ENGINEERINGNET.BE - In een eerste fase zullen met deze materialen weefsels en mini-organen geprint worden om er geneesmiddelen maar ook cosmetica op uit te testen zonder proefdieren. Maar uiteindelijk is het de bedoeling materialen te ontwikkelen voor het printen van menselijk weefsel voor klinische toepassingen.
Bio Inx produceert bio-inkt formulaties op basis van drie basismaterialen -gelatines, polyesters en synthetische hydrogels- voor verschillende 3D-printtechnologieën zoals DLP (digital light processing), depositiegebaseerd printen, volumetrisch printen en multifoton lithografie. “We willen de voordelen van elk van die printtechnologieën kunnen benutten.”
In de labs op het Technologiepark in Zwijnaarde zagen we depositietechnologieën -extrusieprinters, bijvoorbeeld- maar vooral lichtgebaseerde technologieën. “Depositie/inktjet komt met veel shear forces of schuifkrachten. Bovendien is de resolutie dikwijls beperkt. Wil je de complexiteit van biologische systemen nabootsen, dan heb je lichttechnologie nodig.”
In de zomer van 2021 lanceerde de start-up zijn Hydrobio Inx U200 hars in samenwerking met het Weense Upnano Gmbh. Dit was het allereerste hars waarmee levende cellen geprint kunnen worden op micrometerschaal via 2-foton polymerisatie op de NanoOne Bio-printer van Upnano GmbH. Diens 2-foton polymerisatieproces (TPP) maakt gebruik van een femtoseconde gepulseerde nabij-infrarood (NIR) laser.
De gepulste hoogenergetische laserstraal belicht een fotoreactief hars in een container. De golflengte van de NIR laser is twee keer langer dan wat typisch nodig is voor het uitharden van het hars. Die laserstraal zal het hars dus enkel uitharden/polymeriseren in het focus- of brandpunt van de laserstraal bij het absorberen van twee of meer fotonen. Deze techniek levert componenten met een extreem hoge resolutie (micro tot nanoschaal). “Ondertussen kan je hiermee ook structuren op millimeterschaal printen.”
In juni 2023 lanceerde het bedrijf zijn Hydrobio Inx N400, het eerste multifoton lithografiehars waarmee ‘levende’ cellen tot op micrometerresolutie geprint kunnen worden op toestellen van het Duitse Nanoscribe, spin-off van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) en nu deel van de Zweedse BICO group AB (Göteborg). Nanoscribe verkoopt dit hars voor zijn 3D-printapparatuur.
Net vóór deze zomer pakte Bio Inx ook als eerste uit met een biologisch afbreekbaar hars voor lichtgebaseerd 3D-printen (DLP) met ‘vormgeheugen’. Na het printen kan de structuur opgewarmd en samengedrukt worden. Bij afkoeling behoudt ze de tijdelijk samengedrukte vorm. Na verwarmen -op lichaamstemperatuur!- krijgt ze haar oorspronkelijke complexe vorm terug. Het materiaal kan geprint worden met resoluties tot 100 µm, is volledig biocompatibel (niet toxisch) en biodegradeerbaar. Hiermee mikt de startup op microchirurgietoepassingen.
In de portefeuille ook READYGEL INX, een Gel-MA (gelatine-methacrylamide) hars, voor volumetrisch of tomografisch 3D printen. Daarbij werkt Bio Inx samen met het Zwitserse Readily3D, die een unieke supersnelle lichtgebaseerde 3D printtechnologie ontwikkelde.
“Voor de toepassingen waarop wij mikken heb je geen grote volumes nodig.” De producten komen in kleine steriele units van 1 tot 20 ml. Voor extrusie steekt het materiaal in spuitjes die precies in een bioprinter passen.
Plug & Print
Bio Inx is het resultaat van onderzoek aan de Polymer Chemistry and Biomaterials Group (PBM, UGent) en de B-PHOT Brussels Photonics groep (VUB). CSO en cofounder, Aysu Arslan deed haar doctoraat in Gent. Chemicus Van Hoorick deed zijn doctoraat bij beiden. Het ene in scheikunde, het andere in engineering.
