Contenu
- Comment fonctionne la bio-impression
- Bioprinting sur une puce
- Bioprinting et greffes osseuses
- Bio-impression et régénération de la peau et des tissus
- Vaisseaux sanguins de bio-impression
Comment fonctionne la bio-impression
Une imprimante 3D est capable de fournir de la profondeur à tout ce qu’elle est en train d’imprimer, et une bio-imprimante le fait en distribuant des biomatériaux tels que des cellules vivantes, de la colle synthétique et des échafaudages de collagène en couches pour créer un objet. Ce processus est appelé fabrication additive - les matériaux introduits dans l'imprimante sont solidifiés au fur et à mesure qu'ils sortent pour créer un objet 3D.
Mais ce n'est pas aussi simple que de mettre des matériaux dans une imprimante 3D et d'appuyer sur un bouton. Pour passer à l'étape de la fabrication additive, l'imprimante doit recevoir un plan - une image générée par ordinateur de ce qu'elle essaie de créer. Ensuite, les matériaux que vous souhaitez utiliser pour l'objet tel qu'il est introduit dans l'imprimante. L'imprimante lit le fichier numérique que vous lui avez donné tout en imprimant les matériaux que vous lui avez donnés en couches pour recréer l'objet souhaité. Chaque couche refroidira et se collera l'une à l'autre (grâce au collagène, à la colle ou, dans certains cas, aux cellules elles-mêmes), créant ainsi une pièce solide et stable.
Pour que les cellules vivantes (communément appelées bioink) alimentent une bio-imprimante, les chercheurs peuvent emprunter un certain nombre de voies. Premièrement, ils peuvent être prélevés directement sur le patient pour lequel ils font une bio-impression. Ou, si elles sont utilisées à des fins de recherche ou dans des cas où elles ne peuvent pas utiliser les propres cellules d'un patient, des cellules souches adultes peuvent être utilisées, car elles peuvent être manipulées pour le type de cellules nécessaires à la bio-impression pour recréer les tissus.
Le modèle utilisé par une imprimante biologique est souvent une analyse du patient. Cela permet à la bio-imprimante de recréer le tissu en se référant au scan et en utilisant des couches minces et précises afin de constituer ou d'imprimer le tissu.
Bioprinting sur une puce
La bio-impression 3D est actuellement utilisée dans les communautés scientifiques et médicales pour tester la médecine régénérative. À l'Institut Wyss de Harvard, des chercheurs ont développé une bio-imprimante 3D capable de produire des tissus vascularisés de cellules humaines vivantes imprimées sur une puce. Ils utilisent ce tissu sur une puce pour le connecter à un canal vasculaire, ce qui permet aux recherches de donner aux tissus des nutriments pour surveiller la croissance et le développement.
La capacité de faire pousser des tissus sur une puce aide les chercheurs à examiner de nouvelles techniques de médecine régénérative ainsi que les tests de dépistage de drogues. En utilisant une bio-imprimante 3D, les chercheurs sont également en mesure d'examiner différentes méthodes de création de puces. Une réalisation a consisté à créer un cœur sur une puce, avec des capteurs à des fins de recherche et de collecte de données. Cela peut avoir auparavant nécessité des tests sur les animaux ou d'autres mesures.
Bioprinting et greffes osseuses
Pour ce qui est de la pratique de la médecine, il reste encore beaucoup à apprendre et à tester dans la création d’organes bio-imprimés à l’échelle de la taille humaine. Mais des mesures importantes sont prises, comme dans le domaine de la greffe osseuse pour résoudre les problèmes d'os et des articulations qui les entourent.
Les progrès les plus notables proviennent de chercheurs de l'Université de Swansea au Pays de Galles. Les bio-imprimantes de l’équipe peuvent créer des matériaux osseux artificiels dans des formes spécifiques nécessaires en utilisant un matériau régénérateur et durable. Des chercheurs de l'AMBER Science Foundation Ireland et du Trinity College de Dublin, en Irlande, ont créé un processus pour prendre en charge la bio-impression 3D du matériau osseux afin de remédier aux défauts causés par les résections tumorales, les traumatismes et les infections, ainsi que les déformations osseuses génétiques.
L'Université de Nottingham en Angleterre a également fait des progrès dans ce domaine de la médecine, en imprimant une copie de l'os qu'elle remplace et en l'enrobant de cellules souches. L'échafaudage est placé à l'intérieur du corps. Au fil du temps, avec l'aide des cellules souches, il est complètement remplacé par un nouvel os.
Bio-impression et régénération de la peau et des tissus
La peau est un domaine médical réussi pour la bio-impression en raison de la capacité de la machine à se superposer lors de l’impression. La peau étant un organe multicouche, composé de différentes cellules au sein de chaque couche, les chercheurs espèrent qu'avec le temps, la bio-impression pourra aider à reproduire les couches de la peau telles que le derme et l'épiderme.
Les chercheurs de la Wake Forest School of Medicine en Caroline du Nord étudient de près cette question lorsqu'il s'agit de brûlés qui n'ont pas assez de peau intacte à récolter pour aider au soin des plaies et à la guérison. Dans ce cas, la bio-imprimante obtiendrait les informations sur la plaie de ce patient à partir d'un scanner (y compris la profondeur et les types de cellules nécessaires) afin d'aider à créer une nouvelle peau qui pourrait ensuite être utilisée sur le patient.
À la Pennsylvania State University, des chercheurs travaillent sur la bio-impression 3D qui peut créer du cartilage pour aider à réparer les tissus des genoux et d'autres zones couramment usées par l'usure du corps, ainsi que la peau et d'autres tissus du système nerveux essentiels à la santé des organes. .
Vaisseaux sanguins de bio-impression
La possibilité de recréer des vaisseaux sanguins à l'aide d'une bio-imprimante est utile non seulement pour pouvoir les transplanter directement chez un patient, mais également pour les tests de médicaments et la médecine personnalisée. Les chercheurs du Brigham and Women’s Hospital ont fait des progrès dans ce domaine de la médecine en imprimant des fibres d’agarose qui servent de vaisseaux sanguins. Les chercheurs ont découvert que ces vaisseaux sanguins bio-imprimés sont suffisamment solides pour se déplacer et former de plus grands réseaux, plutôt que de se dissoudre autour d'une structure existante.
Un mot de Verywell
La recherche qui découle de la bio-impression est fascinante, et bien qu'il y ait eu un grand progrès des connaissances et des gains tirés de la capacité à bio-imprimer les os, la peau, les vaisseaux sanguins, le cartilage et même les organes, il y a encore beaucoup plus de progrès à faire avant de nombreuses de ces pratiques sont adaptées à la médecine.
Certains peuvent cependant être prêts plus tôt que d'autres. Dans le cas de la bio-impression et de la peau, les chercheurs espèrent avoir la science prête d'ici cinq ans pour les soldats qui subissent de graves brûlures au combat. D'autres domaines de la bio-impression, tels que la recréation d'organes pour les humains, ont encore du chemin à parcourir.
Lorsqu'il s'agit d'imiter les processus du corps et d'observer l'interaction de certains médicaments dans le système plus large du corps, la bio-impression a ouvert des portes dans la collecte de données ainsi que des moyens non invasifs de voir comment le corps humain interagit avec certaines substances, ce qui pourrait conduire à une médecine plus personnalisée pour le patient et moins d'effets secondaires.