Un groupe de recherche dirigé par Daniel Aili, professeur agrégé à LiU, a développé un bio-lien pour imprimer du matériel imitant les tissus dans des imprimantes 3D. Les scientifiques ont développé une méthode et un matériau qui permettent aux cellules de survivre et de prospérer.

«La bioimpression est une technologie nouvelle et passionnante pour fabriquer des cultures cellulaires imitant les tissus en trois dimensions. Il a été un problème majeur pour développer le bioink requis, c’est-à-dire un matériau qui peut encapsuler les cellules et être utilisé dans les imprimantes. Notre bioink possède plusieurs propriétés intéressantes qui ouvrent de nouvelles opportunités pour aborder notre vision – la création de tissus et d’organes en laboratoire », explique Daniel Aili, professeur agrégé à la Division de biophysique et de bio-ingénierie de l’Université de Linköping.

Bioink

Les propriétés de l’encre peuvent être modifiées au besoin et elles ont obtenu d’excellents résultats lors de tests lors de l’utilisation du matériau avec différents types de cellules: cellules hépatiques, cellules cardiaques, cellules nerveuses et fibroblastes (un type de cellule présent dans le tissu conjonctif). Le groupe de recherche a également résolu l’un des principaux défis lors de la tentative d’imprimer des matières organiques: ils ont trouvé une méthode qui permet aux cellules de survivre et de prospérer, malgré le traitement sévère qu’elles reçoivent. le résultats viennent d’être publiés dans la revue Biofabrication.

L’encre développée par le groupe contient du hyaluronane et des molécules synthétiques similaires aux protéines, appelées peptides. Ceux-ci sont liés ensemble dans un réseau riche en eau, un hydrogel, qui fonctionne comme un échafaudage pour les cellules.

«Nous pouvons utiliser certaines techniques chimiques avancées pour contrôler la rapidité avec laquelle l’hydrogel se forme, en d’autres termes la transition du liquide à un gel qui encapsule doucement les cellules», explique Aili.

Système modulaire

Les scientifiques ont développé un système modulaire, comme les briques Lego, dans lequel différents composants peuvent être combinés pour créer différents types d’hydrogel. Les hydrogels fournissent un support mécanique aux cellules et les encapsulent sans les endommager. Ils peuvent également contrôler la croissance et le comportement des cellules. Un système de différents peptides permet de modifier les propriétés de contrôle des cellules et d’incorporer diverses fonctionnalités. Un exemple parmi la large gamme possible est de fixer une enzyme qui stimule la croissance osseuse.

«Nous sommes l’un des premiers groupes de recherche à pouvoir modifier les propriétés du matériau avant et après son impression. Nous pouvons, par exemple, augmenter le degré de réticulation au cours du processus pour fournir plus de stabilité au matériau, et nous pouvons modifier les propriétés biochimiques. Nous pouvons également adapter le matériau à différents types de cellules. Il s’agit d’une nouvelle étape sur la voie de l’imitation des structures de support qui entourent la plupart des cellules humaines, la matrice extracellulaire », explique Aili.

Impression 4D

Étant donné que le matériau est dynamique et peut être doté de propriétés personnalisées lorsqu’il est utilisé comme bio-lien dans l’impression 3D, le résultat de la recherche est appelé un biomatériau imprimé en 4D – encore une autre étape plus proche pour imiter les propres fonctions du corps.

«Notre travail est une recherche assez fondamentale, mais nous sommes conscients qu’il existe un énorme besoin médical pour les tissus et pour de meilleurs modèles biologiquement pertinents pour le développement de médicaments, notamment pour remplacer les expérimentations animales. Les progrès sont rapides dans ce domaine actuellement », conclut Aili.

Référence

Aronsson et al. (2020). Biofonctionnalisation et modulation des hydrogels à médiation par repliement dynamique de peptides pour la bio-impression 4D. Biofabrication. EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1088/1758-5090/ab9490

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