2024-12-06 08:00:00
Née comme une simple expérience au début des années 2000, la bio-impression 3D constitue aujourd’hui l’une des frontières les plus prometteuses de la médecine régénérative et de la bio-ingénierie. À l’instar du Prométhée moderne, les centres de recherche les plus avancés sont aujourd’hui capables de reproduire des tissus, des cartilages et d’autres structures biologiques complexes. Mais une innovation peut-être cruciale vient de l’Université de Melbourne, où un groupe d’ingénieurs biomédicaux a développé une imprimante capable de reproduire un large éventail de tissus humains en quelques secondes seulement, depuis les structures cérébrales molles jusqu’aux plus dures comme les os et les cartilages.
Les chercheurs affirment que la technologie offrira des outils avancés à la recherche sur le cancer pour reconstruire des organes spécifiques et aider à développer de nouveaux traitements pharmaceutiques ciblés. «En plus d’augmenter la vitesse de génération des structures – explique-t-il David Collinsprofesseur au Département de génie biomédical de l’Université de Melbourne et chef du projet – notre nouvelle méthode nous permet de positionner avec précision les cellules dans les tissus imprimés. Les résultats sont été publié dans la revue scientifique Nature.
Création de tissus oculaires en 3D pour traiter la maculopathie
Bioinks avec des cellules vivantes
La bio-empreinte humaine en 3D, la bio-impression humaineest sans doute l’une des innovations les plus prometteuses dans le domaine médical. Mais prenons du recul, en quoi cela consiste-t-il exactement ? Originaire du domaine industriel et formellement introduit par le professeur Thomas Boland de l’Université de Clemson (États-Unis), la technologie consiste à imprimer des structures biologiques tridimensionnelles, à l’aide de véritables encres, les bioinks, qui contiennent des cellules vivantes et des biomolécules sur des bases constituées de matériaux biocompatibles. La peau, le cartilage et les os, mais aussi les vaisseaux sanguins et les tissus hépatiques ne sont que quelques-uns des tissus humains que nous sommes capables de reproduire à l’aide de cellules souches ou d’autres matériels biologiques provenant du patient.
Les obstacles de l’impression 3D
« Impression 3D de tissus humains – à noter encore Colin – n’est pas nouveau, mais s’est heurté jusqu’à présent à divers obstacles : de la lenteur du processus à la difficulté de maintenir les cellules en vie lors de l’impression ». La technique traditionnelle, issue du secteur industriel, repose en effet sur une construction couche par couche et convient aux applications mécaniques. Dans le domaine biomédical, au contraire, la création de structures complexes peut prendre des heures, mettant en danger la viabilité des cellules.
Des cellules souches au lieu de l’encre : c’est ainsi qu’ils ont imprimé l’oreille en 3D
par Déborah Ameri
Le projet Melbourne
La nouvelle approche développée par l’Université de Melbourne s’appelle impression d’interface dynamiqueou « impression d’interface dynamique » et bouleverse la technologie utilisée jusqu’à présent. Grâce aux ondes acoustiques générées par des bulles vibrantes, le système permet un agencement précis des cellules au sein des tissus imprimés. Mais au-delà de la précision, “cette méthode est aussi extrêmement rapide : jusqu’à 350 fois plus rapide que les techniques actuelles, permettant d’imprimer des structures entières en quelques secondes seulement”, écrivent les chercheurs sur les pages de Nature.
Les cellules survivent plus longtemps
Le principal avantage de cette technologie serait alors une augmentation du taux de survie cellulaire, ainsi qu’une réduction des risques de contamination ou d’endommagement des structures créées. « Les bio-imprimantes traditionnelles utilisées aujourd’hui – précise le professeur Colin – ils s’appuient sur l’auto-organisation naturelle des cellules : un processus peu fiable ». Cependant, grâce à l’utilisation d’ondes acoustiques, les cellules sont disposées exactement là où elles doivent être, ce qui améliore considérablement la qualité du tissu imprimé. “Tout comme une machine qui doit avoir tous ses composants mécaniques en place pour fonctionner, les cellules de nos tissus doivent également être disposées correctement pour ne pas mourir”, poursuit le chercheur australien.
Un œil imprimé en 3D implanté pour la première fois au monde
de Fiammetta Cupellaro
L’avenir de la bio-impression
Mais quelles sont les perspectives de cette nouvelle technologie et, plus généralement, de la bio-impression 3D ? Selon l’équipe dirigée par Colinil sera possible à court terme de produire des échantillons beaucoup plus complexes et durables, utiles pour des études à long terme et pour le développement de médicaments ciblés sur des modèles de tissus humains extrêmement réalistes. De plus, l’objectif des chercheurs est de produire un jour des copies parfaites d’organes humains pour tester des thérapies et des médicaments oncologiques. Il existe de nombreux chercheurs d’institutions américaines telles que Centre de cancérologie Peter MacCallum e Faculté de médecine de l’Harvard avoir exprimé son enthousiasme pour le potentiel de la nouvelle technologie. Sans parler des implications éthiques, avec le potentiel de réduire considérablement le besoin d’expérimentation animale.
Orthopédie pédiatrique : l’imprimante 3D vient en aide au chirurgien
par Irma D’Aria
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