Uno sguardo più vicino a dieci aziende di materiali bioink che dovresti conoscere

Proprio come in qualsiasi segmento della produzione additiva (polimeri, metalli, ceramiche, compositi), il mercato degli inchiostri per biostampa, o bioinchiostri, è l’elemento chiave per comprendere, determinare e valutare l’evoluzione dell’intero segmento. Le tecnologie hardware di bioprinting sono ora più consolidate e lo sviluppo di applicazioni di bioprinting praticabili dipende ora dalla disponibilità di nuovi materiali bioink e dai produttori di bioink che li commercializzano.

A ulteriore prova di ciò, la rapida ascesa di Cellink (ora BICO) alla leadership del mercato del bioprinting è iniziata con la commercializzazione dei primi prodotti bioink destinati specificamente a biostampanti open source a basso costo. E quella stessa crescita è stata rafforzata dall’acquisizione di Advanced Biomatrix, il leader tra i produttori di bioink per i suoi materiali specifici per la bioprinting. Oggi più che mai aziende offrono bioink e seguono le orme di BICO.

Qui presentiamo alcune delle aziende (e dei loro prodotti) più interessanti tra le 40 aziende attualmente elencate nella sezione dedicata ai Produttori di Bioink della 3D Printing Business Directory di 3dpbm.

Advanced BioMatrix (acquisita da BICO)

Advanced BioMatrix è leader nella scienza della vita delle applicazioni 3D per la coltura di tessuti, il test cellulare, la biostampa e la proliferazione cellulare. L’azienda, recentemente acquisita ed entrata a far parte del Gruppo BICO, può essere considerata uno dei produttori di bioink leader di mercato, con una selezione di prodotti quasi impareggiabile.

L’azienda ha sede nella regione di San Diego, uno dei più grandi cluster mondiali di scienze della vita e biotecnologie, e da oltre 10 anni produce e fornisce prodotti di alta qualità per usi e applicazioni di ricerca. Oggi la sua offerta comprende competenze nella produzione, isolamento, purificazione, liofilizzazione, coltura cellulare e test di proteine, peptidi di adesione, fattori di attacco, bioinchiostri, rigidità del substrato e altri prodotti a matrice 3D.

Secondo la visione aziendale di “Trasformare la scienza a un nuovo livello di scoperta fornendo tecnologie avanzate attraverso prodotti innovativi a matrice 3D”, Advanced BIoMatrix ha continuato ad aggiungere diversi nuovi prodotti ogni anno che forniscono strumenti di ricerca per clienti in tutto il mondo, sviluppando nuovi prodotti e tecnologie all’interno dell’azienda e collaborando con numerosi istituti di ricerca, università e società di scienze della vita.

Bioink è venduto con il marchio Lifeink. L’esperienza principale di Advanced BioMatrix riguarda la biostampa basata sull’estrusione, sebbene molti prodotti, tra cui collagene metacrilato, gelatina metacrilata, acido ialuronico metacrilato e acido ialuronico tiolato, siano stati utilizzati nelle pubblicazioni in diversi metodi di biostampa. Advanced Biomatrix ha anche sviluppato il metodo FRESH per la biostampa. FRESH sta per Incorporamento reversibile a forma libera di idrogel sospesi. La tecnologia utilizza un bagno di supporto di gelatina, o impasto liquido, che essenzialmente intrappola il costrutto in posizione mentre viene stampato all’interno dell’impasto liquido. Per stampare proteine ​​di matrice extracellulare native senza l’uso di materiali non nativi aggiunti (come cellulosa o alginato), è necessario un materiale di supporto.

LifeSupport è la sospensione ufficiale di supporto di gelatina pronta per l’uso per la biostampa FRESH ed è stata utilizzata per stampare costrutti come cartilagine nasale, menisco, valvole cardiache e persino un intero cuore, a partire dalle proteine ​​ECM native.

