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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Die Fahne der EU (c) Adobe Stock

Im aktuellen „European Innovation Scoreboard 2026“ der Europäischen Kommission behauptet sich Österreich im oberen europäischen Mittelfeld. Mit einer Innovationsleistung von 113 Prozent des EU-Durchschnitts im Jahr 2026 belegt das Land wie schon im Vorjahr den achten Rang unter den EU-Mitgliedstaaten und verbleibt in der Klasse der sogenannten „Strong Innovators“. Langfristig verzeichnet Österreich zwar einen Zuwachs der Innovationskraft von 8,9 Prozentpunkten gegenüber dem Basisjahr 2019, im Vergleich zu 2025 gab der nationale Gesamtindex jedoch um 2,3 Prozentpunkte nach. Diese Abschwächung spiegelt eine wirtschaftliche Dynamik wider, die infolge anhaltender externer Schocks und gestiegener Betriebskosten an internationaler Wettbewerbsfähigkeit eingebüßt hat.

Im Schatten der Spitzenreiter

Angeführt wird das europäische Gesamtklassement unverändert von der Schweiz, die mit 141,3 Prozent des EU-Durchschnitts den innovativsten Standort des Kontinents darstellt. Innerhalb der EU-Grenzen sichert sich erneut Schweden die Spitzenposition (139 Prozent), gefolgt von Dänemark und den Niederlanden. Finnland, das in den Vorjahren fest zur Spitzengruppe der „Innovation Leaders“ zählte, verlor an Schwung und stürzte in die Leistungsklasse Österreichs ab.

Im Vergleich mit dem größten Handelspartner Deutschland (EU-Rang 9) hat Österreich zwar knapp die Nase vorn. Einige Diskrepanzen: Während Deutschland bei den forschungsbezogenen Staatsausgaben im öffentlichen Sektor auf Platz 5 liegt, belegt Österreich hier den hervorragenden dritten Platz. Bei der direkten und indirekten steuerlichen Forschungsförderung für Betriebe verweist Österreich den Nachbarn (Deutschland Rang 23) mit dem vierten Platz klar auf die hinteren Ränge.

Die Achillesferse: Wagniskapital und Skalierungsbarrieren

Für die heimische Startup- und Scaleup-Szene liefert das Scoreboard eine ernüchternde Bilanz in puncto Wachstumsfinanzierung. Als chronischer Schwachpunkt erweist sich einmal mehr der Bereich Venture Capital: Bei den Wagniskapital-Investitionen erreicht Österreich magere 47,9 Prozent des EU-Durchschnitts und belegt im EU-Vergleich lediglich Platz 15.

Diese strukturelle Finanzierungslücke schlägt sich auch im komplementären „European Startup and Scaleup Scoreboard“ (ESSS) nieder: Zwar wird Österreich dort mit 113,8 Prozent des EU-Durchschnitts auf Rang 10 als „High-performing“ eingestuft, die Erhebung attestiert dem Standort jedoch eine deutliche Diskrepanz zwischen einer hohen Startup-Dichte pro Kopf und einer gleichzeitig unterdurchschnittlichen Zahl an schnell wachsenden Unternehmen („Centaurs“ und „Unicorns“). Bereits im Zuge des letztjährigen Rankings stand die stagnierende Entwicklung im Fokus der Kritik, insbesondere im Hinblick auf strukturelle Finanzierungshemmnisse (brutkasten berichtete).

Spürbarer Rückgang bei KMU-Innovationen trotz starker Schutzrechte

Sorge bereiten zudem die Innovationsaktivitäten im KMU-Bereich. Der Anteil kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU), die Produkt- oder Geschäftsprozessinnovationen einführen, ist mittelfristig deutlich zurückgegangen – ausgewiesen wird ein Minus von 24,4 Prozentpunkten bei Produkt- bzw. 21,2 Prozentpunkten bei Prozessinnovationen seit dem Jahr 2019. Demgegenüber steht eine traditionelle Stärke bei der Sicherung von geistigem Eigentum, wo Österreich im Bereich der intellektuellen Vermögenswerte im EU-Vergleich den hervorragenden zweiten Platz belegt.

Doch auch dieses Fundament zeigt Ermüdungserscheinungen: Seit 2019 verzeichneten die Designanmeldungen einen spürbaren Rückgang um 49,7 Prozentpunkte, während Patentanmeldungen (-16,8 Prozentpunkte) und Markenanmeldungen (-11,1 Prozentpunkte) ebenfalls schrumpften. Positiv hervorzuheben ist die enge Vernetzung im System bei den öffentlich-privaten Co-Publikationen (EU-Rang 3), wenngleich die Jobmobilität von hochqualifizierten Fachkräften in Wissenschaft und Technologie im Jahresvergleich um empfindliche 32,4 Prozentpunkte einbrach.

