L’impression 3D dans le corps guidée par ultrasons permettra-t-elle de mieux traiter les maladies ?
Une récente étude menée par des chercheurs américains a permis le développement d’une méthode d’impression 3D directement dans le corps à partir d’ultrasons. Concrètement, l’équipe serait capable d’injecter à l’intérieur du corps des formes 3D chargées de cellules et de les rapprocher, à l’aide d’ultrasons, là où un traitement est nécessaire. L’objectif est donc d’administrer des substances médicamenteuses ou les bonnes cellules au plus proche d’une maladie. Les premiers tests ont été réalisés avec succès sur des souris et des lapins et suggèrent qu’il serait possible de réparer des tissus endommagés directement dans leur corps. La technique, baptisée “Deep tissue in vivo sound printing” (DISP), représente une avancée considérable pour le secteur de la fabrication additive médicale.
On le sait, les technologies 3D sont une ressource des plus utiles pour le domaine de la santé. Elles peuvent aussi bien concevoir des implants sur-mesure qui seront intégrés au corps humain, ou des tissus directement sur la peau par exemple. Toutefois, le besoin d’une implantation chirurgicale invasive est le plus souvent nécessaire et alourdit l’ensemble du processus. C’est pour cela qu’une équipe de scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) a imaginé une plateforme d’impression employant des ultrasons guidés par imagerie afin de placer des matériaux 3D plus profondément dans le corps. Les ultrasons, à la différence d’une lumière infrarouge par exemple, sont en effet en mesure d’aller jusqu’aux muscles et organes.
Schéma du procédé DISP (crédits photo : Elham Davoodi et Wei Gao)
L’impression 3D guidée par ultrasons : fonctionnement et tests
Ils ont onc utilisé un faisceau d’ultrasons focalisés et une bio-encre spécialement formulée. Celle-ci est un hydrogel formé par des chaînes de polymères et des agents de réticulation. S’y ajoutent des ingrédients spécifiques à la maladie que l’on souhaite traiter. Les agents de réticulation mentionnés sont encapsulés dans des particules à bases de liposomes. Celles-ci sont des lipides dont les enveloppes extérieures disparaissent sous l’effet de la chaleur (une quarantaine de degrés environ). Ces liposomes évitent que la bio-encre se forme dès qu’elle est déposée et donc de mieux contrôler la réticulation et d’augmenter sa vitesse. L’équipe a ainsi pu créer des étoiles et des gouttes d’eau.
Les chercheurs expliquent que leur méthode DISP est capable d’imprimer des biomatériaux conducteurs mais aussi chargés de médicaments, de cellules ou de bioadhésifs, leur permettant de traiter une variété de maladies. Ils ont ainsi pu les déposer dans les muscles des pattes de lapin, mais aussi à proximité de la vessie malade d’une souris. Wei Gao, ingénieur biomédical à Caltech, ajoute : « La pénétration des infrarouges est très limitée. Elle n’atteint que le dessous de la peau. Notre nouvelle technique atteint les tissus profonds et peut imprimer une variété de matériaux pour une large gamme d’applications, tout en conservant une excellente biocompatibilité. »
Exemples de formes imprimées en 3D (crédits photo : Elham Davoodi et Wei Gao)
Chez le lapin, les scientifiques ont atteint des profondeurs allant jusqu’à 4 centimètres sous la peau. Pour les tests menés sur la souris qui souffrait d’un cancer de la vessie, ils ont chargé la bio-encre en doxorubicine, un médicament utilisé en chimiothérapie qui permet de ralentir ou de stopper la croissance des cellules. L’équipe a constaté qu’en ayant recours à la méthode DISP, les cellules cancéreuses ont été éliminées beaucoup plus rapidement et de façon plus importante qu’en injectant le médicalement de façon traditionnelle.
Wei Gao conclut : « Notre prochaine étape consistera à essayer d’imprimer sur un modèle animal plus grand et, si tout va bien, nous pourrons l’évaluer chez l’homme dans un avenir proche. À l’avenir, avec l’aide de l’IA, nous aimerions pouvoir déclencher de manière autonome une impression de haute précision à l’intérieur d’un organe en mouvement, tel qu’un cœur qui bat. » Si vous souhaitez en savoir plus, cliquez ICI.
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*Crédits photo de couverture : Futura Sciences