CollPlant

CollPlant è un’azienda di medicina rigenerativa ed estetica che sviluppa tecnologie e prodotti innovativi per la rigenerazione dei tessuti e la produzione di organi. La tecnologia vegetale dell’azienda è l’unica tecnologia commercialmente valida per la produzione di massa di collagene umano di tipo I ricombinante (rhCollagen), identico al collagene prodotto dal corpo umano. Questo rende rhCollagen di CollPlant il mattone ideale per la medicina rigenerativa. Sfruttando le proprietà uniche di rhCollagen e il know-how sui biomateriali, CollPlant sta ora sviluppando una pipeline di prodotti volti alla biostampa 3D di tessuti e organi e all’estetica medica.

Collink.3D di CollPlant è la prima e unica piattaforma di bioinchiostro a base di collagene umano di tipo I ricombinante di origine vegetale (rhCollagen), che consente un perfetto mimetismo delle proprietà dei tessuti o degli organi nativi. Consente la biofabbricazione scalabile e riproducibile di scaffold, tessuti e organi per la modellazione 3D e il trapianto.

I costrutti biofabbricati che utilizzano Collink.3D offrono prestazioni biologiche, coerenza e sicurezza migliorate e possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni, tra cui la scoperta e lo screening di farmaci, test sui tessuti, nonché lo sviluppo e la produzione di tessuti, scaffold e organi trapiantabili. Collink.3D è compatibile con le principali tecnologie di bioprinting 3D e tipi cellulari.

Jellagen

Jellagen è un’azienda britannica fondata nel 2015 dal professor Andrew Mearns Spragg, un pioniere della biotecnologia marina scozzese. Tra i produttori di bioinchiostri, Jellagen si distingue come azienda di biotecnologie marine, che produce bioinchiostri di collagene di tipo 0 per applicazioni di ricerca medica e scientifica e utilizza la sua tecnologia proprietaria per produrlo da meduse e commercializzarlo con il marchio JellaGel.

Il collagene di tipo 0 è un antico collagene staminale evolutivo che è fondamentale, consentendo maggiori applicazioni su più indicazioni. A differenza dei collageni alternativi che sono più specifici, limitando quindi le loro applicazioni finali, il collagene di tipo 0 è più versatile grazie al suo lignaggio evolutivo. Per questo motivo può essere classificato come il “gambo di tutti i collageni”.

JellaGel è composto da collagene di meduse, che è classificato come collagene di tipo 0 per la sua omogeneità con i tipi di mammiferi I, II, III, V e IX. È adatto per colture cellulari in vitro e ingegneria tissutale, offrendo un’alternativa naturale e non di mammiferi agli idrogel di mammiferi e sintetici attualmente sul mercato. Una delle caratteristiche distintive di JellaGel è che può essere utilizzato a temperatura ambiente, il che significa che non c’è bisogno di ghiaccio o celle frigorifere, a differenza di alcuni idrogel attualmente sul mercato. Questo prodotto è fornito in formato kit con soluzione JellaGel, tampone e reticolante per facilità d’uso.

Rousselot

Rousselot è il principale fornitore mondiale di collagene. L’azienda britannica produce molti diversi prodotti a base di gelatina e collagene per le industrie e i consumatori di tutto il mondo.

In qualità di fornitore leader di collagene, Rousselot si distingue per i suoi bioinchiostri a base di collagene e gelatina di alta qualità specifici per la biostampa. Le gelatine X-Pure a basso contenuto di endotossine modificate e non modificate di grado farmaceutico sono disponibili come bioinchiostri e possono essere utilizzate per generare organi su chip personalizzati per lo sviluppo di farmaci, ingegnerizzare la formazione di nuovo osso o stampare scaffold carichi di cellule. L’X-Pure GelMA è un biomateriale di supporto o supporto ideale, che imita la matrice extracellulare. Ha un’eccellente termostabilità a 37°C e può aiutare a creare un ambiente perfetto per la crescita cellulare. È anche il primo bioinchiostro metacrilico di gelatina pronto per GMP.