Das Transferproblem: Viel Input, zu wenig messbarer Output

Ein altbekanntes, strukturelles Paradoxon des österreichischen Innovationssystems bleibt die mangelnde Effizienz im Transfer von Forschungserfolgen in den Markt. Während das Land beim reinen Innovations-Input die dritthöchsten Investitionen in der EU verzeichnet, reicht es beim tatsächlichen Output nur für Rang 8. Besonders deutlich wird dies bei den Verkäufen von Marktneuheiten und firmeninternen Innovationen, bei denen das Land seit 2025 einen spürbaren Rückgang verzeichnet. Dem Standort gelingt es somit unzureichend, seine enormen Forschungsförderungen und Investitionen in marktfähige, produktivitätssteigernde Produkte zu übersetzen.

Digitalisierung und weitere Kernbereiche im Überblick

In den weiteren Dimensionen des Scoreboards zeichnet sich ein differenziertes Bild ab:

  • Digitalisierung (Rang 14): Ein widersprüchliches Feld. Die Verfügbarkeit von High-Speed-Internet hinkt mit Rang 23 im EU-Vergleich hinterher, hat sich jedoch seit 2019 um 174,7 Prozentpunkte verbessert.
  • Forschungssysteme & Human Ressources: Österreich verfügt über ein hochattraktives akademisches System (Rang 8), getragen von einem sehr hohen Anteil ausländischer Doktoratsstudierender (Rang 5). Bei den Human Ressources insgesamt reicht es wegen einer im EU-Vergleich geringeren Akademikerquote jedoch nur für Rang 14.
  • Nachhaltigkeit & Außenhandel: Während der heimische Öko-Innovations-Index mit 177,1 Prozent weit über dem EU-Schnitt von 127,5 Prozent liegt (beides gemessen an 2019), ist der konsumbedingte Treibhausgas-Fußabdruck fast 20 Prozent zu hoch. Zudem schwächelt Österreich massiv beim Export wissensintensiver Dienstleistungen.

Das politische Spannungsfeld: „Champions League“ vs. „Ergebnisverwaltung“

Die Interpretation des achten Platzes sorgt auf nationaler Ebene für teils konträre Statements von Politik und Wirtschaft. Wirtschaftsminister Wolfgang Hattmannsdorfer unterstreicht: „Das European Innovation Scoreboard zeigt klar: Österreich investiert überdurchschnittlich in Forschung und Innovation. Beim Output schöpfen wir dieses Potenzial aber noch nicht ausreichend aus.“ Mit Platz 3 beim Input und Platz 8 beim Output könne man sich nicht zufriedengeben; man müsse exzellente Forschung schneller in marktfähige Produkte übersetzen.

Innovationsminister Peter Hanke betont wiederum die Stabilität in einem wirtschaftlich anspruchsvollen Umfeld: „Platz 8 im European Innovation Scoreboard ist ein starkes Zeugnis für den Innovationsstandort Österreich. Dieses Ergebnis kommt nicht von ungefähr: Es ist der Verdienst unserer Unternehmen, Forschungseinrichtungen und der vielen klugen Köpfe in diesem Land.“ Er verweist auf das massive staatliche Investment von 5,5 Milliarden Euro durch den FTI-Pakt bis 2029. Stefan Harasek, Präsident des Patentamts, hält fest: „Diese starke Platzierung bestätigt einmal mehr: Österreich zählt in der sich nur zögerlich erholenden Wirtschaftsdynamik zu den Innovationsmotoren Europas und muss sich auch im internationalen Vergleich nicht verstecken.“

Eine gänzlich andere Tonlage schlägt die Industriellenvereinigung (IV) ein. Generalsekretär Christoph Neumayer warnt vor Selbstzufriedenheit: „Der Abstand zur europäischen Spitze droht zum Dauerzustand zu werden. Wir stecken mit Platz 8 im Mittelfeld fest.“ Wer ein „Innovation Leader“ werden wolle, müsse deutlich dynamischer agieren und an Geschwindigkeit zulegen. Neumayer zieht dabei einen sportlichen Vergleich heran: „Wer an die Spitze will, darf nicht nur auf Ergebnisverwaltung spielen. Champions entstehen durch Geschwindigkeit und Angriff, nicht in der Defensive.“

Auch Jochen Danninger, Generalsekretär der Wirtschaftskammer Österreich (WKÖ), mahnt zur Bewegung: „Österreich behauptet sich im European Innovation Scoreboard 2026 erneut auf Rang 8 […] gleichzeitig zeigt das aktuelle Ergebnis aber auch, dass wir uns auf diesem Erfolg nicht ausruhen dürfen.“ Der Vergleich mit 2023 – als Österreich noch bei knapp 120 Prozent des EU-Schnitts lag – zeige deutlich, dass zusätzliche Dynamik notwendig sei, um den Anschluss an die europäische Spitzengruppe nicht zu verlieren.

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