Biological 3D printing (bioprinting) is an extension of what is defined as additive manufacturing in the American Society for Testing and Materials (ASTM) and International Organization for Standardization (ISO) standards and is based on the automated printing of living cells and biomaterials. Researchers and experts in the field of biomaterial science, tissue engineering and regenerative medicine (TE&RM) are constantly pointing to the potential of biological 3D printing and scientific articles regularly announce the imminent clinical application. We argue in this article that these announcements are often premature and counterproductive as they focus heavily on technological progress but regularly ignore the critical stages that need to be completed in order to successfully translate a technology into the healthcare market. The technology readiness level (TRL) scale is a potentially useful tool for measuring the relative maturity of a technology in terms of overcoming a series of critical milestones. We propose an adaptation of the TRL scale and use it to discuss the current state of research on biological 3D printing. Finally, we provide specific recommendations for optimizing future research projects to pave the way for clinical applications of biological 3D printing and thus achieve a direct positive impact on surgical patient care.
Biologische 3‑D-Druckverfahren (sog. Bioprinting) sind eine Erweiterung dessen, was in den American Society for Testing and Materials(ASTM)- und International Organization for Standardization(ISO)-Normen als additive Fertigung definiert ist, und basieren auf dem automatisierten Druck von lebenden Zellen und Biomaterialien. Forschende und Expertinnen und Experten im Bereich der Biomaterialwissenschaften, der Gewebezüchtung und regenerativen Medizin („tissue engineering and regenerative medicine“, TE&RM) verweisen stets auf das Potenzial biologischer 3‑D-Druckverfahren und in Fachartikeln wird regelmäßig dessen baldige klinische Anwendung angekündigt. Wir argumentieren in dieser Arbeit, dass diese Ankündigungen regelhaft verfrüht und kontraproduktiv sind, da sie sich stark auf den technologischen Fortschritt konzentrieren, jedoch in der Regel die kritischen Phasen ignorieren, die durchlaufen werden müssen, um erfolgreich die Translation einer Technologie auf den Gesundheitsmarkt zu erzielen. Die Technologiereifegradskala („technology readiness level“, TRL) ist ein potenziell nützliches Instrument zur Messung der relativen Reife einer Technologie in Bezug auf die Überwindung einer Reihe kritischer Meilensteine. Wir schlagen eine Adaptierung der TRL-Skala vor und nutzen diese, um den aktuellen Stand der Forschung zu biologischen 3‑D-Druckverfahren zu diskutieren. Abschließend geben wir konkrete Empfehlungen zur Optimierung zukünftiger Forschungsprojekte, um den Weg für klinische Anwendungen des biologischen 3‑D-Drucks zu ebnen und damit einen direkten positiven Einfluss auf die chirurgische Patientenversorgung zu erzielen.
Keywords: 3D printing; Bioprinting; Clinical translation; Innovation assessment; Technology readiness level.
© 2024. The Author(s).