Volumetric e il bioprinting del futuro

Volumetric mira a essere la fattoria di bioprinting dei tessuti del futuro

Startup Accelerator è una serie di articoli con un focus su nuove ed entusiasmanti aziende nello spazio della stampa 3D, in cui 3DPrint.com parla alla leadership delle startup sulle loro tecnologie e attività uniche.

In una delle più grandi città mediche del mondo, una startup sta spingendo i limiti della tecnologia di bioprinting sfruttando la potenza e la precisione della luce per strutturare i tessuti viventi. Nato come spin-off della Rice University, Volumetric ha fatto molta strada da quando è stato fondato nel 2018, promuovendo la creazione di biomateriali e una piattaforma di biofabbricazione per la ricerca sul cancro, la medicina rigenerativa e le iniziative di sostituzione di organi umani in tutto il mondo.

Gli sforzi per riprodurre l’ architettura vascolare nel corpo hanno portato Jordan Miller, assistente professore di bioingegneria alla Rice University, e uno dei suoi studenti laureati in bioingegneria, Bagrat Grigoryan, per creare Volumetric. Il duo si è concentrato sull’innovazione che consente agli scienziati di creare reti vascolari squisitamente intrecciate che imitano i passaggi naturali del corpo per sangue, aria, linfa e altri fluidi vitali. Originariamente soprannominata SLATE , che è l’abbreviazione di apparato stereolitografico per l’ingegneria dei tessuti, la nuova tecnologia di bioprinting open source utilizza la produzione additiva per creare idrogel morbidi ed è la base per la tecnologia disponibile in commercio dell’azienda.

“Mentre la maggior parte dell’attenzione nell’ingegneria dei tessuti va in genere ai progressi compiuti sulle cellule, Volumetric sta giocando un ruolo chiave concentrandosi sullo spazio extracellulare, cioè su ciò che accade al di fuori delle cellule. Se pensiamo agli organi solidi nel corpo, come il fegato, sono biologicamente molto complessi, con una struttura dei vasi sanguigni intricata. Ciò che è più evidente in questa complessità, è la complessità dell’architettura “, ha detto Miller a 3DPrint.com. “C’è un fantastico progresso dal lato cellulare poiché i ricercatori stanno trovando modi nuovi e migliori per far crescere le cellule, differenziarle, prendere cellule staminali e trasformarle in funzioni specifiche per organo, tuttavia, tutto al di fuori della cellula fa parte del nostro esperto ricerca.”

Con così tante ricerche a sostegno del loro sviluppo, Miller e Grigoryan erano fiduciosi che la commercializzazione della tecnologia sviluppata in laboratorio fosse il passo successivo. Dopo la licenza, è diventata la base per le bioprinter LumenX prodotte attraverso una partnership tra Volumetric e Cellink, una delle aziende biotecnologiche leader a livello mondiale.

Progettato come una piattaforma entry-level per costruire la vascolarizzazione, il LumenX raggiunge ramificazioni e rastremazioni complesse dei vasi. Inoltre, i fondatori affermano che il dispositivo polimerizza fotograficamente interi strati contemporaneamente per reticolare strutture 50 volte più velocemente rispetto ad altri metodi di stampa. Questo processo viene eseguito con un’incredibile risoluzione, sfruttando più di un milione di punti di luce simultanei per bioprimere caratteristiche microscopiche fino a 200 micron.

“Mentre stavamo creando questa tecnologia nel laboratorio di ricerca, abbiamo immediatamente iniziato a pensare al suo potenziale nella società”, ha suggerito Miller. “Abbiamo capito che volevamo portare la nostra ricerca di base fuori dal laboratorio e nella pratica clinica dove avrebbe avuto un impatto. Quindi, per tradurre la nostra tecnologia, sapevamo che avrebbe dovuto essere commercializzata, per essere parte di un modello di business in grado di sopravvivere. Fu allora che la nostra ricerca divenne più grande di un semplice documento accademico. Mentre un documento accademico può avere un impatto sulla mentalità delle persone, un prodotto commercializzato può avere un grande impatto direttamente sulla vita delle persone “.

Quindi, l’azienda è nata da enormi progressi compiuti dal team in laboratorio, oltre a dozzine di richieste da parte di colleghi ricercatori che volevano utilizzare la tecnologia di Volumetric per sviluppare i propri progetti. Miller e Grigoryan hanno concesso in licenza la loro proprietà intellettuale all’università e alla società Volumetric, e da allora l’hanno utilizzata per vendere bioink e bioprinter.

“Questa è un’opportunità molto interessante, perché quando c’è un risultato scientifico in un laboratorio di ricerca, non è sempre ovvio come possa tradursi in un impatto diretto per la società, ma la commercializzazione è un modo per affrontare questo problema.”

