Une équipe de chercheurs de la Northeastern University (USA) vient de développer et de breveter un hydrogel destiné à la bio-impression 3D de tissus mous. Cette avancée significative pourrait bientôt conduire à l’impression d’organes humains et de vaisseaux sanguins. On ne peut que s’en réjouir : grâce à la bio-impression 3D de tissus vivants, la médecine régénérative est en train de progresser à pas de géants !
En permettant la création de tissus et d’organes sur mesure pour les transplantations, la bio-impression 3D va bientôt révolutionner la médecine régénérative. Car les enjeux médicaux sont grands : réduction des risques de rejet, raccourcissement des listes d’attente pour les transplantations, sans oublier les innombrables opportunités liées à la recherche et au développement de nouveaux traitements médicaux.
La bio-impression 3D de tissus organiques, une technique prometteuse
La médecine moderne utilise déjà l’impression 3D pour de nombreuses applications biomédicales, de l’impression de prothèses et d’implants sur mesure à la fabrication de médicaments personnalisés, sans oublier l’ingénierie tissulaire.
Mais si l’impression 3D de matériaux rigides est déjà à l’œuvre en médecine réparatrice, les techniques de bioassemblage et de bio-impression en sont encore à leurs débuts et l’impression 3D de tissus organiques vivants demeure un défi de taille. Car pour reproduire la souplesse des tissus biologiques, encore faut-il disposer de matériaux possédant à la fois une élasticité suffisante et une bonne résistance. Or, c’est tout l’objet des travaux des chercheurs américains.
Un hydrogel révolutionnaire
Les hydrogels sont des matériaux souples couramment employés pour la fabrication de pansements médicaux et de lentilles de contact (silicone hydrogel). Mais ces hydrogels ont l’inconvénient d’être fragiles et leur faible résistance en traction et en torsion limite leur usage en bio-impression.
Le professeur Guohao Dai et son équipe de la Northeastern University ont donc collaboré avec Yi Hong de l’université du Texas à Arlington, afin de développer un hydrogel réellement adapté à l’impression 3D.
Le processus utilisé peut être résumé de la manière suivante.
- Le matériau est mélangé à des cellules vivantes.
- Il est ensuite dissous dans une solution liquide.
- Le liquide est alors imprimé à la forme désirée.
- L’objet obtenu est ensuite exposé à une lumière bleue.
- La photopolymérisation rend alors le gel élastique, sans endommager les cellules.
Pour plus de détails, nous vous invitons à lire le brevet associé à ces travaux et qui décrit les méthodes d’élaboration du matériau et d’impression.
Vers la bio-impression de vaisseaux sanguins ?
La structure a la particularité de comporter une grande quantité d’eau, ce qui est une condition nécessaire à la croissance des cellules. Après impression, les cellules trouvent ainsi un terrain favorable pour se multiplier.
Mais il y a une autre particularité. Comme cet hydrogel élastique est totalement biodégradable, les cellules sont alors capables de le substituer par leurs propres polymères naturels : le collagène et l’élastine. Une fois dans le corps humain, « l’objet » imprimé devient alors (en théorie) entièrement compatible !
La première application évoquée par les chercheurs est la fabrication de vaisseaux sanguins. Néanmoins, les vaisseaux qui ont été imprimés jusqu’ici sont encore trop fragiles pour supporter la pression sanguine. Et la raison est simple : le temps de culture utilisé est encore trop faible pour obtenir une structure suffisamment solide.
Les prochains travaux consisteront à prolonger la durée de culture, en espérant que deux mois suffiront à renforcer les vaisseaux artificiels. Ils prévoient également d’accélérer la dégradation de l’hydrogel, visant une dégradation complète en deux à trois mois.
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