto con gruppi di ricerca focalizzati sull’applicazione di questi materiali nella medicina rigenerativa. Una di queste collaborazioni è stata quella con il gruppo di ricerca di Aleks Ovsianikov a Vienna, dove Agnes Dobos (specialista di applicazioni presso BIO INX) ha scritto la sua tesi di dottorato. Questo ci ha portato a chiederci cosa succede alla ricerca di questi partner quando i materiali non sono più disponibili. E quando una ricerca promettente viene condotta con materiali prodotti in un contesto di ricerca accademica, si deve ricominciare da zero a causa di problemi di riproducibilità se si vuole avvicinarli ai pazienti.

Riteniamo che la ricerca dei nostri dottorandi abbia un grande potenziale e non vogliamo che rimangano impantanati nel mondo accademico o che non vadano oltre il “grande potenziale” degli articoli di ricerca. Per portare la ricerca al di là del mondo accademico e più vicina alla clinica, abbiamo bisogno di qualcuno che la guidi attivamente. Per questo motivo, abbiamo deciso di chiedere un finanziamento per la creazione di uno spin-off e la commercializzazione della nostra tecnologia.

Abbiamo quindi richiesto alcune sovvenzioni per la creazione di spin-off. Siamo stati fortemente sostenuti da An Van Den Bulcke, un imprenditore dell’UGent che ha anche sviluppato il Gel-Ma, uno dei materiali più popolari nel mondo del 3D bioprinting. È un po’ come chiudere il cerchio, perché il Gel-Ma è stato la base di molte ricerche sulla biostampa 3D negli ultimi 20 anni. È quindi molto opportuno che An ci abbia aiutato a fondare BIO INX, dove offriamo anche materiali a base di gelatina. Dopo due anni di incubazione universitaria, abbiamo fondato BIO INX nell’aprile 2022. Con questa startup vogliamo offrire bioinchiostri affidabili e standardizzati che consentano di stampare cellule con una risoluzione senza precedenti.

3DN: Potrebbe spiegarci i requisiti che i bioinchiostri devono avere per ogni tecnologia?

Ogni tecnologia richiede proprietà diverse per la stampa. La stampa per estrusione richiede un flusso di materiale molto controllato e soprattutto una buona fissazione della forma dopo la stampa. Le proprietà cruciali per un bioinchiostro ad alte prestazioni sono legate alla viscosità e al flusso del materiale. In altre parole, le proprietà reologiche. Per la stampa basata sulla luce, le proprietà di fotopolimerizzazione sono di fondamentale importanza. In questo caso, si preferiscono reazioni di polimerizzazione rapide. Tuttavia, queste reazioni di polimerizzazione (cioè i fotocrosslink) devono essere biocompatibili e non devono danneggiare le cellule durante la reticolazione. La stampa 2PP richiede sistemi fotoiniziatori a due fotoni molto specifici e molto attivi alla lunghezza d’onda utilizzata (di solito vicino all’infrarosso o 780 nm), il che può essere molto difficile. Per la stampa DLP (digital light projection), è importante che la profondità di penetrazione della luce nel materiale sia limitata per limitare la reazione di fotopolimerizzazione. Ciò richiede a sua volta sistemi fotoattivi diversi rispetto alla stampa 2PP.

A questo proposito, i bioinchiostri per queste tre tecnologie possono essere basati su materiali polimerici simili, ma con composizioni completamente diverse per soddisfare i requisiti specifici della tecnologia di stampa. Inoltre, i bioinchiostri devono non solo soddisfare questi requisiti tecnici, ma anche avere un comportamento biocompatibile nei confronti di diversi tipi di cellule. Questo difficile equilibrio rende lo sviluppo di bioinchiostri molto interessante.

Idrogel multiscala nell’ordine dei micrometri.

3DN: A quali progetti sta lavorando BIO INX?

Attualmente siamo impegnati in due grandi progetti. Uno è HU3DINKS, dove stiamo lavorando alla produzione di biotints a base di placenta umana come alternativa a materiali animali come la gelatina. Si tratta di un progetto internazionale con diversi partner austriaci, tra cui THT Biomaterials, Morphomed, Upnano e l’Istituto di Traumatologia Ludwig Boltzam. Il progetto è sostenuto finanziariamente sia da VLAIO (Fiandre) che da FFG (Austria). Con questo progetto non solo vogliamo produrre inchiostri che imitino meglio i tessuti naturali, ma anche farlo senza l’uso di animali, sostenendo il principio delle 3R (perfezionare, ridurre e sostituire) degli studi basati sugli animali.

