2022-11-014 - COAXIAL (3D-MUSCLE) - KIT DE BIOIMPRESIÓN PARA TEJIDO MUSCULAR ESQUELÉTICO

COAXIAL (3D-MÚSCULO)

14 de noviembre de 2022

Sistema innovador de bioimpresión 3D para fabricar tejidos musculares esqueléticos con diseño biomimético en cuanto a estructura y funcionalidad. Nuestro método coaxial permite la bioimpresión 3D de fibras musculares que permanecen individuales y no se fusionan entre sí.

Nuestro proyecto se alinea con los valores ESG al promover la sostenibilidad y la responsabilidad ética. Ambiental: Reduce la dependencia de las pruebas con animales y minimiza el desperdicio de materiales mediante métodos de bioimpresión 3D más eficientes. Social: La tecnología ofrece nuevos tratamientos para lesiones musculares y apoya la investigación sin crueldad animal en cosméticos y productos farmacéuticos. Gobernanza: Al adherirse a estándares éticos y ofrecer alternativas sin animales para las pruebas de fármacos, el proyecto mejora el cumplimiento normativo y promueve la innovación responsable en el campo de la biomedicina.

Nuestro proyecto tiene el potencial de generar un impacto transformador en múltiples dimensiones: Desarrollo de fármacos: nuestros modelos de tejido biomimético ofrecen una alternativa más precisa y ética a la experimentación con animales, acelerando el descubrimiento de fármacos y reduciendo costes en las industrias farmacéutica y cosmética. Sostenibilidad: al reducir la experimentación con animales y el desperdicio de materiales, la tecnología fomenta prácticas de investigación más respetuosas con el medio ambiente, promoviendo la sostenibilidad en la biotecnología y la industria farmacéutica. Crecimiento del mercado: cubrir las necesidades del mercado actual de la bioimpresión 3D impulsará la innovación y las oportunidades de negocio. Medicina regenerativa: la producción de implantes de tejido biocompatibles y funcionales abre nuevas posibilidades para la medicina personalizada y una recuperación más rápida para los pacientes.

Los músculos del cuerpo humano están sujetos a diversos trastornos como el envejecimiento, lesiones traumáticas o enfermedades llamadas miopatías, entre otros. Por tanto, los músculos esqueléticos son de gran relevancia para diversas industrias como: la cosmética, ya que las contracciones sostenidas de los músculos faciales causan arrugas; la biomedicina, puesto que enfermedades como las distrofias musculares son muy heterogéneas y generalmente poco estudiadas; y la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa, puesto que los implantes como los injertos musculares podrían ayudar a curar a personas con daños musculares graves. Sin embargo, hasta hace poco, la mayor parte de la investigación relacionada con el tejido muscular esquelético se realizaba en un entorno 2D porque su estructura tridimensional era difícil de replicar. Los recientes avances en la bioimpresión 3D han permitido la fabricación de modelos musculares bioingenierizados para imitar la compleja organización jerárquica de los tejidos nativos. Sin embargo, actualmente no es posible bioimprimir diversas fibras musculares y montarlas en fascículos individuales. Por tanto, existe una necesidad urgente de un método para obtener miofibras delgadas e individuales que replicen con precisión la estructura del tejido muscular humano con fines de investigación y reemplazo de tejidos. Hemos desarrollado un sistema innovador de bioimpresión 3D para obtener fibras biológicas individuales de forma libre y anchura controlada, adecuadas para fabricar tejidos musculares esqueléticos con diseño biomimético en cuanto a estructura y funcionalidad. Nuestra tecnología también incluye una formulación de biotinta, la estructura biomimética híbrida que comprende una o más de estas fibras individuales y los métodos de fabricación de esa estructura.

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Nuestro activo puede comercializarse como un kit para la bioimpresión 3D (biotinta + metodología de bioimpresión) para imprimir tejido muscular esquelético para aplicaciones de investigación en bioingeniería. El activo se licenciará en empresas del campo de la fabricación de bioimpresión 3D, con capacidades de marketing y ventas para llevar nuestro producto al mercado. Además, podría ser explotado por una empresa (licenciataria externa o spin-off de nuestro centro de investigación) centrada en terapias regenerativas para desarrollar bioimplantes para trastornos musculares.

Prevemos desarrollar varios productos a partir de nuestra tecnología coaxial de bioimpresión 3D para diversas aplicaciones: • Un kit de bioimpresión 3D para la producción de tejidos celulares, en particular músculo esquelético, que no se encuentra en las carteras de las empresas líderes en bioimpresión 3D. • Una plataforma de descubrimiento de fármacos para cosméticos y productos farmacéuticos para estudiar compuestos en modelos 3D de músculo esquelético. Dado que la FDA ya no exige pruebas con animales y que las pruebas con animales están prohibidas en los cosméticos de la UE, los métodos no animales ganarán importancia. • Implantes biocompatibles para medicina regenerativa, que permiten implantes de tejidos funcionales para pacientes con lesiones musculares o miopatías.

