OptiPrintAI

Die Entwicklung neuer Medikamente ist mit enormen Kosten von durchschnittlich 2,5 Milliarden USD und Misserfolgsquoten über 90% verbunden. Eine wesentliche Ursache ist die geringe Vorhersagekraft präklinischer Modelle, die die menschliche Physiologie unzureichend abbilden. Der 3D-Biodruck komplexer Gewebemodelle bietet hier eine vielversprechende Alternative, jedoch ist die Identifizierung optimaler Druckparameter extrem zeit- und ressourcenintensiv und erfordert mehrere Wochen bis Monate manueller Trial-and-Error-Prozesse.
OptiPrintAI adressiert dieses Problem durch eine innovative KI-Softwareplattform, die den gesamten Biodruckprozess automatisiert und optimiert. Das Alleinstellungsmerkmal liegt in der Integration von drei Säulen: einer automatisierten Datensammlung mit kontinuierlich wachsender Datenbank, prädiktiven und kausalen KI-Modellen basierend auf Transformer-Netzwerken, sowie einer generativen KI-Schnittstelle für prompt-basierte Modellgenerierung. Die Software nutzt Maschinelles Lernen zur automatisierten Bilderfassung und Qualitätskontrolle, erkennt gedruckte Objekte mit über 90% Erfolgsrate und liefert validierte, optimale Druckparameter. Im Gegensatz zu Wettbewerbern, die sich auf Hardware-Exzellenz konzentrieren, schafft OptiPrintAI erstmals eine system-unspezifische, hardware-agnostische Lösung.

OptiPrintAI arbeitet im digitalen Anwendungsbereich der KI-gestützten Biotechnologie und adressiert die biomedizinische Forschung, Pharmaindustrie und regenerative Medizin. Die primäre Zielgruppe umfasst Pharma- und Biotechnologieunternehmen, Auftragsforschungsinstitute (CROs) sowie akademische Forschungseinrichtungen in Europa. Die digitale Innovation sollte gekauft werden, da sie einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil bietet: Die Entwicklungszeit für neue Gewebemodelle wird um 75% reduziert, Material- und Personalkosten signifikant gesenkt und die Qualität der Ergebnisse durch KI-gestützte Optimierung deutlich verbessert. Forschende können ohne tiefgehende Expertise präzise 3D-Gewebemodelle erstellen, was den Zugang zur Spitzentechnologie demokratisiert. Zukünftig profitieren insbesondere die pharmazeutische Industrie durch verbesserte präklinische Wirkstofftests, die Toxikologie durch Reduktion von Tierversuchen, sowie die personalisierte Medizin durch patientenspezifische Gewebe.

Die Projektidee entstand aus den EU-Horizon-2020-Projekten BRIGHTER und B-BRIGHTER an der Goethe-Universität Frankfurt, wo der patentierte LUMINATE 3D-Biodrucker entwickelt wurde. Das Projekt wird federführend von Prof. Dr. Kevin Bauer, Professur für Spieltheoretische und Kausale KI an der Goethe-Universität Frankfurt, geleitet. Das interdisziplinäre Kernteam besteht aus fünf Mitarbeitern mit komplementären Expertisen aus der Zellbiologie, Biophotonik, 3D-Biodruck, sowie Software-/KI-Entwicklern.
Eng eingebunden ist die Arbeitsgruppe Physikalische Biologie (Prof. Dr. Ernst Stelzer, Dr. Francesco Pampaloni), die den LUMINATE-3D-Biodrucker entwickelt hat.
Strategische Partner umfassen Futury ("the future factory"), Innovectis GmbH für Technologietransfer sowie die Start-up-Netzwerke Goethe Unibator und HIGHEST der TU Darmstadt. Internationale Kooperationen bestehen mit dem IBEC Barcelona und dem Technion Haifa zur Datenvalidierung.