Dans le domaine médical, au-delà des applications comme la création de prothèses ou l’optimisation des interventions chirurgicales, l’impression 3D ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche. Elle permet désormais de concevoir des répliques de tissus humains, offrant ainsi des opportunités pour la santé : fabrication d’organes pour la transplantation, étude des maladies, ou encore mise au point de nouveaux traitements. Cependant, malgré des avancées, ce domaine reste freiné par des technologies actuelles incapables de produire des tissus denses et à grande échelle.
Face à ce défi, des chercheurs de l’Université Penn State, en Pennsylvanie, ont développé une méthode de bio-impression basée sur l’utilisation de sphéroïdes cellulaires (des groupes de cellules). Cette approche permet de fabriquer des tissus complexes avec précision et rapidité, atteignant une vitesse dix fois supérieure à celle des techniques traditionnelles. Selon l’équipe, cette avancée représente un pas décisif vers la création de tissus et d’organes fonctionnels, offrant ainsi de nouvelles possibilités pour la médecine régénérative.
La bio-impression offre aux scientifiques la possibilité de créer des structures 3D en utilisant des cellules vivantes combinées à divers biomatériaux. Les cellules se multiplient et se développent pour former un tissu 3D en quelques semaines. « Cette méthode est une avancée importante dans la bio-impression rapide de sphéroïdes », explique Ibrahim T. Ozbolat, professeur à l’Université Penn State. Il ajoute que cette technique permet de produire des tissus plus rapidement et efficacement que les méthodes actuelles, tout en conservant une bonne viabilité des cellules.
La densité cellulaire est importante pour créer des tissus fonctionnels. Les sphéroïdes offrent donc une alternative intéressante, car leur densité cellulaire se rapproche de celle des tissus humains. Mais bien que l’impression 3D de sphéroïdes semble une solution efficace pour atteindre cette densité, les chercheurs ont rencontré des difficultés. En effet, les techniques actuelles endommagent souvent les cellules pendant l’impression, réduisant leur viabilité. Pour répondre à cette problématique, l’équipe a développé une nouvelle méthode appelée HITS-Bio (High-throughput Integrated Tissue Fabrication System for Bioprinting). Ce système utilise un réseau de buses qui permet de manipuler plusieurs sphéroïdes en même temps. En organisant les buses en grille de 4×4, l’équipe peut prélever 16 sphéroïdes et les déposer sur un substrat d’encre biologique avec rapidité et précision. M. Ozbolat explique : « Cette méthode est dix fois plus rapide que celles existantes, tout en maintenant une viabilité cellulaire supérieure à 90 %. »
Pour tester leur technologie, l’équipe a choisi de produire du tissu cartilagineux. Ils ont fabriqué une petite structure d’un centimètre cube, composée de 600 sphéroïdes cellulaires capables de se transformer en cartilage. Le processus a été réalisé en moins de 40 minutes, un temps bien inférieur à celui des méthodes de bio-impression traditionnelles.
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*Crédits de toutes photos : Penn State University
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