Rousselot ha anche introdotto di recente il bioinchiostro X-Pure GelDAT, che è funzionalmente equivalente al materiale di grado GMP, quindi i ricercatori hanno meno rischi di dover riconvalidare il loro biomateriale prima degli studi clinici. X-Pure GelDAT è un’aggiunta unica al portafoglio Rousselot grazie alla sua modifica fenolica che garantisce proprietà di adesione superiori ai tessuti umani e perché può essere reticolato sia per reazione enzimatica che per fotoinduzione. Queste caratteristiche ne consentono la combinazione con altri biomateriali per la creazione di strutture più versatili e complesse per la somministrazione di farmaci, l’ingegneria tissutale, l’organo su chip e le complesse applicazioni di medicazione per ferite.

Humanbiologics

Humabiologics è la prima azienda a introdurre bioinchiostri di collagene umano nativo e bioinchiostri di gelatina. Questi bioinchiostri consentono ai ricercatori di far avanzare la ricerca traslazionale di organi e tessuti umani biostampati. L’azienda è stata fondata dall’attuale CEO Mohammad Albanna, facendo leva su una vasta esperienza nel campo dell’ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa (come professore a contratto di chirurgia generale presso la Wake Forest University School of Medicine).

Sfruttando processi proprietari per la produzione dei suoi prodotti, Humabiologics collabora con banche di tessuti accreditate e registrate dalla FDA negli Stati Uniti per utilizzare tessuti umani donati accuratamente selezionati che non verranno utilizzati per il trapianto. La sua offerta di prodotti bioink include collagene umano nativo, gelatina ossea e matrice extracellulare. Questi prodotti di derivazione umana sono progettati per affrontare diverse sfide in corso.

Ad esempio, la maggior parte delle attuali fonti di collagene e gelatina commercializzate dai produttori di bioink provengono da tessuti animali come pelle, ossa, tendini e legamenti di mucche, maiali, ratti e pesci. Sebbene ci siano alcune somiglianze tra il collagene umano e quello animale, variazioni minori nella composizione del collagene possono comportare differenze significative nelle proprietà del collagene e influire sulla risposta cellulare e sulla formazione del tessuto. L’uso di prodotti animali nella ricerca può portare a scarsi aspetti di traduzione, risultati irrilevanti e potenziali ostacoli normativi della FDA che possono rallentare lo sviluppo delle innovazioni delle scienze della vita.

L’uso riuscito del primo bioinchiostro di collagene umano nativo è stato pubblicato dal team di Vipuil Kishore presso il Florida Institute of Technology (FIT) in un documento intitolato “Caratterizzazione in vitro del collagene umano clinicamente rilevante privo di xeno e sua applicabilità nella biostampa 3D carica di cellule” . Gli autori hanno utilizzato collagene umano liofilizzato derivato dalla pelle umana. Sono stati in grado di creare diverse formule di bioink. Il vantaggio dell’utilizzo del collagene liofilizzato ha fornito ai ricercatori la possibilità di adattare le proprietà del collagene per soddisfare le loro specifiche esigenze terapeutiche. Il documento ha dimostrato l’uso efficace del collagene umano per stampare strutture stabili utilizzando cellule tumorali ossee, cosa che non era possibile con il collagene animale a meno che non si impieghi una concentrazione più elevata o un’ulteriore elaborazione del collagene. Il documento ha anche mostrato differenze strutturali tra collagene umano e animale. I risultati hanno fornito uno slancio per l’utilizzo del collagene di origine umana come valida alternativa alle fonti di collagene animale per la biostampa 3D.

4D Biomaterials

4D Biomaterials è il nome commerciale di 4D Medicine Ltd, una società che è stata scorporata dalle università di Birmingham e Warwick nell’aprile 2020. Tra le aziende elencate qui, è l’unica a commercializzare una nuova classe di materiali: resine liquide che possono essere stampate in solidi impianti di scaffold 3D per aiutare i pazienti a riprendersi dalle principali procedure mediche.

