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Article

1 - CADRE GÉNÉRAL

2 - PRINCIPE DU BIO-PRINTING

3 - MATÉRIAUX SUPPORTS DU BIO-PRINTING

4 - MILIEUX VIVANTS EN BIO-PRINTING

  • 4.1 - Effets mécaniques
  • 4.2 - Impression de cellules-souches
  • 4.3 - Hétérogénéité des populations cellulaires

5 - DIFFÉRENTES STRATÉGIES DE BIO-IMPRESSION

6 - APPLICATIONS POUR LA BIO-IMPRESSION

  • 6.1 - Cadre général
  • 6.2 - Développements industriels

7 - APPROCHE RÉGLEMENTAIRE

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

| Réf : RE268 v1

Différentes stratégies de bio-impression
Bio-printing - État des lieux et perspectives

Auteur(s) : Emmanuel GUÉDON, Laurent MALAQUIN, Jean-Claude ANDRÉ

Date de publication : 10 févr. 2017

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RÉSUMÉ

Le bio-printing vise à mettre à disposition des biologistes et des médecins des procédés permettant de déposer des suspensions cellulaires, des solutions aqueuses ou des hydrogels sur des supports biocompatibles, en limitant les différents stress que peuvent subir les cellules par les procédés de fabrication additive pour atteindre une fonctionnalité biologique souhaitée dans les tissus ou organes bio-imprimés. Cet article dresse un état des lieux de ce domaine émergent, essentiellement proche de la preuve de concept. Il s’agit entre autres de décrire cette technologie en prenant en compte les verrous imposés par le vivant ainsi que des moyens pour les lever.

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ABSTRACT

Bio-printing Curent state and perspectives

Bio-printing offers biologists and physicians a technique for depositing cell suspensions, aqueous solutions or hydrogels on biocompatible supports, while limiting the various stresses that living cells are exposed to by the techniques of additive manufacturing, in order to attain a desired biological function in bio-printed tissues or organs. This article describes the current state of this emerging field, which is close to proof of concept. In particular, technological aspects are described, taking into account the constraints imposed by biology, together with some technological solutions.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Le bio-printing appartient à l’ingénierie du vivant, qui intègre les sciences physiques, chimiques, mathématiques, ainsi que les principes et les connaissances en biologie et en médecine : il vise la fabrication d’organes ou de tissus vivants. Relativement aux techniques de fabrication additive classiques, l’impression d’éléments biologiques ajoute un niveau de complexité important aux procédés car il est nécessaire de structurer « intelligemment » des matériaux vivants ou non, mimant la matrice extracellulaire et de contrôler les distributions spatiales de différents types de cellules ou de biomolécules pouvant jouer un rôle sur la différenciation cellulaire, leur croissance ou leur mort. Dans les faits, la fabrication d’un tissu biologique par bio-printing s’effectue de la manière suivante :

  • une première étape consiste à conceptualiser par ordinateur l’architecture du tissu biologique puis à programmer les paramètres d’impression des « encres » contenant des cellules. Il convient généralement de prévoir un support (scaffold  ) sur lequel les cellules vont adhérer et se développer. De même, les processus de transfert nutritionnel doivent être anticipés pour permettre un développement effectif des cellules ;

  • les « tissus biologiques » sont ensuite imprimés couche-par-couche à l’aide d’automates qui reproduisent les motifs conçus par ordinateur en déposant par exemple des microgouttelettes d’encres biologiques ;

  • la dernière étape repose sur la maturation du tissu imprimé en bioréacteur. Cette étape permet aux cellules de s’auto-organiser jusqu’à faire émerger des fonctions biologiques spécifiques.

L’objet de l’article est de présenter les potentialités de cette technologie émergente avec ses verrous scientifiques et techniques.

Points clés

Domaine : Bioingénierie

Degré de diffusion de la technologie : émergence

Technologies impliquées : fabrication additive, impression 3D, biologie cellulaire

Domaines d’application : ingénierie tissulaire, médecine régénérative, cosmétologie, recherche fondamentale et essais biologiques

Principaux acteurs français :

  • Pôles de compétitivité : Eurobiomed, Cancer Bio Santé, Alsace Biovalley, Atlanpole Biothérapies, Lyonbiopôle, Medicen Paris Région, Xylofutur, Nutrition Santé Longévité

  • Centres de compétence : Alpha Nov, CellSpace

  • Industriels :

Autres acteurs dans le monde :

Voir la section « En savoir plus ».

Contact : [email protected]

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KEYWORDS

ethics   |   additive manufacturing   |   tissues   |   organs

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re268


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5. Différentes stratégies de bio-impression

Les choix des matériaux et de cellules étant faits (cf. l’article « revue » de Shao, Sang et Fu ), se pose la question de la méthode d’introduction des cellules dans l’objet en construction comme cela a déjà été évoqué dans les procédés de bio-printing :

  • ensemencement sur les structures générées ;

  • impression de cellules individuelles en solution ;

  • impression de cellules individuelles ensemencées dans un matériau hydrogel ;

  • impression de cellules « encapsulées ».

Ces principes étant rappelés, dans sa conférence devant des biomécaniciens, Sommer  rappelle sur la figure 11 les caractéristiques importantes que doit posséder un tissu et dont il faudrait pouvoir tenir compte en bio-printing. La figure 12, issue de la même source, rappelle ces éléments spécifiques. À ces éléments, Jeronimidis ) ajoute également des éléments d’échelle.

Les signaux, y compris ceux liés à nos comportements, peuvent conduire à des modifications dans l’expression de nos gènes, sans affecter leur séquence. Le phénomène...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - 3D Printing Buzz -   Archives for the category bio-printing organs/human tissue cells  -  (2015) http://textually.org/3DPrinting/cat_printable_ organs.html

  • (2) - AFNOR -   NF EN ISO 10993-2010. Évaluation biologique des dispositifs médicaux  -  (2010).

  • (3) - AFNOR -   NF en ISO 14971-2013. Dispositifs médicaux : application à la gestion des risques  -  (2013).

  • (4) - ANDERS (G.) -   L’obsolescence de l’Homme.  -  Encyclopédie des nuisances, Ivrea Éd., Paris (1956).

  • (5) - ANDRÉ (J.C.), BOUCHY (M.), VIOVY (J.L.), VINCENT (L.M.), VALEUR (B.) -   Use of regularization operators together with LAGRANGE multipliers in numerical deconvolution of fluorescence decay curves.  -  Comp. and Chem., 6, p. 5-13 (1982).

  • (6) - ARCAUTE (K.), MANN (B.K.), WICKER...

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