Du cartilage artificiel imprimé en 3D à l’Université technique de Vienne

L’impression 3D a ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine médical. Une équipe de chercheurs de l’Université technique de Vienne (TU Wien) ont exploité un processus d’impression 3D précis pour produire du cartilage artificiel. Cette innovation permet de cultiver en laboratoire des tissus de remplacement vivants adaptés à des besoins spécifiques, ce qui constitue une avancée cruciale pour les applications médicales.

Cette avancée représente un progrès considérable pour l’industrie médicale, car le développement de tissus cartilagineux présentait de nombreux défis avant l’adoption de ces techniques d’impression 3D de précision. Les méthodes antérieures de culture de tissus en laboratoire rencontraient souvent des complications importantes. La production de tissus de plus grande taille est particulièrement difficile avec avec les cellules cartilagineuses en raison de la formation d’une structure entre ces cellules, ce qui ne permet pas aux différentes sphères cellulaires de croître ensemble dans une formation correcte.

Selon l’un des auteurs de l’étude, Oliver Kopinski-Grünwald, ingénieur diplômé de l’Institut des sciences des matériaux de l’Université technique de Vienne, il est moins compliqué de cultiver des cellules cartilagineuses à partir de cellules souches. Cependant, le principal problème réside dans le manque de contrôle sur la forme du tissu obtenu. Cette difficulté s’explique en partie par la tendance des amas de cellules souches à changer de forme avec le temps et à rétrécir. Pour remédier à cela, l’équipe de recherche utilise désormais des systèmes d’impression 3D de précision basés sur le laser. Ces systèmes aident à créer des structures de soutien, permettant ainsi de déterminer la forme du tissu résultant.

Le processus de création du cartilage artificiel

Les structures de soutien constituent des assemblages denses utilisés pour créer une variété de formes. Ces structures présentent l’aspect de cages microscopiques, similaires à de petits ballons de football, avec chacune mesurant seulement un tiers de millimètre de diamètre. Une fois ces structures formées, elles sont remplies de cellules souches qui se propagent rapidement dans tout le volume de la cage. Les cellules fusionnent de manière transparente, assurant ainsi la formation d’un tissu uniforme, homogène et vivant.

Les éléments imprimés en 3D jouent un rôle essentiel dans la stabilisation de la structure globale. Fabriqués en plastique biocompatible et dégradable, ils se décomposent naturellement au fil du temps. Ce qui reste, c’est le tissu entièrement développé dans la forme prévue, assurant une intégration fluide et une compatibilité avec les processus naturels du corps. Grâce à cette approche, les chercheurs ont pu produire de manière fiable des structures tissulaires avec des cellules uniformément réparties et une densité cellulaire élevée. Selon le professeur Aleksandr Ovsianikov, chef du groupe de recherche sur l’impression 3D et la biofrabrication à l’université de Vienne, cette avancée n’aurait pas été possible avec les approches précédentes.

Les progrès réalisés dans le domaine des structures miniatures imprimées en 3D vont au-delà du tissu cartilagineux et offrent des applications potentielles pour d’autres types de tissus. Par exemple, la possibilité de produire des tissus plus grands, comme le tissu osseux, est prometteuse pour l’avenir. Toutefois, à mesure que la taille des tissus augmente, il faut également tenir compte de l’incorporation de vaisseaux sanguins pour assurer un apport adéquat en nutriments et l’élimination des déchets. Oliver Kopinski-Grünwald explique : « L’objectif initial serait de produire de petits morceaux de tissu cartilagineux sur mesure qui pourraient être insérés dans le tissu cartilagineux existant après une blessure. Quoi qu’il en soit, nous avons pu démontrer que notre méthode de production de tissu cartilagineux fonctionne et présente des avantages décisifs par rapport à d’autres technologies ».

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*Crédits de toutes les photos: TU Wien