14.04.2021

UpNano: Wiener Tech-Unternehmen druckt lebende Zellen

Ein neuartiges Bio-Material und ein 2-Photonen_Drucker ermöglichen nun einen 3D-Druck mit lebenden Zellen für biologische Anwendungen.
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UpNano, 3D-Druck, Zellen
(c) UpNano - Das Tech-Unternehmen UpNano schafft es mittels eines Bio-3D-Druckers lebende Zellen direkt aus der Zellkultur zu drucken.

Es klingt wie wissenschaftliche Fiktion. Und vielleicht ist es genau dies, was jetzt UpNano, einem in Wien ansässigen Hightech-Unternehmen mit Fokus auf Entwicklung, Herstellung und Kommerzialisierung von hochauflösenden 3D Druck-Systemen, gelungen ist. Durch eine Kombination eines 2-Photonen 3D-Druckers mit einem Hydrogel-basierten Bio-Material ist es jetzt erstmals möglich, 3D-Strukturen, die lebende Zellen enthalten, direkt zu drucken.

NanoOne Bio

Dabei bedient sich UpNano eines eigens entwickelten Drucker namens „NanoOne Bio“. Das neue Hydrogel wurde gemeinsam mit Xpect INX aus Belgien hergestellt – einem Spin-Off Projekt, das sich auf die Entwicklung von biokompatiblen Materialien für die 3D-Druck-Industrie spezialisiert hat. Es gilt laut Aussendung als das einzige kommerziell erhältliche Druckmaterial, das die Einbettung lebender Zellen direkt von der Kulturplatte in hochpräzise 3D-gedruckte Strukturen für biologische Anwendungen erlaubt.

Bisher scheiterte der Nachbau komplexer und hochpräziser 3D-Strukturen mitsamt eingebetteter lebender Zellen an der mangelnden Verfügbarkeit von geeigneten Materialien und Drucksystemen. Dies scheint sich nun geändert zu haben.

Eine fruchtbare Kooperation

„Das Kombinieren der Kompetenzen von UpNano in der Entwicklung von 3D-Druck-Geräten und von Xpect INX in der Formulierung von innovativen Materialien für den 3D-Druck führten rasch zum Erfolg“, erklärt Peter Gruber, Head of Technology und Co-Gründer der UpNano. „Wir haben das hoch biokompatible Hydrogel ‚X Hydrobio INX U200‘, gemeinsam entwickelt und konnten gleichzeitig eine 2-Photonen 3D-Druck-Maschine anbieten.“

Das Gel mit dem komplizierten Namen ist ein wasserlösliches Hydrogel, das den Transfer von Zellkulturen aus 2D-Kulturplatten in komplexe 3D-Strukturen ermöglicht. „Das Gelatine-basierte ‚X Hydrobio INX U200‘ wurde speziell für die Einkapselung von verschiedenen Zelltypen entwickelt und erlaubt daher die Erzeugung von komplexen 3D-Mikrogeweben“, fasst es Jasper Van Hoorick, Projektleiter bei Xpect INX, in einfachen Worten zusammen. „Das Hydrogel ahmt die natürliche zelluläre Umgebung nach und ist biologisch abbaubar, wodurch es den Zellen ermöglicht, das Material graduell durch neu geformtes Gewebe zu ersetzen.”

UpNano, Zellen drucken
(c) UpNano – Der spezielle 3D-Drucker NanoOne Bio kann 3D-Strukturen mit lebenden Zellen drucken.

Ein spezifischer Vorteil des NanoOne Bio ist, wie auch umfangreiche Untersuchungen gezeigt hätten, dass der 780 nm Rotlicht-Laser des Druckers die lebenden Zellen nicht schädigt, auch nicht bei einer außergewöhnlich hohen Laserstärke, die alle NanoOne-Drucker verwenden. Tatsächlich ermöglicht die Verwendung einer so hohen Stärke den Einsatz von Optiken, die die schnelle Produktion von Zentimeter-großen-Strukturen mit hoher Präzision, bis hin in den Nanobereich, erlauben.

Introvertierte Zellen auf 2D-Kulturplatte als Problem

„Zellen, die auf einer 2D-Kulturplatte in einem Standard-Nährmedium wachsen, sind weit entfernt von ihrer natürlichen physischen Umgebung und unterliegen einem Mangel an Interaktion mit den umgebenden Zellen, der bei lebenden Zellen unter natürlichen Bedingungen in alle Richtungen hin stattfindet“, erklärt Denise Mandt, Head of Marketing und Business Development sowie Co-Gründerin von UpNano bisherige Schwierigkeiten in dem Bereich. Aus der biomedizinischen F&E sei bekannt, dass ein fehlender 3D-Zell-zu-Zell-Kontakt einen negativen Einfluss auf die Interpretation von Ergebnissen aus Zellmodellen für humane Anwendungen hat.

