Vidéo : Des scientifiques font pousser une oreille humaine avec une nouvelle méthode d’impression 3D rampante

Les « complications après chirurgie » sont un terme vague et effrayant qui fait référence aux conditions secondaires, comme l’infection, qui se développent après la chirurgie. Des études ont montré que ces complications touchent plus de 50 millions de patients dans le monde et sont plus susceptibles d’apparaître dans les pays à revenu élevé comme les États-Unis, où les interventions chirurgicales sont plus fréquentes.

Pour les chirurgies reconstructives et cosmétiques, dont il y avait 22 millions combinées aux États-Unis en 2018 selon la Société américaine des chirurgiens plastiques, ce risque est particulièrement palpable étant donné qu’elles sont invasives. Mais ce risque pourrait être révolutionné par une nouvelle découverte. Grâce à de nouvelles techniques de bio-impression 3D, des scientifiques spécialisés dans les biomatériaux et des ingénieurs tissulaires de Chine, des États-Unis et de Belgique ont découvert comment faire pousser de manière non invasive des parties du corps et des organes sous la peau vivante.

Leur nouvelle approche de la bio-impression 3D et permet la croissance non invasive des tissus et la cicatrisation des plaies. Elle fonctionne en injectant des cellules bioink, le matériau additif traditionnellement utilisé dans la bio-impression 3D, sous la peau et en utilisant une lumière proche de l’infrarouge pour pénétrer dans le tissu et transférer des modèles de construction personnalisables — comme une oreille ou une forme abstraite — aux cellules nouvellement injectées.

L’oreille a commencé à se former en seulement 20 secondes.

Dans une nouvelle étude publiée vendredi dans la revue Science Advances, l’équipe explique en quoi son approche se distingue des travaux antérieurs réalisés en bio-impression 3D.

« Actuellement, les stratégies d’application in vivo pour les produits imprimés en 3D à grande échelle sont limitées à l’implantation chirurgicale ou à l’impression 3D in situ au niveau du traumatisme exposé, les deux nécessitant l’exposition du site d’application », écrivent les auteurs. « ne peuvent pas être bien satisfaites par les technologies d’impression 3D existantes, ce qui nous motive à développer des technologies d’impression 3D non invasives qui peuvent fabriquer de manière non invasive la bioink recouverte de tissus en produits personnalisés, y compris des constructions de tissus vivants in situ. »

L’approche non invasive des chercheurs fonctionne en injectant d’abord des cellules de bioink sous la peau de souris au site d’une plaie ou d’une future reconstruction. Ce bioink n’a pas de forme initiale en soi mais contient les blocs de construction biologiques pour être moulé dans un nombre quelconque de formes.

Après avoir injecté la bioink, les chercheurs exposent la zone à une lumière proche de l’infrarouge qui a traversé une puce numérique contenant des instructions de construction personnalisées pour la bioink. Lorsque la lumière traverse cette puce, elle capte les instructions et les transporte profondément sous la peau jusqu’à la bioink située en dessous.

Contrairement aux autres formes de lumière visible, et même aux UV, la lumière proche infrarouge est capable de pénétrer profondément dans les tissus. Cela en fait un support parfait pour délivrer les instructions de construction au bioink.

Une fois que la bio-encre a reçu ses instructions, elle commence à se transformer en toute sécurité sous la peau et à prendre la nouvelle forme personnalisée. Dans l’étude, les chercheurs ont pu créer des formes abstraites comme une croix et une structure en forme de gâteau, ainsi qu’une approximation d’une oreille humaine.

Les auteurs écrivent que l’oreille a commencé à se former en seulement 20 secondes sur la peau de la souris et a maintenu sa forme pendant au moins un mois.

Dans une vidéo décrivant le processus, les auteurs disent que les restes de bioink pourraient être retirés du site pour révéler le nouveau tissu entièrement formé.

À l’avenir, les auteurs disent qu’une approche comme celle-ci pourrait être utilisée pour la reconstruction de tissus personnalisés et diversifiés chez les humains également. Ils espèrent qu’une approche non invasive comme celle-ci permettrait aux chirurgiens d’éviter des chirurgies reconstructives inutiles et potentiellement dangereuses.

« Ce travail fournit la preuve de concept pour la bio-impression 3D in vivo non invasive qui ouvrirait une nouvelle voie pour l’impression 3D médicale et ferait progresser la médecine mini-invasive ou non invasive », écrivent les auteurs.

Résumé : La technologie d’impression tridimensionnelle (3D) a un grand potentiel pour faire progresser la médecine clinique. Actuellement, les stratégies d’application in vivo des produits à grande échelle imprimés en 3D sont limitées à l’implantation chirurgicale ou à l’impression 3D in situ au niveau du traumatisme exposé, les deux nécessitant l’exposition du site d’application. Nous présentons ici une technologie d’impression 3D numérique basée sur la photopolymérisation (DNP) dans le proche infrarouge (NIR) qui permet la bio-impression 3D in vivo non invasive de constructions tissulaires. Dans cette technologie, le proche infrarouge est modulé en un motif personnalisé par un dispositif numérique à micromiroir, et projeté dynamiquement pour induire spatialement la polymérisation de solutions monomères. Par l’irradiation ex vivo avec le NIR à motif, la bioink injectée par voie sous-cutanée peut être imprimée de manière non invasive en constructions tissulaires personnalisées in situ. Sans implantation chirurgicale, des constructions tissulaires personnalisées de type oreille avec chondrification et un échafaudage conformé chargé de cellules réparables pour les tissus musculaires ont été obtenus in vivo. Ce travail fournit une preuve de concept de la bio-impression 3D in vivo non invasive.