Le bioprinting, ou l’impression de tissus humains, est un sujet de recherche que plusieurs laboratoires scientifiques sont en train d’approfondir. Aux Etats-Unis, une nouvelle technique d’impression 3D de tissus humains vient de naître dans les laboratoires de Carnegie Mellon et de l’hôpital Brigham and Women de Boston. Basée sur des micro robots permettant l’assemblage de différents matériaux, cette nouvelle technologie permettrait de construire ou de réparer des tissus humains.
Les techniques actuelles d’impression dites de bioprinting, pour les tissus ou les organes, sont limitées notamment en termes de souplesse au moment de vouloir faire des modifications pendant l’impression. Comment fonctionne ce type d’impression ? L’appareil dispose de deux bacs contenant les cellules souches baignant dans un milieu de culture d’un côté et ce milieu dans l’autre. Le problème de cette technique est qu’elle est très exigeante, la moindre erreur de placement d’une buse et le bioprint est à refaire.
La technique découverte par une équipe de chercheurs dirigée par Savas Tasoglu et Utkan Demirci, deux chercheurs de l’hopital Brigham and Women, consiste à fabriquer des hydrogels micro-robotiques encapsulant des cellules vivantes individuelles. Le micro-robot contrôlé à distance par des champs magnétiques peut se déplacer d’un hydrogel à un autre pour construire ces structures. Ce processus est très complexe puisque le tissu humain est composée de différents types de cellules logées à différents endroits.
Les scientifiques ont réussi à coder un groupe hétérogène d’objets dont des tiges rigides en cuivre, des billes en polystyrène, des puces en silicium, du polydiméthylsiloxane (PDMS) et bien sûr des hydrogels d’encapsulation de cellules plongé dans un milieu liquide propice à la culture cellulaire.
Cette nouvelle approche apporte une meilleure précision lors de l’impression en deux ou trois dimensions, ainsi que la possibilité de combiner des matériaux souples et rigides ensemble. La résolution est de l’ordre de la dizaine de microns et peut s’ajuster en fonction de la taille du micro-robot.
Notre travail va révolutionner l’assemblage de précision de blocs de tissus complexes et hétérogènes en trois dimensions et faciliter la compréhension des systèmes d’ingénierie tissulaire, a déclaré Metin Sitti, professeur de génie mécaniqueà la tête du laboratoire de nanorobotique de Carnegie Mellon.
La méthode d’encodage et de manipulation développée ici peut trouver de larges applications dans des domaines tels que le diagnostic, la médecine régénérative, l’ingénierie de systèmes microphysiologiques, la recherche pharmaceutique et biologique, et la fabrication microscopique, explique Utkan Demirci. Le micro-robot peut analyser les cellules, les manipuler, éliminer des cibles ou changer de direction à une échelle que nous ne pouvions pas atteindre auparavant. On peut le considérer comme une pince microscopique capable de se saisir et déplacer des cellules indiviudelle ou en groupe dans un environnement 3-D.
A l’avenir, cette technologie pourrait se présenter sous la forme d’une imprimante 3D et permettre de tester des médicaments in vitro.
Ce travail a été publié dans la revue Nature Communications du 28 janvier 2014.
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