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Parties du corps humain fonctionnelles construites en utilisant la technique de la bio-impression 3D
Dans ce qui a été salué comme une percée dans le domaine de la médecine régénérative, les scientifiques ont mis au point des structures fonctionnelles des oreilles, des os et des muscles en utilisant la technologie de la bio-impression en 3D.
Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d'impression 3D pour créer une oreille humaine fonctionnelle.
Crédit image: Wake Forest Baptist Medical Center
L’équipe de recherche du Centre médical baptiste Wake Forest à Winston-Salem, en Caroline du Nord, a déclaré que leur nouvelle technologie - appelée système d’impression tissulaire et organique (ITOP) - et les créations qui en résultent organes pour transplantation de patients.
L'auteur principal de l'étude, le Dr Anthony Atala, directeur de l'Institut de médecine régénératrice de Wake Forest (WFIRM), et ses collègues expliquent comment ils ont créé les parties du corps imprimées en 3D dans le journal. Nature Biotechnologie.
Ces dernières années, l’impression 3D est apparue comme une stratégie prometteuse pour la croissance de tissus et d’organes complexes capables de reproduire ceux du corps humain.
Cependant, le Dr Atala et ses collègues notent que les imprimantes 3D actuelles sont incapables de produire des tissus et des organes humains suffisamment puissants pour être transplantés dans le corps ou pouvant survivre après une transplantation.
L’équipe estime que leur technologie ITOP pourrait toutefois aider à surmonter ces problèmes.
Oreille fonctionnelle, os et muscle créés avec ITOP
Les chercheurs ont passé les 10 dernières années à développer le système ITOP.
La technologie d'impression 3D associe un matériau biodégradable de type plastique et un gel à base d'eau optimisé. Le plastique forme la structure 3D, tandis que le gel contient des cellules tissulaires et les encourage à se développer.
Les impressions 3D se composent également de micro-canaux, qui agissent comme une éponge pour absorber les nutriments et l'oxygène de l'organisme après la transplantation. Cela aide les structures à survivre lorsqu'elles développent un système de vaisseaux sanguins dont elles ont besoin pour fonctionner dans le corps humain.
Cette image montre le système ITOP imprimant un fragment d'os de la mâchoire.
Crédit image: Wake Forest Baptist Medical Center
Dans leur étude, le Dr Atala et ses collègues ont utilisé le système ITOP pour construire des structures d'oreille humaine de la taille d'un bébé - environ 1,5 po - et les implanter sous la peau de souris.
Dans les 2 mois suivant la transplantation, les structures de l'oreille - dont la forme était bien entretenue - avaient formé un tissu cartilagineux et un système de vaisseaux sanguins.
A titre de comparaison, des recherches antérieures avaient montré qu'une structure de tissu imprimé en 3D sans système de vaisseau sanguin préexistant devait être inférieure à 200 microns (0,007 pouce) pour survivre dans le corps humain.
"Nos résultats indiquent que la combinaison de bio-encres que nous avons utilisée, combinée aux micro-canaux, fournit le bon environnement pour maintenir les cellules en vie et soutenir la croissance des cellules et des tissus", explique le Dr Atala.
Les chercheurs ont également utilisé le système ITOP et les cellules souches humaines pour créer des fragments d'os de mâchoire, dont l'équipe note la taille et la forme requises pour la reconstruction faciale humaine. Cinq mois après avoir été implantés chez le rat, les fragments d'os avaient formé des vaisseaux sanguins.
De plus, les chercheurs ont imprimé des tissus musculaires et les ont implantés chez des rats. Le tissu avait formé des vaisseaux sanguins et provoqué la formation de nerfs en seulement 2 semaines, et ses caractéristiques structurelles étaient maintenues.
La technologie ouvre la voie à une régénération tissulaire personnalisée
Outre sa capacité à soutenir la croissance cellulaire et à maintenir les structures tissulaires en vie, l’équipe a déclaré que le système ITOP présentait un autre avantage: il pouvait utiliser des informations issues de la tomodensitométrie et de l’imagerie par résonance magnétique pour créer des structures individuelles. chaque patient.
Parler à nouvelles de la BBC, Le Dr Atala utilise l'exemple d'un patient qui a un segment manquant dans son os de la mâchoire.
«Nous apportons le patient, faisons l’imagerie puis nous prenons les données d’imagerie et les transférons à travers notre logiciel pour conduire l’imprimante afin de créer un morceau d’os de mâchoire qui conviendrait parfaitement au patient», explique-t-il.
Commentant les implications possibles de leurs résultats, le Dr Atala ajoute:
"Cette imprimante pour tissus et organes innovante constitue une avancée importante dans notre quête pour fabriquer des tissus de remplacement pour les patients. Elle permet de fabriquer des tissus stables, à échelle humaine, de toutes formes.
Avec le développement ultérieur, cette technologie pourrait potentiellement être utilisée pour imprimer des tissus vivants et des structures d'organes pour une implantation chirurgicale. "
Les conclusions de l'équipe s'appuient sur celles d'une autre étude menée en 2014, dans laquelle ils ont créé des vagins cultivés en laboratoire à l'aide de cellules musculaires lisses et de cellules épithéliales vaginales, qui ont été transplantées avec succès chez quatre femmes.
Le Dr Atala et ses collègues ont noté à l’époque qu’une telle technique pouvait se révéler difficile pour des organes complexes tels que le foie et les reins. Mais l’équipe affirme que leur dernière technologie montre qu’il est possible d’utiliser l’impression 3D pour créer des tissus plus complexes.
"Dans cette étude, nous avons imprimé une large gamme de forces tissulaires - des muscles en tant que tissus mous au cartilage et des os en tant que tissu dur présentant toute une gamme de forces tissulaires est possible", a déclaré le Dr Atala nouvelles de la BBC. "L'espoir est de continuer à travailler sur ces technologies pour cibler également d'autres tissus humains."
Plus tôt ce mois-ci, Nouvelles médicales aujourd'hui rapporté sur une étude qui révèle comment une structure osseuse imprimée en 3D permet la régénération des tissus naturels.
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