Le resine a base di policarbonato-uretano, commercializzate con il nome commerciale 4Degra, sono nuovi materiali bioriassorbibili con buona memoria di forma, proprietà meccaniche e chimiche regolabili e promettenti prestazioni di guarigione dei tessuti. La composizione delle resine è protetta da una famiglia di brevetti di proprietà dell’azienda.

Gli inchiostri a resina 4Degra sono disponibili nei gradi tecnici (serie T) per l’uso in progetti di ricerca e sviluppo. Ottimizzando la chimica e la formulazione delle resine 4Degra è possibile ottenere un’ampia gamma di proprietà fisiche, comportamento a memoria di forma e profili di tempo di degradazione nelle parti stampate in 3D finite da esse realizzate.

La gamma di prodotti standardizzati dell’azienda comprende varianti “soft” T15 e “hard” T800 con moduli elastici a trazione rispettivamente di 15 Mpa e 800 Mpa. Sono in fase di sviluppo anche gradi di modulo superiore.

Gli inchiostri in resina 4Degra mostrano alcuni vantaggi rispetto alle migliori alternative in numerose applicazioni biomediche. La capacità di stampare in 3D progetti di scaffold complessi e altri dispositivi medici impiantabili con una risoluzione fine (fino a 5 micron sull’asse Z e 2 micron sugli assi X e Y) e funzionalità di memoria di forma, offre ai collaboratori un ampio potenziale di sviluppo del prodotto.

In collaborazione con partner commerciali dei settori della stampa 3D e dei dispositivi medici, l’azienda sta sviluppando concetti di prodotto target per una gamma di indicazioni, che vanno dai microdispositivi impiantabili ai dispositivi per la riparazione delle fratture tibiali.

UPM Biomedicals

Parte del gruppo UPM da 8,6 miliardi di euro, UPM Biomedicals è il precursore nella produzione di cellulosa nanofibrillare di alta qualità per applicazioni mediche e delle scienze della vita. Più di 300 brevetti proteggono i prodotti esistenti e futuri che si basano sulla polpa di betulla finlandese. L’azienda collabora attivamente con università, centri di ricerca e partner industriali chiave su innovazioni e prodotti futuri nel campo dello screening dei farmaci ad alto rendimento, della medicina personalizzata, delle terapie cellulari avanzate, della biostampa 3D, dell’ingegneria dei tessuti e della cura avanzata delle ferite.

Gli inchiostri GrowInk Bioink per la biostampa 3D di UPM sono idrogel privi di animali, biocompatibili e pronti all’uso che possono essere miscelati direttamente con le cellule per applicazioni di biostampa. I due componenti principali di GrowInks sono la cellulosa nanofibrillare e l’acqua, che forniscono una matrice completamente definita. La matrice può essere personalizzata con l’aggiunta di molecole, come fattori di crescita o proteine ​​di adesione, in base alle esigenze delle cellule specifiche.

Disponibili in varie versioni, i GrowInk imitano l’ambiente in vivo supportando la crescita e la differenziazione cellulare. Oltre 150 diversi tipi cellulari sono stati coltivati ​​in cellulosa nanofibrillare. Possono essere facilmente diluiti per fornire un’ampia gamma di rigidità che possono essere adattate ai requisiti delle vostre celle. I GrowInk sono stabili a temperatura ambiente e possono essere utilizzati con o senza un agente reticolante a seconda dell’applicazione, ma tutti consentono la stampa delle celle strato per strato con un posizionamento delle celle ad alta precisione.

INNOREGEN

INNOREGEN sta attirando l’attenzione dei produttori di bioinchiostri dell’industria della medicina rigenerativa per i suoi primi bioinchiostri funzionali commerciali. In qualità di prima azienda in Corea a lavorare allo sviluppo di bioinchiostri che combinano collagene di origine umana/matrici extracellulari di origine umana con idrogel, INNOREGEN fornisce tessuti con cellule viventi personalizzate a numerosi ricercatori nei campi pertinenti.

