Un hydrogel ouvre la voie à l’impression 3D d’organes et de tissus vivants

Et si les transplantations d’organes ne dépendaient plus des donneurs ? Grâce à la bio-impression, cette idée pourrait bientôt devenir réalité. Cette technologie repose sur l’impression 3D de cellules vivantes afin de créer des tissus et, à terme, des organes entièrement fonctionnels. Le professeur Guohao Dai de l’université Northeastern a récemment contribué à une avancée majeure dans ce domaine en développant un matériau élastique spécialement conçu pour l’impression de tissus mous vivants.

Ce progrès ouvre la voie à des greffes sur mesure, réduisant les risques de rejet et répondant à la pénurie de dons d’organes. Mais en quoi consiste précisément cette avancée scientifique ? Comment fonctionne cette technologie prometteuse et quelles perspectives ouvre-t-elle pour l’avenir des soins médicaux ?

Une avancée majeure pour la bio-impression avec un hydrogel

La bio-impression fait un pas de géant grâce aux recherches menées par le professeur Guohao Dai. Avec son équipe, il a développé un hydrogel, breveté pour sa capacité à reproduire des tissus mous vivants en impression 3D. Cette avancée pourrait donc transformer la médecine en rendant possible la fabrication de structures biologiques plus complexes et fonctionnelles. Jusqu’ici, l’impression 3D a surtout permis la création d’implants rigides, comme des prothèses ou des plaques osseuses. Mais reproduire la souplesse et la complexité des tissus organiques reste un défi majeur. En combinant bio-ingénierie, cellules souches et technologies d’impression avancées, les travaux du professeur ouvrent de nouvelles perspectives.

Les imprimantes 3D conventionnelles s’appuient sur des matériaux rigides comme les polymères ou les résines, idéaux pour fabriquer des objets solides mais inadaptés à la complexité du corps humain. Or, pour imiter fidèlement les tissus biologiques, il faut des substances capables de s’étirer et de retrouver leur forme, une caractéristique absente des matériaux actuels. Le professeur Guohao Dai explique : « l’élasticité est très importante pour maintenir la fonction normale du tissu ». Les hydrogels, couramment utilisés dans les soins de la peau, les pansements médicaux et les lentilles de contact, possèdent une grande capacité de rétention d’eau, leur conférant souplesse et confort. Toutefois, leur fragilité limite leur usage en bio-impression. En effet, ils ne peuvent pas résister à l’étirement ou à la torsion.

Guohao Dai a travaillé avec Yi Hong de l’Université du Texas à Arlington pour développer un hydrogel adapté à l’impression 3D. Yi Hong a trouvé un moyen de rendre ces matériaux plus élastiques, tandis que Guohao Dai a ajusté leurs propriétés pour qu’ils puissent être imprimés en 3D. Le matériau reste fluide lors de l’impression, mais conserve sa forme après la création de l’objet. Il retient une grande quantité d’eau, ce qui est essentiel pour la croissance des cellules, imitant ainsi l’environnement humain riche en eau. Avant l’impression, les cellules sont ajoutées à la solution, puis exposées à la lumière bleue pour activer la transformation du gel en une structure élastique sans endommager les cellules. Une fois imprimées, les cellules se multiplient et se développent à l’intérieur de la structure. De plus, l’hydrogel est biodégradable. Guohao Dai précise que l’objectif est de faire disparaître complètement le matériau au fur et à mesure que les cellules le remplacent par leur propre collagène et élastine, formant ainsi un vaisseau sanguin naturel et solide. « Nous voulons qu’il disparaisse totalement », conclut-il.

Actuellement, les vaisseaux sanguins imprimés sont encore trop fragiles pour supporter la pression sanguine. Le professeur espère qu’une culture plus longue, d’environ deux mois, permettra de renforcer leur structure. Les chercheurs travaillent également à rendre l’hydrogel plus rapide à se dégrader, avec l’objectif qu’il disparaisse en deux à trois mois, tout en permettant aux cellules de se transformer en vaisseaux fonctionnels. À terme, Guohao  Dai prévoit que cette technologie permettra de fabriquer des vaisseaux sanguins personnalisés à partir des cellules des patients, qui se régénéreront naturellement, créant ainsi des tissus fonctionnels.

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*Crédits de toutes les photos : Université Northeastern