Bio-impression et moulage par injection : une nouvelle méthode pour concevoir des implants

A l’Institut royal de technologie de Melbourne (RMIT University), une équipe de chercheurs accompagnés de médecins de l’hôpital St Vincent de Melbourne, ont développé une méthode innovante pour bio-imprimer des implants médicaux. Au lieu de concevoir des échafaudages sur lesquels se multiplieront les cellules, ils ont imprimé en 3D des moules intégrant des cavités dans lesquelles ils ont injecté des matériaux biocompatibles. Une fois le moule dissous dans de l’eau, il ne resterait plus que ce bio-échafaudage. Cette technique serait compatible avec une large variété de matériaux mais permettrait surtout la création de structures microscopiques. 

En ingénierie tissulaire, le recours à la bio-impression est de plus en plus courant car elle permet de concevoir des dispositifs pour favoriser la reconstruction des os ou des muscles. Généralement, ce sont des échafaudages imprimés en 3D qui sont implantés dans le corps d’un patient pour encourager les cellules à s’y reproduire et donc à guérir des blessures plus ou moins graves. L’un des freins qui existe aujourd’hui est la taille de ces structures et leur complexité : aller sur des échafaudages de l’ordre du micron reste compliqué. Pourquoi ne pas adopter une approche indirecte ? 

Grâce à leur méthode, les chercheurs peuvent concevoir des structures beaucoup plus complexes et petites (crédits photo : RMIT University)

L’équipe de chercheurs a décidé d’imprimer en 3D un moule intégrant des cavités très complexes : elle a ainsi pu injecter des matériaux biocompatibles dans ces trous qui viennent former un échafaudage accueillant pour toute cellule. Les chercheurs expliquent qu’ils ont utilisé une colle PVA pour fabriquer le moule et y ont injecté des matériaux biocompatibles. Une fois durci, le moule est plongé dans de l’eau venant ainsi dissoudre complètement la colle. Il ne reste plus que l’échafaudage aux formes complexes, aussi petit qu’un ongle.

Stephanie Doyle est l’une des chercheuses de cette étude. Elle ajoute : “L’avantage de notre technique avancée de moulage par injection est sa polyvalence. Nous pouvons produire des dizaines de d’échafaudages d’essai dans une gamme de matériaux – des polymères biodégradables aux hydrogels, en passant par les silicones et les céramiques – sans avoir besoin d’une optimisation rigoureuse ou d’un équipement spécialisé. Nous sommes en mesure de produire des structures 3D de seulement 200 microns de diamètre, soit la largeur de quatre cheveux humains, et d’une complexité qui rivalise avec les techniques de fabrication par la lumière.” 

Stephanie Doyle et le Dr Cathal O’Connell devant l’imprimante 3D (crédits photo : RMIT University)

Cette méthode pourrait s’avérer plus rentable, facile et évolutive car il serait possible d’utiliser n’importe quelle imprimante 3D FDM du marché. En bio-impression, quand il s’agit de concevoir des échafaudages, la taille de la buse de la machine est primordiale : elle doit être suffisamment grande pour extruder l’encre. Cela va forcément jouer sur la taille finale de la pièce, limitant ainsi les possibilités. Or, en imprimant en 3D un moule, on obtiendrait des espaces beaucoup plus fins.

Après avoir testé leurs échafaudages, les chercheurs affirment qu’ils sont sans danger et non toxiques. Ils espèrent maintenant accélérer la reconstruction cellulaire en testant différents designs et possibilités. En tout cas, c’est un premier pas pour les médecins qui pourraient bénéficier d’une solution plus accessible. Le professeur Claudia Di Bella, chirurgien orthopédique à l’hôpital St Vincent, conclut : « Les technologies de la bio-ingénierie peuvent accroître de manière significative l’arsenal d’options à la disposition des cliniciens et offrir la possibilité de s’attaquer à des problèmes jamais résolus auparavant, ainsi que d’apporter des solutions personnalisées et spécifiques aux patients. Il s’agit d’une avancée incroyable pour la médecine, qui suscite l’enthousiasme des patients et des praticiens. » Retrouvez davantage d’informations sur le site de l’université et dans la vidéo ci-dessous :

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