Impression 3D : une encre spéciale pour imprimer des structures biologiques

Une encre spéciale qui transporte les cellules et les molécules : une avancée qui va permettre à l'impression 3D en laboratoire, de faire de grands pas.


Une encre spéciale qui transporte les cellules et les molécules

Une nouvelle méthode impliquant l'auto-assemblage moléculaire et la fabrication additive a été développée pour construire des structures complexes en agençant des molécules et des cellules noyées dans une encre protectrice. Les scientifiques de l'Université Queen Mary de Londres ont mis au point une technique d'impression par laquelle les cellules et les molécules normalement présentes dans les tissus naturels sont disposées dans des formats qui ressemblent à des structures biologiques.

Cette approche a été réalisée en combinant deux méthodes, l'auto-assemblage moléculaire et la fabrication additive. Avec l'auto-assemblage moléculaire, les molécules nécessaires pour construire des structures complexes sont disposées comme des briques. La fabrication additive, souvent appelée impression 3D, permet de disposer les composants de manière très détaillée avec des paramètres contrôlés par ordinateur. Pour faire fonctionner cette méthode mixte, les scientifiques ont créé une encre spéciale qui reproduit les environnements natifs dans lesquels les cellules et les molécules se comporteraient naturellement. De cette façon, ils peuvent fonctionner comme ils le feraient dans leur environnement biologique, comme par exemple le corps humain.

Cette nouvelle méthode regroupe trois échelles de gestion des matériaux et des composants: microscopique, macroscopique et nanométrique. L'impression 3D fonctionne actuellement avec l'utilisation de matériaux à l'échelle microscopique et macroscopique tandis que l'auto-assemblage est utilisé pour la gestion de composants à l'échelle cellulaire, moléculaire et atomique. La combinaison de ces trois échelles a aidé à surmonter les obstacles à la construction structurelle complexe qui avait limité l'impression 3D dans le passé en raison de l'incapacité des encres d'impression pour préserver et stimuler les cellules nécessaires dans le processus.

L'un des principaux chercheurs impliqués dans ce projet, Clara Hedegaard, a expliqué que l'approche des méthodes de mélange permet d'imprimer plusieurs couches de biomolécules qui peuvent à leur tour se rassembler en structures biologiques claires. Pour Hedegaard, le développement d'une encre spéciale ouvre de nombreuses possibilités de contrôle des propriétés chimiques et physiques aux différentes échelles utilisées. Plus encore, ce contrôle peut se produire pendant et après l'impression et avec cette option, il devient possible de stimuler le comportement des cellules. Cette innovation permettra aux chercheurs d'observer le comportement cellulaire dans ces environnements contrôlés, et éventuellement d'étendre ces études à des contextes où l'interaction cellulaire du système immunitaire ou la croissance du cancer se produit, ouvrant de nouvelles opportunités pour la R & D sur les médicaments.

Pour le professeur Alvaro Mata de l'école d'ingénierie et de matériaux de la Queen Mary University of London, la méthode va pousser la conception et la construction d'environnements cellulaires complexes et spécifiques qui aideront finalement le travail de l'ingénierie tissulaire et des modèles in vitro invention de tests de médicaments plus efficaces. Ainsi, avec une telle technique permettant le contrôle numérique et la précision moléculaire, de nouvelles opportunités sont à l'horizon pour la médecine régénérative, l'ingénierie tissulaire, le développement de médicaments et la création de structures complexes pouvant imiter les parties du corps.

Source:
C.L. Hedegaard, E. C. Collin, C. Redondo-Gómez, L. T. H. Nguyen, K. W. Ng, A. A. Castrejón-Pita, J. R. Castrejón-Pita, A. Mata, Adv. Funct. Mater. 2018, 1703716. https://doi.org/10.1002/adfm.201703716

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