Un altro grande progetto a cui stiamo lavorando è Astrocardia, in cui stampiamo in 3D tessuto cardiaco in un chip microfluidico utilizzando la stampa 2PP. Questo chip sarà poi inviato nello spazio per studiare gli effetti dell’invecchiamento sulle cellule cardiache, poiché è noto dalla letteratura che l’invecchiamento aumenta di un fattore 20 nello spazio rispetto alla Terra. Inviando nello spazio modelli di chip cardiaci vascolarizzati stampati in 3D, possiamo studiare gli effetti dell’invecchiamento sulle cellule cardiache, poiché l’invecchiamento è uno dei motivi per cui si verificano problemi cardiaci. L’effetto dell’invecchiamento è difficile da gestire. Il progetto è frutto della collaborazione di diverse aziende fiamminghe, tra cui SCK CEN, Space Application Services, Antleron e QBD, ed è sostenuto da VLAIO, Medvia e Flanders Space. Il lancio dei sistemi di chip autonomi è previsto per il 2025.

Oltre a questi progetti, siamo impegnati anche in alcuni progetti di ricerca personalizzati e stiamo sviluppando la nostra tecnologia Curasol. La tecnologia Curasol è una delle nostre tecnologie brevettate che consente la polimerizzazione di alcuni dei nostri materiali allo stato solido con elevata efficienza, senza la necessità di un solvente. Ciò consente la stampa per estrusione di materiali termoplastici e la successiva fotopolimerizzazione, trasformandoli in termoindurenti con proprietà uniche, quali elasticità e memoria di forma senza pari.

BIO INX si affida alla tecnologia 2PP per stampare chip microfluidici.

3DN: Quali sono le possibilità e i limiti della tecnologia 2PP?

Il vantaggio principale della tecnologia di stampa 2PP è che è l’unica tecnologia che consente di stampare in dimensioni sub-cellulari, in grado di replicare la complessa architettura dei tessuti viventi, fondamentale per il funzionamento dei tessuti. È anche l’unica tecnologia che consente di stampare strutture all’interno di chip microfluidici per creare organi su chip per lo screening di farmaci e cosmetici. Nell’ultimo decennio la tecnologia ha fatto passi da gigante in termini di velocità di stampa e di dimensioni massime raggiungibili degli oggetti. Nonostante le elevate velocità di scrittura (ad esempio metri al secondo), la stampa di strutture di grandi dimensioni richiede ancora molto tempo a causa dell’altissima risoluzione della tecnologia combinata con il principio di scansione del laser.

3DN: Dove vede il 3D Bioprinting nei prossimi 5/10 anni?

Riteniamo che la tecnologia sia sul punto di passare dalla ricerca all’applicazione. Tuttavia, credo che il maggiore ostacolo sia rappresentato dalla scarsa chiarezza del percorso normativo, soprattutto quando la stampa coinvolge anche cellule viventi. Tuttavia, è fondamentale garantire la qualità e la riproducibilità di tutti gli aspetti, come i materiali, i metodi di stampa, la coltura cellulare, ecc. La standardizzazione e la riproducibilità sono la strada per l’applicazione clinica. Tuttavia, riteniamo che i primi tessuti non saranno organi umani completamente funzionali, ma tessuti “semplici”, non complicati, come cartilagine, osso o cornea (cioè tessuto avascolare). In particolare, tessuti che non richiedono un sistema vascolare.

Tuttavia, per raggiungere questo obiettivo, è fondamentale la standardizzazione di tutte le fasi del processo, compresi i bioinchiostri standardizzati. È proprio questa la motivazione che ci ha spinto a fondare BIO INX. Il 3D Bioprinting è un campo di lavoro molto stimolante. Al momento ci sono molte cose interessanti sul mercato e la scienza sta facendo rapidi progressi. Pertanto, siamo molto felici di poter dare il nostro piccolo contributo al sogno di tessuti e organi stampati in 3D. Per saperne di più su BIO INX: QUI. 

BIO INX vuole contribuire attivamente al progresso del 3D Bioprinting.

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*Crediti per tutte le immagini: BIO INX