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Compte tenu de la prévalence des maladies cardiovasculaires, les greffons vasculaires de petit diamètre sont très demandés pour la reconstruction des vaisseaux sanguins et les pontages coronariens. Cependant, les options existantes pour ce type de greffons ne répondent souvent pas aux attentes, car elles ne parviennent pas à égaler les propriétés biomécaniques des artères humaines natives.
Des chercheurs de l’Université d’Edimbourg ont mis au point une nouvelle technique de fabrication qui utilise l’impression par extrusion et l’électrofilage pour imprimer en 3D des vaisseaux sanguins artificiels qui imitent étroitement les propriétés des veines humaines. La recherche est publiée dans Technologies des matériaux avancés.
Des vaisseaux sanguins synthétiques pour améliorer les résultats chirurgicaux
Pour rediriger le flux sanguin vers une artère obstruée, les pontages cardiaques nécessitent l’utilisation d’un vaisseau sanguin de remplacement. Il peut s’agir d’une veine synthétique ou de la greffe d’une veine humaine prélevée ailleurs dans le corps.
Aucune de ces approches n’est parfaite. La plupart des greffes de vaisseaux sanguins synthétiques ne conviennent qu’aux artères de grand diamètre, ce qui limite leur utilité dans certaines opérations de reconstruction vasculaire ou de pontage coronarien. L’option de greffe chirurgicale est également loin d’être idéale, les taux d’échec de greffe étant relativement élevés et le site de prélèvement développant parfois des complications. De plus, aucune des deux options de greffe n’offre une correspondance parfaite en termes de propriétés mécaniques.
« Les options de greffe vasculaire actuellement disponibles comprennent des greffes synthétiques fabriquées à partir de polymères et des propres veines du patient, généralement prélevées dans la jambe », a expliqué le chercheur principal Dr Norbert Radacsimaître de conférences en génie chimique à l’université d’Édimbourg. « Le manque de conformité entre ces greffons et l’artère obstruée est le principal problème qui conduit souvent à l’échec. En revanche, la flexibilité de nos greffons artificiels peut être modifiée en utilisant différentes combinaisons de polymères pour correspondre à la conformité d’une artère ou d’une veine qui doit être remplacée. »
Les nouvelles options de greffe développées par l’équipe de Radacsi sont construites selon un processus en deux étapes, qui combine la bio-impression et l’électrofilage, pour créer des vaisseaux artificiels de petit diamètre avec des propriétés mécaniques réglables.
« Le nouveau système d’impression 3D utilise un mandrin vertical rotatif et une pointe d’extrusion pour imprimer de l’hydrogel, qui contient une gélatine modifiée et de l’eau. Les paramètres d’impression ont été soigneusement contrôlés pour imprimer une structure tubulaire autour du mandrin rotatif », a déclaré Radacsi. « Ensuite, les greffons ont été renforcés à l’aide d’une technique d’électrofilage, dans laquelle des nanofibres 200 fois plus fines que des cheveux humains ont été déposées sur l’hydrogel imprimé. »
Ces nanofibres électrofilées sont fabriquées à partir d’un mélange de solutions polymères de polycaprolactone (PCL) et de poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL). En faisant varier la composition de ce mélange, l’équipe a pu modifier la souplesse ou la fermeté de leurs vaisseaux artificiels. Les chercheurs ont découvert que les hydrogels renforcés par des nanofibres 100 % PCL présentaient une souplesse similaire à celle des artères musculaires humaines, tandis qu’un mélange 75/25 % PCL/PLCL correspondait aux artères élastiques humaines.
Radacsi estime que ces nouveaux vaisseaux synthétiques pourraient contribuer à limiter les risques de cicatrices, de douleur et d’infection associés aux chirurgies de pontage. 20 000 opérations de pontage coronarien Des essais sont menés chaque année en Angleterre. L’équipe poursuit actuellement des essais sur les animaux, en collaboration avec l’Institut Roslin de l’Université d’Edimbourg.
« Après avoir obtenu des résultats prometteurs, des études sur des animaux porcins seront menées pour évaluer l’adéquation à long terme de ces greffes. En cas de succès, des essais sur des humains seront ensuite réalisés », a déclaré Radacsi.
Référence: Fazal F, Melchels FPW, McCormack A, et al. Fabrication d’une greffe vasculaire conforme à l’aide d’une technique d’impression par extrusion et d’électrofilage. Technologie avancée Mater. 2024:2400224. doi: 10.1002/admt.202400224
Le Dr Norbert Radacsi s’est entretenu avec Alexander Beadle, rédacteur scientifique pour Technology Networks.
À propos de la personne interviewée :
Le Dr Norbert Radacsi a étudié la physique et la médecine générale à l’Université de Debrecen, en Hongrie. Il a obtenu une maîtrise en physique en 2006. Norbert a obtenu son doctorat en génie chimique à l’Université de technologie de Delft, aux Pays-Bas, en 2012.
Il a reçu une formation postdoctorale à l’Université de technologie de Delft, à l’Université Purdue et au California Institute of Technology.
2024-08-13 23:12:39
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