Hij ontwikkelde biocompatibele materialen om met lasergebaseerde hogeresolutie 3D-printing een hoornvlies te vormen. Hiervoor kreeg hij de Solvay Award 2019. Daarna begon hij met een VLAIO innovatiemandaat, als postdoctoraal onderzoeker aan de UGent, een traject bij het Europese ACTPHAST-project dat uiteindelijk evolueerde naar de PhotonHub Europe, die onder coördinatie van Prof. Dr. Ir. Hugo Thienpont kmo’s adviseert en fotonica-ondersteuning biedt met geavanceerde technologieplatformen. Daaruit ontstond het hoger vernoemde HYDROBIO INX N400 hars.
Als post-doc researcher aan de UGent ijverde Van Hoorick twee jaar voor het veilig stellen van de opgebouwde expertise in het Xpect-INX project dat in 2022 tot de spin-off Bio Inx zou leiden.“Ons bedrijf bouwt op vier patenten waar onder andere Aysu en ik de basis van vormden. Daarmee konden we funding vragen bij VLAIO.”
Tijdens die opstartfase speelde ook het Industrieel Onderzoeksfonds (IOF) van de Associatie Universiteit Gent en het UGent IOF Business Development Center ChemTech Life Sciences een belangrijke rol. Het IOF en VLAIO droegen bij aan de Proof-of-Concept financiering. ChemTech was actief met business development activiteiten, vooral via hands-on ondersteuning van An Van Den Bulcke, die tijdens haar PhD in 2000 zelf gel-MA ontwikkelde, waarop Bio Inx verder bouwt.
Bio Inx is opgericht als spin-off van de VUB en UGent. “Voor die patenten -de IP uit ons doctoraat- verwierven we een licentie van UGent en VUB.” De academische units delen niet in de aandelen van de spin-off. De start-up biedt gestandaardiseerde biocompatibele/afbreekbare materialen aan met een gegarandeerde reproduceerbare kwaliteit, shelf life, gebruiksgemak,… voor 3D-printing. BIO INX heeft het over het “Plug & Print” principe. “Ondertussen zijn we bezig met het halen van drie nieuwe patenten.”
Bij de kern blijven
Naast de verkoop van eigen producten steekt zijn meerwaarde in de expertise om materialen te ontwikkelen en finetunen. Het biedt research services op maat aan, 'proof of concepts’. Bio Inx bouwt ondertussen verder aan zijn portfolio. "We delen een post-doc -Hannah Agten- met de KULeuven rond kraakbeenregeneratie. Dit VLAIO-innovatiemandaat, dat op 1 april 2024 startte, bouwt verder op onze samenwerking met prof. Veerle Bloemen van Prometheus KULeuven.”
Terwijl de diensten van Bio Inx vele richtingen uit kunnen, wil Van Hoorick liefst dicht bij de core business blijven. “Wij bieden materialen aan, niet de cellen noch de structuren. Specifieke toepassingen zijn van onze klanten. Wij ondersteunen hen om die zo compliant mogelijk te maken. Onze klanten doorlopen het certificatietraject en eventuele dierproeven.”
Uiteindelijk is het wel de bedoeling om de materialen naar hospitalen en klinieken te krijgen. Vandaag worden de kant-en-klare producten vooral door de academische wereld gekocht. “Die bezorgt ons snel feedback en toont ons de tractie van ontwikkelingen. Academici publiceren en leveren data waarmee we industriële spelers kunnen aanspreken. Maar we willen echt naar klinische en pre-klinische omgevingen.” Een belangrijke partner in deze visie is Rousselot, marktleider gelatines, waarmee de start-up sinds maart samenwerkt om hun GMP-ready (good manufacturing practices) medical grade X-pure gelatines te kunnen leveren.
Niet te vroeg. Niet te laat
“Het is verleidelijk om alle opportuniteiten te zien. Wij focussen alvast op bepaalde weefsels: bot, kraakbeen en cornea of hoornvlies. Daarin hebben we reeds de expertise, ons netwerk en de samenwerkingsverbanden. Anderzijds zijn onze materialen ook vrij universeel op gebied van celcompatibiliteit en proberen we in andere richtingen doorbraken te pushen.”
Welke printtechnologie zal uiteindelijke dominant zijn? “Naar mijn gevoel zal er een combinatie van technologieën nodig zijn om de vereisten van medium en hoge resolutie prints in te vullen. Wij focussen nu alvast heel sterk op lichttechnologieën die vriendelijk zijn voor de levende cellen die de constructen moeten bevolken en zeer schaalbaar en reproduceerbaar zijn.”