UpNano: „Natürliche Wachstumsbedingungen wie im menschlichen Körper“

Der NanoOne Bio von UpNano möchte diesen Ansatz signifikant verändern. Pharmazeutische Unternehmen und Forschungseinrichtungen sollen zukünftig in der Lage sein, Zellmodelle zu entwickeln, die den natürlichen Wachstumsbedingungen im menschlichen Körper ähneln. „Dank eines speziellen optischen Aufbaus, optimierten Scan-Algorithmen und der unternehmenseigenen adaptiven Auflösungstechnologie, sei es nun möglich signifikant schnellere Produktionszeiten als andere Systeme zu erlangen“, teilt UpNano mit. „Alles Vorteile, die von Kunden im industriellen und im akademischen Sektor erkannt wurden.“

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© brutkasten

Wer Blockchain hört, denkt oft noch immer an Kryptowährungen, Kursentwicklungen und die Spekulationsexzesse der vergangenen Jahre. Dieses Bild greift jedoch zunehmend zu kurz. Nach zwei Tagen beim Proof of Talk in Paris, einem der relevantesten europäischen Treffen für Web3, digitale Assets und Finanzinnovation, ist mein Eindruck vor allem einer: Die Diskussion hat sich fundamental verändert.

Bemerkenswert war dabei weniger die Technologie selbst als die Zusammensetzung der Teilnehmerinnen und Teilnehmer. Neben Gründer:innen und Technologieunternehmen waren Banken, Asset Manager, institutionelle Investoren, Zahlungsdienstleister und Regulatoren präsent. Viele der Gespräche drehten sich nicht mehr um die Frage, ob Blockchain-Technologien künftig eine Rolle spielen werden, sondern darum, wo und wie sie konkret eingesetzt werden können. Die Debatte hat die Nische verlassen und ist in der Mitte des Finanzsystems angekommen.

Genau darin liegt auch die eigentliche Relevanz der Entwicklung. Im Kern geht es längst nicht mehr um Kryptowährungen. Es geht um die Infrastruktur der Finanzwelt von morgen. Diskutiert wurden Themen wie Tokenisierung, Stablecoins, digitale Identitäten, neue Kapitalmarktmodelle und die Frage, wie Finanztransaktionen künftig abgewickelt werden. Viele dieser Entwicklungen stehen noch am Anfang. Dennoch entsteht zunehmend der Eindruck, dass sich hier grundlegende Bausteine einer neuen Finanzarchitektur herausbilden.

Besonders häufig fiel in Paris das Schlagwort Tokenisierung. Die dahinterstehende Idee ist, reale Vermögenswerte digital abzubilden und damit einfacher handelbar, teilbar und zugänglich zu machen. Befürworter sehen darin die Chance auf effizientere Kapitalmärkte und einen leichteren Zugang zu Investitionen. Ob sich diese Vision in vollem Umfang verwirklichen wird, bleibt abzuwarten. Unübersehbar ist jedoch, dass erhebliche Ressourcen und Aufmerksamkeit in diese Richtung fließen.

Für Europa stellt sich dabei eine weit größere Frage als jene nach einzelnen Technologien oder Geschäftsmodellen, nämlich die Wettbewerbsfähigkeit. In den vergangenen Jahren wurde intensiv darüber diskutiert, wie Europa bei künstlicher Intelligenz, Cloud-Infrastruktur oder Halbleitern eine stärkere Rolle einnehmen kann. Weniger Aufmerksamkeit erhält bislang die Frage, wer die Finanzinfrastruktur des digitalen Zeitalters gestaltet.

Dabei sind die Parallelen offensichtlich. Wer die Standards definiert, die Plattformen betreibt und die Infrastruktur kontrolliert, verfügt über einen erheblichen strategischen Vorteil. Wenn Europa digitale Souveränität ernst meint, sollte diese Debatte daher nicht bei KI oder Cloud-Lösungen enden. Sie muss auch den Finanzsektor umfassen.

Die Voraussetzungen dafür wären grundsätzlich vorhanden. Europa verfügt über starke Universitäten, technologisches Know-how, hohe Sparquoten und etablierte Finanzinstitutionen. Gleichzeitig zeigt sich seit Jahren ein wiederkehrendes Muster: Innovationen entstehen häufig in Europa, werden aber anderswo skaliert. Genau deshalb wird es entscheidend sein, Forschung, Unternehmertum, Kapital und Regulierung stärker zusammenzuführen und die Umsetzungsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Proof of Talk hat mir vor allem eines vor Augen geführt: Die Diskussion befindet sich an einem anderen Punkt als noch vor wenigen Jahren. Die Frage lautet nicht mehr, ob Blockchain-Technologien jemals relevant werden könnten. Die Frage lautet zunehmend, welche konkreten Anwendungen sich durchsetzen und welche Regionen von dieser Entwicklung profitieren werden.

Ob Blockchain tatsächlich die Finanzwelt grundlegend verändern wird, kann heute niemand mit Sicherheit beantworten. Sicher ist jedoch, dass Banken, Investoren, Unternehmen und Regulatoren diese Möglichkeit mittlerweile ernsthaft diskutieren. Allein das unterscheidet die aktuelle Situation grundlegend von jener vor einigen Jahren.

Gerade deshalb lohnt es sich, die Entwicklungen aufmerksam zu verfolgen. Nicht, weil jede technologische Vision Realität wird. Sondern weil in solchen Phasen oft die Grundlagen jener Infrastrukturen entstehen, die Wirtschaft und Gesellschaft über Jahrzehnte prägen. Die nächste Finanzinfrastruktur wird möglicherweise genau jetzt gebaut. Die entscheidende Frage für Europa lautet daher nicht, ob sie kommt, sondern welche Rolle wir dabei spielen werden.

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