Une nouvelle technique de bio-impression 3D pour créer des tissus humains vascularisés
Une équipe de recherche de la Jacobs School de l’université de Californie à San Diego développe une nouvelle méthode de bio-impression 3D basée sur le traitement de la lumière (DLP). Le projet vise à créer des tissus vascularisés en 3D, très semblables aux tissus humains créés en laboratoire, mais constitués de cellules vivantes, de structures de bio-matériaux et fonctionnels. L’étude expérimentale a été publiée dans Science Advances et explique en détail comment les chercheurs ont réussi à s’attaquer à l’un des types d’impression 3D les plus prometteurs avec des matériaux bio-compatibles.
L’impression 3D DLP est l’une des technologies les plus utilisées dans le secteur médical. La mise en œuvre de cette méthode de fabrication présente un grand potentiel pour les applications bio-médicales. Parmi ces applications figurent le développement de médicaments, les greffes d’organes, la médecine régénérative et personnalisée, entre autres. Pendant un certain temps, cette branche du secteur de la santé a été limitée par des aspects pratiques et techniques de la fabrication additive. Ces difficultés concernent, par exemple, l’impression de tissus à haute densité cellulaire et à structure finement résolue. L’équipe de la Jacobs School a toutefois opté pour une approche différente.
En réduisant la densité de la bio-encre, la diffusion de la lumière est évitée (crédits photo : UC San Diego / David Baillot)
La création des tissus humains vascularisés
L’équipe de nano-ingénierie a réussi à réaliser un système de bio-impression 3D pour les tissus humains vascularisés. La technologie brevetée est basée sur la superposition additive de cellules et de bio-polymères pour créer des structures et des tissus biologiques. Généralement, plus la densité de l’encre est élevée, plus la lumière est diffusée, ce qui nuit la résolution de l’impression. Pour ce faire, les chercheurs ont obtenu un polymère bio-compatible pouvant être utilisé dans l’impression 3D DLP à haute résolution. Ils ont ainsi décuplé l’effet de diffusion de la lumière, ce qui leur a permis d’imprimer à des densités cellulaires élevées et à haute résolution, grâce à « l’iodixanol » (un nouvel ingrédient de la bio-encre).
Vient ensuite un processus complexe qui se répète jusqu’à ce qu’une série de couches soit formée pour constituer le modèle. L’indice de réfraction de la bio-encre doit alors être ajusté pour minimiser l’effet de diffusion et améliorer considérablement le processus de fabrication. Les chercheurs ont atteint une taille de 50 µm avec une bio-encre à base de méthacrylate de gélatine (GelMA) dont l’indice de réfraction correspond à une densité cellulaire pouvant atteindre 0,1 milliard/mL. Le professeur Shaochen Chen, qui a dirigé le projet, explique : « Après l’impression, nous cultivons le tissu pour permettre aux cellules de mûrir ou de se réorganiser en un tissu fonctionnel. La cellule est comme une graine et chaque type de cellule a une densité spécifique à laquelle elle est plus apte à germer. »
La recherche pourrait accélérer et renforcer l’intégrité du développement des médicaments et atténuer les difficultés liées à la pénurie de donneurs d’organes et au rejet immunitaire. Dans un avenir assez proche, cette technologie pourrait permettre de développer des modèles de tissus in vitro à haute densité cellulaire. En attendant, vous pouvez consulter l’étude complète publiée dans Science Advances, ICI.
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*Crédits photo de couverture : UC San Diego / David Baillot
