Les chercheurs ont réussi à biopriner le tissu cardiaque humain fonctionnel
Les chercheurs irlandais ont développé un moyen de biopriner les tissus qui changent de forme en raison des forces générées par les cellules, de la même manière que cela se produit dans les tissus biologiques pendant le développement d’organes.
La science révolutionnaire s’est concentrée sur la réplication des tissus cardiaques, rapprochant les recherches de la génération d’organes fonctionnels et bioprinted, qui auraient des applications générales en médecine de modélisation, de projection de médicaments et de régénération.
La recherche a été dirigée par une équipe de l’École d’ingénierie et de Cúram Research Ireland Center for Medical Devices de l’Université de Galway et a été publiée dans la revue Matériaux fonctionnels avancés.
La technologie de biopntaiting utilise des cellules vivantes dans des matériaux spécialisés de «bioink» – une substance ou un matériau qui peut soutenir les cellules vivantes et, en raison de ses caractéristiques, il peut aider à l’adhésion, à la prolifération et à la différenciation des cellules pendant la maturation. La technologie offre une immense promesse pour créer des organes cultivés en laboratoire qui ressemblent étroitement à la structure de leur équivalent humain.
Cependant, la bio-sur les organes entièrement fonctionnels reste un obstacle important. Par exemple, alors que les tissus cardiaques bioprinted peuvent se contracter, leur force de contraction est souvent considérablement plus faible que celle d’un cœur adulte en bonne santé.
Les méthodes de biopritage traditionnelles – similaires à l’impression 3D – visent souvent à recréer directement la forme anatomique finale d’un organe, comme le cœur, surplombant ainsi le rôle crucial des changements de forme dynamique pendant le développement embryonnaire naturel.
Par exemple, le cœur commence comme un simple tube qui subit une série de virages et de rebondissements pour former sa structure à quatre chambres mature. Ces comportements de morphage de forme sont essentiels pour sculpter le développement et la maturation des cellules cardiaques.
L’équipe de recherche de l’Université de Galway a reconnu cela et a développé une nouvelle technique de biopritation qui intègre des comportements de changement de forme cruciaux.
«Notre travail présente une nouvelle plate-forme, en utilisant la bioprite intégrée aux tissus de bioprint qui subissent un morpheing de forme 4D programmable et prévisible entraîné par les forces générées par les cellules», a déclaré Ankita Pramanick, auteur principal de l’étude et du candidat PHD Cúram.
«En utilisant ce nouveau processus, nous avons constaté que le mortier de forme améliorait la maturité structurelle et fonctionnelle des tissus cardiaques bioprinted.»
La recherche a montré que les forces générées par les cellules pouvaient guider le moral de forme des tissus bioprinted, et il a été possible de contrôler l’ampleur des changements de forme en modifiant des facteurs tels que la géométrie d’impression initiale et la rigidité de la bioense.
Le morphing a été constaté pour sculpter l’alignement des cellules et améliorer les propriétés contractiles des tissus. L’équipe de recherche a également développé un modèle de calcul qui pourrait prédire le comportement de mortier de la forme des tissus.
“Nos recherches montrent qu’en permettant aux tissus cardiaques bioprinted de subir un morphes de forme, ils commencent à battre plus fort et plus rapidement”, a déclaré le professeur Andrew Daly, professeur agrégé en génie biomédical et en chercheur principal sur le projet
«La maturité limitée des tissus bioprinted a été un défi majeur dans le domaine, donc c’était un résultat passionnant pour nous. Cela nous permet de créer un tissu cardiaque bioprint plus avancé, avec la capacité de mûrir en laboratoire, ce qui reproduisait une structure cardiaque humaine adulte. Nous sommes ravis de nous appuyer sur cette approche de morphage de forme dans notre projet du Conseil de recherche européen en cours, qui se concentre sur la bioprite inspirée du développement.
Cependant, il a ajouté: «Nous sommes encore loin de la bio-tissu fonctionnel qui pourraient être implantés chez l’homme, et les travaux futurs devront explorer comment nous pouvons évoluer notre approche de bioprimination des cœurs à l’échelle humaine.
«Nous devrons intégrer les vaisseaux sanguins pour maintenir de si grandes constructions en vie dans le laboratoire, mais en fin de compte, cette percée nous rapproche de la génération d’organes de bioprint fonctionnels, qui auraient des applications générales en médecine cardiovasculaire.»
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