Wie voor extrusiegebaseerd 3D printen gaat, is vandaag beperkt tot maximale resoluties van 400 à 500 micron. Een levende cel is 20 à 50 micron in diameter. “Met lichtgebaseerde technologieën, zoals multifoton lithografie, kunnen we naar resoluties van 1 micron voor hydrogels en met polyesters halen we zelfs 150 nanometer resoluties.
Wij verwachten dat 1 tot 10 micron de sweetspot wordt in bioprinting”, rekent Van Hoorick. “Onze grote uitdaging bestaat er in de boot niet te missen. Maar we willen ook niet té vroeg zijn. Het komt er op aan op het juiste ogenblik op de markt te zijn, precies wanneer het kantelpunt er komt.”
Bio Inx telt vandaag 7,5 à 8 medewerkers. Van Hoorick verwacht een significante groei. Volgend jaar mikt het bedrijf op 10 tot 12 medewerkers. Binnen vijf jaar wil het naar 50 à 60 mensen.
Printen terwijl de patiënt op de tafel ligt
Eind mei ging Bio Inx een strategisch partnerschap aan met het Zwitserse Readily3D (Lausanne) met het oog op het ontwikkelen van nieuwe biocompatibele materialen voor hun revolutionaire, holografische 3D-printtechnologie (Tomolite Volumetric Printing System). Daarmee zijn op enkele seconden structuren van enkele centimeters groot met micrometer schaalresolutie te printen. Het is een ‘zacht’ proces met uiterst weinig energie-inbreng. Alles gebeurt in een steriele omgeving (proefbuis). Ideaal om levende cellen met hoge viabiliteit/stabiliteit te printen. “Denk aan een 3D-printer in de operatiezaal en het printen van patiëntspecifieke cellen direct vóór implantatie, met de patiënt op de tafel. Onze materialen worden hiervoor geoptimaliseerd”, zegt Jasper Van Hoorick, CEO van Bio Inx.
Good Manufacturing Practices
Sinds maart 2024 heeft Bio Inx een samenwerking met Rousselot Biomedical, dat in Gent gevestigd is en aan GMP-grade materialen voor regeneratieve geneeskunde werkt. “Klanten vragen naar GMP-grade materialen. We hebben nu een ‘GMP read’ product maar we kunnen dat ook full GMP leveren indien gewenst.” Men gaat mee met een tendens in de markt om nu al met dergelijke materialen te werken. “Het is geen blue sky research meer en men hanteert de normen die er zijn.”
Eén van de populairste materialen in de markt is Gel-MA van Rousselot. Dit gelmateriaal is 25 jaar geleden ontwikkeld in Gent, binnen de onderzoeksgroep door dr. An Van Den Bulcke (PBM, UGent), momenteel business developer bij Chemtech UGent waaruit uiteindelijk ook BIO INX groeide. “In Gent zitten we mee aan de wieg van de bio-inkten en 3D bioprinten. De nabijheid van deze industrie is heel praktisch.”
AstroCardia, een hart op chip voor de ruimte
Bio Inx werkt mee aan het AstroCardia-project van VLAIO dat een geprint ‘hartje op chip’ de ruimte wil insturen om daar de impact van gewichtsloosheid en ruimtestraling, m.a.w. de veroudering te meten. Het project wordt gedragen door een consortium. “Wij ontwikkelen de materialen en printen daarin de biologische cellen waarvoor SCK-CEN instond. Die komen op een chip van Antleron. De chip gaat in een life support system dat in ISS wordt opgesteld door Space Application Services. QBD ondersteunt de data analyse en verwerking.”
“Hoe kleiner de chip, des te minder materiaal en ‘compound of interest’ vereist is. Je kan meer multiplexen en je proeven goedkoper verrichten.” Volgens Van Hoorick houdt ook ruimteonderzoek veel steek. Het printen van het ‘hart’ gebeurt met ‘jong’ weefsel. In de ruimte verouderen hartcellen twintig keer sneller dan op aarde. “We kunnen met dit platform veel sneller geneesmiddelen testen om het verouderingsproces tegen te gaan. Op die uiterst kleine schaal kunnen we ook sneller screenen om patiëntspecifieke oplossingen te vinden.” De lancering is voorzien voor januari 2026.
