Microalgues et impression 3D : un duo gagnant pour la médecine de demain ?

Les microalgues sont un groupe diversifié de micro-organismes qui pratiquent la photosynthèse et dont on estime qu’ils produisent environ 50 % de l’oxygène de la planète. En tant que matière première renouvelable, elles ont déjà de nombreuses applications, par exemple dans la production alimentaire ou la production d’énergie. Mais un autre champ d’application passionnant s’ouvre aujourd’hui aux microalgues, qui pourraient jouer un rôle clé en médecine grâce à l’impression 3D.

Une équipe de recherche internationale dirigée par le professeur Eva Blasco, de l’Institut d’ingénierie des systèmes moléculaires et des matériaux avancés de l’université de Heidelberg, a mis au point la première encre à base de microalgues pour l’impression 3D par laser de microstructures complexes et biocompatibles. Elle souligne que les polymères d’origine pétrochimique ont été principalement utilisés jusqu’à présent, en particulier pour la polymérisation à deux photons nécessaire à la production de microstructures. Ces polymères contribuent à l’épuisement des combustibles fossiles, à l’émission de gaz à effet de serre et, souvent, à l’utilisation de composants toxiques. En revanche, la nouvelle encre à base de microalgues représente une alternative respectueuse de l’environnement.

Deux types d’algues particulièrement riches en graisses sous forme de triglycérides ont été utilisés : la diatomée Odontella aurita et l’algue verte Tetraselmis striata. Pour produire l’encre de microalgues, les triglycérides sont extraits des algues et fonctionnalisés avec des acrylates pour permettre un durcissement rapide. Lorsqu’ils sont exposés à la lumière, les colorants verts photoactifs déclenchent une réaction chimique qui durcit l’encre de microalgue. « Nous évitons ainsi d’utiliser des additifs potentiellement toxiques comme les photo-initiateurs utilisés dans les encres conventionnelles », explique Clara Vazquez-Martel, doctorante dans le groupe de recherche d’Eva Blasco à l’IMSEAM.

Pour tester la biocompatibilité de l’encre de microalgues, les chercheurs ont réalisé des expériences avec des structures cellulaires. Ils ont ainsi produit des microéchafaudages en 3D sur lesquels des cellules ont été cultivées pendant 24 heures, avec un taux de survie impressionnant de 100 %. « Nos résultats ouvrent de nouvelles possibilités non seulement pour une impression 3D plus durable avec la lumière, mais aussi pour des applications en sciences de la vie – des cultures cellulaires 3D aux implants biocompatibles », souligne le professeur Blasco.

À l’avenir, l’encre de microalgues pourrait être utilisée en médecine pour produire des micro et nanostructures précises ou comme base d’implants et d’échafaudages pour les cultures cellulaires en 3D. Grâce à sa haute résolution, elle offre également un potentiel pour des applications en optique, photonique, microfluidique et biomédecine. Grâce à sa biocompatibilité, elle est particulièrement adaptée à l’impression de produits entrant en contact avec des tissus vivants.

En même temps, les nouveaux matériaux peuvent protéger l’environnement, car les algues repoussent rapidement et produisent du dioxyde de carbone pendant la culture. « Malgré leurs avantages, les microalgues n’ont guère été considérées comme des matières premières pour l’impression 3D à base de lumière », explique le professeur Blasco, qui mène des recherches avec son groupe à l’interface de la chimie macromoléculaire, de la science des matériaux et de la nanofabrication 3D.

Les travaux de recherche ont été menés dans le cadre du pôle d’excellence « 3D Matter Made to Order », une collaboration entre l’université de Heidelberg et l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Des chercheurs du KIT et de l’Universidad de Las Palmas de Gran Canaria y ont également participé. Pour en savoir plus sur cette recherche, cliquez ICI.

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