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Ces fibres imprimées en 3D pourraient aider à faire pousser de nouvelles parties du corps


Un gros plan des cellules cultivées sur la fibre polymère créée par l'imprimante 3D Justin Brown / Penn State

Les ingénieurs repoussent continuellement les limites de ce qui est possible avec l'impression 3D, mais normalement les plates-formes utilisées dans les expériences sont construites sur mesure, massives, coûteuses ou toute combinaison de celles-ci. Cependant, une équipe d'ingénieurs collégiaux de Penn State a créé un cadre pour faire pousser des tissus vivants en utilisant une imprimante 3D standard.

L'équipe a combiné la fabrication additive avec un autre matériau populaire dans l'industrie - les hydrogels. Ils veulent mettre au point un moyen économique et efficace de créer des fibres polymères 3D afin de créer un cadre pour l'ingénierie tissulaire. Cependant, pour vraiment donner la priorité à l'efficacité et au faible coût, les chercheurs n'utilisent que leur imprimante «de qualité amateur».

«Nous essayons de fabriquer des hydrogels chargés de cellules souches renforcés avec des fibres comme les barres d'armature dans le ciment», a déclaré Justin L. Brown, professeur agrégé de génie biomédical. "Si nous pouvons donner une certaine structure au gel, nous pouvons faire croître des cellules vivantes selon des modèles définis et les fibres finiront par se dissoudre et disparaître."

Ils utilisent une tactique appelée électrofilage pour produire des fils minces ultrafin. Ces fils mesurent au plus grand nombre de microns et de nanomètres. Ensuite, l'équipe a démontré que les cellules se développeraient sur ces fibres. Ils remettent ensuite les fibres du motif dans un gel de collagène amorcé avec des cellules pour la croissance.

À l'heure actuelle, les principaux tissus de transplantation d'organes proviennent de donneurs. Toutes les 10 minutes aux États-Unis seulement, une personne est ajoutée à la liste d'attente nationale pour les transplantations. Le processus de transplantation peut prendre trop de temps pour certains patients. En moyenne aux États-Unis, 20 personnes meurent chaque jour en attendant une greffe. Il y a toujours un risque que le corps rejette entièrement l'organe d'un donneur.

Les bio-ingénieurs ont cherché des moyens de cultiver leurs propres tissus de remplacement répondant à l'ADN et aux besoins médicaux d'un patient. Cette imprimante 3D pourrait offrir «l'échafaudage» que d'autres équipes pourraient utiliser plus tard pour construire des tissus vivants comme des muscles ou des tendons ou même du cartilage.

Les chercheurs de Penn State reconnaissent que d'autres innovations ont été faites dans ce domaine, et ils créditent les projets qui les ont précédés.

"L'idée générale est que si nous pouvions multiplexer l'électrofilage avec un gel de collagène et la bio-impression, nous pourrions construire des interfaces tissulaires larges et complexes, telles que l'os au cartilage", a déclaré Pouria Fattahi, doctorante en bioingénierie. "D'autres ont créé ces tissus combinés en utilisant une bio-imprimante à microextrusion."

Ces bio-imprimantes à microextrusion impriment séparément le tissu avec l'os ou le «cadre», ce qui signifie que les pièces sont imprimées individuellement puis collées ensemble. Cependant, ce n'est pas ainsi que le corps grandit. Des tissus comme le cartilage et les os se développent ensemble. C'est cette croissance que les chercheurs essaient de reproduire.

À l'heure actuelle, l'équipe a le plus de succès avec le perfectionnement de tissus plus petits que des cubes de 1 pouce. Mais pour ces ingénieurs, petit ne signifie pas nécessairement impuissant.

"Le ligament croisé antérieur, ou LCA, ne mesure qu'environ 2 à 3 centimètres (0,8 à 1 pouce) de long et 1 centimètre (0,8 pouce) de large", a déclaré Fattahi, mentionnant l'un des ligaments les plus importants de la jambe humaine.

Les travaux de l'équipe ont été récemment publiés dans la dernière édition du Journal of Advanced Healthcare Materials.


Voir la vidéo: CURA: Paramètres uniques par pièce imprimé en 3D Remplissage (Mai 2021).