L’impression de tissus en 3D est en cours depuis près de vingt ans à ce jour. Les principaux défis sont la lenteur et le coût de la technologie, ainsi que la création de microvaisseaux suffisants pour prendre en charge les tissus imprimés. Des progrès sont réalisés pour surmonter ces obstacles, mais de manière progressive. Il reste à voir quand les organes imprimés en 3D à partir des propres cellules d’un patient et prêts pour la transplantation seront disponibles. Pour l’instant, la création de tissus fonctionnels de taille supérieure à quelques millimètres n’est pas pratique pour la plupart des cas d’utilisation.
La bioprinting permet aux chercheurs de construire des structures en 3D à partir de cellules vivantes et d’autres biomatériaux. Les cellules vivantes sont encapsulées dans un substrat tel qu’un hydrogel pour former une bio encre, qui est ensuite imprimée en couches à l’aide d’une imprimante spécialisée. Ces cellules se développent et prolifèrent, finissant par mûrir en tissu en 3D au bout de plusieurs semaines. Cependant, l’atteinte de la même densité cellulaire que celle trouvée dans le corps humain est difficile avec cette approche standard. Cette densité cellulaire est essentielle pour le développement de tissus à la fois fonctionnels et pouvant être utilisés en milieu clinique. Les sphéroïdes offrent une alternative prometteuse pour la bioprinting de tissus, car ils ont une densité cellulaire similaire à celle des tissus humains.
Alors que l’impression de sphéroïdes en 3D offre une solution viable pour produire la densité nécessaire, les chercheurs ont été limités par le manque de techniques évolutives. Les méthodes de bioprinting existantes endommagent souvent les structures cellulaires délicates pendant le processus d’impression, tuant certaines cellules. D’autres technologies sont encombrantes et n’offrent pas un contrôle précis du mouvement et du placement des sphéroïdes nécessaires pour créer des répliques de tissus humains. Ou les processus sont lents.
Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont développé une nouvelle technique appelée High-throughput Integrated Tissue Fabrication System for Bioprinting (HITS-Bio). HITS-Bio utilise un réseau de buses contrôlé numériquement, un arrangement de multiples buses qui se déplacent dans trois dimensions et permet aux chercheurs de manipuler plusieurs sphéroïdes en même temps. L’équipe a organisé les buses dans un réseau de quatre par quatre, qui peut récupérer 16 sphéroïdes simultanément et les placer sur un substrat de bio-encre rapidement et précisément. Le réseau de buses peut également récupérer des sphéroïdes selon des motifs personnalisés, qui peuvent ensuite être répétés pour créer l’architecture présente dans des tissus complexes. Pour tester la plateforme, l’équipe s’est lancée dans la fabrication de tissu cartilagineux. Ils ont créé une structure d’un centimètre cube, contenant environ 600 sphéroïdes constitués de cellules capables de former du cartilage. Le processus a pris moins de 40 minutes, un taux très efficace dépassant la capacité des technologies de bioprinting existantes.
En conclusion, la nouvelle technique de bioprinting HITS-Bio offre la possibilité de créer des tissus fonctionnels beaucoup plus rapidement, ouvrant des perspectives thérapeutiques prometteuses pour la médecine régénérative et la transplantation d’organes.
Source:https://www.fightaging.org/archives/2024/12/towards-faster-bioprinting-of-replacement-tissue/