Mercado global de cultivos celulares 3D: USD 2.500 millones en 2024, con previsión de alcanzar los USD 6.200 millones para 2032 (TCAC del 12,1 %; fuente: FortuneBusinessInsights). Mercados adicionales relevantes para el proyecto: • Cosméticos: mercado de USD 360.000 millones en 2024, con previsión de USD 420 millones para 2033 (fuente: Business Research Insights). • Ingeniería de tejidos y medicina regenerativa: mercado de USD 18.300 millones en 2024, con previsión de USD 43 millones para 2030 (fuente: análisis de mercado de GrandViewResearch).

La tecnología ha sido desarrollada y validada a nivel de laboratorio. No existen necesidades específicas de financiación antes de licenciar la tecnología a un actor en el campo de la bioimpresión 3D. Si fuera necesaria una validación adicional de nuestra plataforma para aplicaciones de desarrollo de fármacos, este proyecto se llevaría a cabo en colaboración con un socio industrial interesado con un coste estimado de 80.000€ (duración de 6 meses).

Titulares de licencias en el ámbito de la bioimpresión 3D o socios industriales para el codesarrollo.

Achieved: • Full validation for skeletal muscle tissue (fibre morphology versus printing parameters, cell proliferation and differentiation), demonstrating improved cell differentiation and greater force outputs. • Testing para specificas bioink formulations and drug applications. • Characterización de diferentes protocolos para obtener una calidad fibra con una combinación de materiales wide. • Sucesable validación de fuerza measurement platform basada en nuestra tecnología para drog testing. Next milestones: • Optimizar nuestro printing método para obtener más sophisticated tissues • Scale-up and industrialization • Validate la versatilidad de nuestro method fabricando fiber-like tissues other than skeletal muscle

Excelente replicación de tejido muscular esquelético altamente estructurado: - Las fibras individuales se imprimen con un ancho controlado - Sin fusión significativa de fibras adyacentes • Sistema versátil, compatible con una amplia gama de hidrogeles celulares (incluso sin baños de soporte). • La solución se basa en boquillas coaxiales compatibles con diferentes sistemas de impresión 3D. • Nuestro método no utiliza alginato de sodio, como la mayoría de los métodos coaxiales, que no es bien tolerado por ciertos tejidos como el músculo esquelético.

- Si bien está creciendo, la demanda de métodos de prueba sin animales para el desarrollo de fármacos y su plena adopción en el sector farmacéutico aún se encuentra en sus etapas iniciales. - Posible falta de consistencia y estandarización del modelo de tejido 3D. - Alto costo de implementación de tecnologías de cultivo celular 3D. - Desarrollo complejo de bioimplantes para reemplazo de tejidos.

2018-2020: design y characterization of 3D bioprinted actuadores basado en skeletal hombro tissue; 2020: IP protección; 2020-2022: droga testing validation in collaboration with the industry; 2022-2024: full validation and optimization of 3D bioprinted tissue model; 2025: Tech transfer and business development effort for achieving licensing agreement; 2026-2027: scale-up, industrialización and first commercialization.

Nuestro sistema fue protegido por una solicitud de patente (año de prioridad: 2020; publicación PCT n. WO2022003203A1), actualmente en fases nacionales (Europa, EE.UU.), pendiente de ser concedida.

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Know-how on 3D bioprinting, soft-robotics and biofabrication of bioactuators.

La estrategia de gestión de calidad para nuestra tecnología de bioimpresión 3D garantizará precisión, consistencia y escalabilidad. Optimización del proceso: los parámetros de impresión (p. ej., morfología de la fibra, proliferación celular y funcionalidad tisular) se refinarán y supervisarán continuamente para garantizar que cada lote cumpla con los estándares establecidos. Escalado e industrialización: a medida que el futuro licenciatario aumente la producción, se requerirán procedimientos operativos estándar (POE) y sistemas automatizados para supervisar la consistencia del material, la calidad de la biotinta y los factores ambientales, a fin de garantizar la uniformidad en grandes volúmenes. Validación de la versatilidad: para las nuevas aplicaciones tisulares, se establecerán parámetros de calidad y se validarán las estructuras biomiméticas, la funcionalidad y la biocompatibilidad, manteniendo la versatilidad sin comprometer la calidad. Todos los procesos deberán cumplir con los estándares y regulaciones de la industria.

Patentes: WO 2022003203

Una coaxial método a través del 3D bioprint hombro fibras que remain individual y no merge s de cada uno, mimicking la high-level structure of hombro tissue. Bioactuators estaban obtenidos con nuestro método y se aplican como fuerza measurement platform for drug testing. Mainas ventajas de nuestro método son: fino thickness control de las bioprinted fibers; their contraction fuerzas that are 3 times higher than conventional printing; high versatility en términos de hydrogel composition.