Questi includono Gel4Cell, Gel4Cell-BMP, Gel4Cell-VEGF, Gel4cell-TGF, Col4Cell, ecc., fornendo l’ambiente ottimale per creare cellule viventi per realizzare il sogno degli organi artificiali. I Bioink possono anche essere prodotti su misura per uno specifico scopo, campo e materia di ricerca. Dopo aver selezionato un bioinchiostro adatto al campo di ricerca e alla parte anatomica e aver ricevuto le cellule, INNOREGEN può stampare e fornire i tessuti richiesti da qualsiasi ricercatore.

Bioscienze Axolotl

Axolotl Biosciences è stata fondata a Victoria, BC nel 2020 dalla dott.ssa Stephanie Willerth, dalla dott.ssa Laura De la Vega e Laila Abelseth. Spin-off del gruppo di ricerca incentrato sulla stampa biologica, riconosciuto a livello internazionale guidato dal Dr. Willerth presso l’Università di Victoria, Axolotl è nato dalla domanda di bioinchiostri innovativi da parte di ricercatori accademici e società di biotecnologia. L’azienda si distingue tra i produttori di bioink per la sua attenzione alle esigenze biologiche delle cellule nei costrutti biostampati in 3D, per i quali ha creato un nuovo bioink in grado di stampare cellule neurali derivate dall’hiPSC che mantengono alti livelli di vitalità cellulare per oltre un mese.

L’azienda fornisce reagenti chiavi in ​​mano, inclusi bioinchiostri, modelli di tessuti 3D e servizi di consulenza nel campo della biostampa 3D per far avanzare il campo dell’ingegneria dei tessuti e della medicina rigenerativa. Il suo obiettivo è fornire prodotti che consentano la biostampa 3D di modelli di tessuti umanizzati per far progredire la medicina.

Il bioinchiostro TissuePrint Low Viscosity (LV) di Axolotl è ottimizzato per l’uso su biostampanti microfluidici come Aspect RX1 di Aspect Biosystems. La sua TissuePrint High Viscosity (HV) è ottimizzata per l’uso su biostampanti a base di estrusione come la BIOX di Cellink. Il suo TissuePrint Crosslinker è un reticolante privo di xeno di grado di ricerca che si accoppia sia con i nostri Bioinks TissuePrint ad alta viscosità che a bassa viscosità. Il reticolante viene utilizzato insieme al bioinchiostro nel processo di biostampa per creare le fibre stampabili utilizzate per realizzare costrutti 3D.

Scienza di Akira

Fondata nel 2019, Akira Science è un’interessante startup con la missione di rimuovere le barriere all’ingegneria dei tessuti molli tramite l’impalcatura polimerica. L’innovazione rivoluzionaria dell’azienda, il filamento/impalcatura AKIMed c12, rende la rigenerazione dei tessuti molli più intelligente e facile. È atossico, degradabile, biocompatibile, flessibile, compatibile con la stampa 3D e offre una soluzione unica e conveniente tra i vari produttori di bioink sul mercato.

AkiMed-c12 è un’alternativa materiale unica per l’ingegneria dei tessuti che offre un profilo di degradazione controllabile e una degradazione termica trascurabile. I filamenti sono realizzati con il polimero proprietario Akimed-c12 che viene sintetizzato nel laboratorio di Akira e quindi estruso per garantire un’elevata qualità per le applicazioni di ricerca. Il filamento o i pellet possono essere utilizzati per la fabbricazione di scaffold attraverso la fabbricazione di filamenti fusi (FFF) di un materiale simile al poli (ɛ-caprolattone), PCL, ma ha un comportamento di degradazione più rapido. È destinato ad essere utilizzato per produrre scaffold morbidi e pieghevoli offrendo al contempo un polimero ben caratterizzato alla comunità scientifica.

Questo articolo è una versione aggiornata dell’articolo apparso per la prima volta sull’eBook AM Focus Bioprinting di 3dpbm pubblicato a marzo 2022. Visualizza o scarica l’intero numero, disponibile qui.