bioprinting 3D : amélioration du transport des nutriments dans les tissus imprimés
Le NMI, la TU Darmstadt et Black Drop développent une bio-encre améliorée
Comment pouvons-nous imprimer en 3D des tissus qui imitent le plus fidèlement possible l'anatomie complexe des tissus naturels du corps humain ? La bio-impression 3D est un grand espoir dans le domaine de la médecine régénérative pour produire des tissus miniaturisés et des précurseurs d'organes dotés d'une fonctionnalité biologique. Aujourd'hui, cependant, les scientifiques travaillent encore sur le défi de produire un matériau de départ imprimable et en même temps compatible. Des chercheurs de l'Institut des sciences naturelles et médicales (NMI) de Reutlingen, de l'Université technique de Darmstadt et de Black Drop Biodrucker GmbH ont mis au point un nouveau type de bio-encre qui améliore le transport des nutriments dans les tissus imprimés, par exemple.
La bio-impression : de nombreux défis, de nombreuses opportunités
Bio-impression 3D, bio-encre, électrofilage : de quoi s'agit-il au juste ? L'impression 3D s'est désormais imposée dans de nombreux domaines de la vie et, surtout, de l'économie. Il s'agit d'un processus d'impression d'un objet tridimensionnel à l'aide d'un matériau de départ spécial. Dans le cas de la bio-impression 3D, ce matériau de départ est la bio-encre, qui contient des cellules vivantes et est combinée à des hydrogels et à des facteurs biologiques, par exemple pour imprimer des objets organiques. En outre, l'électrofilage peut être utilisé pour produire des fibres très fines.
Les fibres électrofilées permettent le transport des nutriments
"Avec un diamètre de 5 à 10 µm, ces fibres sont de l'ordre des capillaires sanguins et constituent l'avancée significative de notre bio-encre", explique le Dr Hanna Hartmann, chef de division au laboratoire national de métrologie et inventeur du brevet conjoint. Jusqu'à présent, le transport des nutriments dans les tissus imprimés en 3D constituait un problème majeur. "Les fibres améliorent désormais ce transport de manière mesurable. Ce qui est particulièrement intéressant pour nous, c'est qu'elles n'ont même pas besoin d'être creuses à l'intérieur", rapporte Jannik Stadler, directeur du site de Black Drop Biodrucker GmbH, qui a joué un rôle clé dans le développement de la bio-encre en tant que coordinateur du projet NatInk financé par le BMBF. Cette bio-encre présente également des propriétés particulièrement avantageuses en termes de résistance mécanique et de faible gonflement. Annabelle Neuhäusler, doctorante à l'Institut des machines et procédés d'impression de l'Université technique de Darmstadt, a pu le démontrer dans la publication conjointe.
Un pas vers de meilleurs modèles de tissus pour la recherche pharmaceutique
À l'avenir, ces bioinks améliorés pourraient être utilisés pour produire des modèles de tissus pour la recherche pharmaceutique, par exemple. Cela permettrait d'éviter les essais sur les animaux et de tester des principes actifs spécifiques aux patients. Un autre champ d'application se situe dans le domaine de la médecine régénérative. En plus d'augmenter la diffusion des nutriments, l'intégration des fibres permet d'améliorer les propriétés mécaniques des bioinks. Ceci est particulièrement important pour les applications chirurgicales, où la manipulation, la stabilité dimensionnelle et surtout la résistance jouent un rôle clé.
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