La creazione di biomateriali di alta qualità e piattaforme di biofabbricazione 3D fanno parte della missione di Volumetric. Oltre a LumenX, i fondatori di Volumetric hanno anche sviluppato gli unici biomateriali compatibili con le celle sul mercato per la stampa a base di luce, ideali per creare reti vascolari all’interno di idrogel carichi di cellule o dispositivi lab-on-a-chip. L’azienda sta spingendo i limiti nel campo del bioprinting incorporando l’abilità unica della sua tecnologia di stampare tessuti vascolarizzati 3D complessi, uno dei tessuti più avanzati e difficili da imitare sul campo.

Dopo aver assistito all’emergere di società spin-off universitarie di successo in tutto il mondo, una cosa è chiara, una grande sfida per molte startup è legata ai finanziamenti. Tuttavia, Miller e Grigoryan sono stati in grado di attingere alla National Science Foundation (NSF) e al suo programma Innovation Corps per ottenere la maggior parte dei finanziamenti per la loro collaborazione, e in soli due anni la startup è diventata un forte venditore di stampatori specializzati e bioink idrogel per la stampa di costrutti di tessuto.

Un altro grande vantaggio dell’azienda è la sua posizione, proprio nel cuore del Texas Medical Center (TMC), a Houston, lavorando da Johnson & Johnson Innovation (noto anche come JLABS), un ecosistema di rete globale che autorizza gli inventori in un ampio spettro sanitario per accelerare la consegna di soluzioni di salute e benessere salvavita e che migliorano la vita ai pazienti di tutto il mondo. È di gran lunga uno dei più grandi centri medici in tutto il mondo e un luogo in cui medici e chirurghi sono ansiosi di vedere la tecnologia di bioprinting, come quella di Volumetric, tradotta da panchina a comodino.

“I medici vedono in prima persona la necessità e l’urgenza che i tessuti sostitutivi funzionino. Il che ci ha portato a elaborare una strategia clinica per un potenziale organo che potremmo produrre, come dovremmo produrlo, come progetteremo gli studi clinici e quali studi iniziali devono essere completi per arrivarci “, ha spiegato Miller. “Il nostro lavoro va oltre le semplici teorie, si tratta effettivamente di avere chirurghi che lavorano con i nostri scaffold tissutali, per determinare se il materiale può essere impiantabile. Dobbiamo sapere se possono infilare una sutura e tirare senza che la sutura esca. Sappiamo che il nostro lavoro implica pensare all’ottimizzazione del materiale per le cellule, ma anche per il chirurgo “.

Sebbene Volumetric abbia ancora molto lavoro da fare, più di 20 anni di esperienza nella bioingegneria stanno aiutando Miller a trovare un equilibrio sia per le cellule che per i chirurghi.

Miller ha una visione molto particolare per il futuro di Volumetric, in parte perché ritiene che la tecnologia sia altamente scalabile. Crede che ciò che ci attende per le aziende di bioprinting come Volumetric sia simile a quello che è successo con la società di stampa 3D open source Prusa con sede a Praga, tranne che in questo caso è per la biofabbricazione.

“Loro [Prusa] utilizzano stampanti 3D per realizzare le parti di cui hanno bisogno, affidandosi a una tipografia che funziona senza interruzioni e produce molti pezzi di alto valore. Questa è la perfetta analogia di ciò che vediamo per il futuro della medicina rigenerativa, dove le aziende, come Volumetric, svilupperanno grandi fattorie di bioprinting, ridimensionando i tessuti viventi che potrebbero eventualmente diventare sostituti di organi e tessuti per le persone “.

I ricercatori di Volumetric hanno lavorato a pieno ritmo per fornire una struttura dei vasi sanguigni per i costrutti di tessuti ingegnerizzati. Questa è una delle imprese più difficili nel campo, poiché i ricercatori che lavorano alla biofabbricazione del sistema vascolare artificiale hanno incontrato diverse sfide per creare le strutture funzionali simili a vasi in grado di fornire ossigeno e sostanze nutritive alle cellule di tessuti bioingegnerizzati 3D. Tuttavia, i progressi di Miller nel suo laboratorio alla Rice and Volumetric lo hanno portato a creare la prima tecnologia di bioprinting che affronta le sfide della multivascolarizzazione:

“In questo momento, il campo della medicina rigenerativa ha il maggior potenziale che abbia mai avuto, sappiamo molto di più su come le cellule interagiscono con i materiali rispetto a prima e la nostra piattaforma tecnologica consente alle persone di approfondire la biologia e sviluppare nuovi materiali per muoversi. il campo in avanti. “

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