Qu’est-ce que la bio-impression ?

La bio-impression est un processus de fabrication additive qui permet de fabriquer des parties artificielles du corps à partir de filaments fabriqués à partir de cellules vivantes. Généralement, ces filaments de biomatériaux (appelés bio-encre) sont extrudés couche par couche pour créer une pièce biomédicale synthétique, similaire à l'impression 3D. L’idée est de construire des structures biomimétiques qui reproduisent avec précision celles naturellement présentes dans notre corps. Jusqu’à présent, la bio-impression peut produire des tissus, des os et des vaisseaux sanguins vivants, dans le but de fabriquer à terme des organes entiers à partir de zéro.

La bio-impression est le processus de création de structures cellulaires 3D à partir de bio-encres. Il est utilisé pour construire des répliques fonctionnelles et biologiques de parties du corps, comme des tissus vivants, des os et des vaisseaux sanguins.

En impression 3D, une imprimante peut être utilisée pour construire des outils et des structures, comme des accessoires technologiques, des bijoux ou des jouets, à partir de métaux, de plastiques ou de céramiques.

"La bioimpression va encore plus loin", a déclaré Ryan Creek, médecin associé certifié possédant une expérience en médecine régénérative dans des startups de biotechnologie. "L'"impression" est réalisée à l'aide de matériaux d'origine biologique qui peuvent ensuite reproduire certaines propriétés de tissus spécifiques du corps."

On pense que la bio-impression est une avant-garde de la médecine régénérative et qu’elle sera probablement utilisée pour réparer ou restaurer des tissus endommagés ou malades. Actuellement, il est mis à l’épreuve dans le cadre de recherches en laboratoire pour tester des médicaments et explorer des traitements. L'année dernière, des chirurgiens de San Antonio, au Texas, sont devenus la première équipe à implanter une structure bio-imprimée en 3D – une oreille cultivée à partir des propres cellules du patient – ​​sur un humain.

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Avant le début de l’impression proprement dite, une biopsie de l’organe doit être réalisée. Certaines cellules « désirées » sont isolées, puis multipliées via un processus de culture favorisant la croissance en milieu artificiel. Certains types de cellules sont distingués selon les projets. Par exemple, si un chercheur souhaitait fabriquer un ménisque, des cellules de fibrocartilage seraient nécessaires pour cette tâche.

Ces cellules seront ensuite mélangées dans une solution d’hydrogel, qui fournit de l’oxygène et des nutriments aux cellules pour les maintenir en vie, et chargées dans une cartouche.

"Les formulations de bio-encres sont généralement constituées de [une combinaison de biomatériaux] qui aident les cellules à croître et à mûrir en tant que tissu", a expliqué Didarul Bhuiyan, scientifique en ingénierie des biomatériaux et des tissus chez West Pharmaceutical Services. Ces biomatériaux comprennent généralement différents biopolymères, protéines et facteurs de croissance. Ensemble, ils contribuent à construire l’échafaudage que les cellules vivantes peuplent ensuite.

Entre-temps, un plan numérique est créé à l'aide d'un fichier de conception assistée par ordinateur (CAO) qui découpe le sujet en fines couches. Cela prépare le cadre tridimensionnel sous la forme d'un ensemble d'instructions qui construisent l'objet de bas en haut.

À ce stade, le projet est prêt à être imprimé. Une buse guidée par un bras robotique se déplace horizontalement le long d'un axe XYZ, extrudant le filament tout en suivant le plan du fichier CAO. Couche par couche, la bio-encre construit la structure finale sur un plateau d'échafaudage ou une base liquide.

Alors que certains biomatériaux peuvent guérir en temps réel, d’autres peuvent nécessiter davantage de soins in vivo pour garantir leur pleine fonctionnalité et la viabilité globale des cellules. En post-production, les structures bio-imprimées peuvent être placées dans des bioréacteurs pour une maturation, une vascularisation et une stabilité optimales des tissus. Selon la complexité d’une partie biomédicale, cette dernière étape peut prendre des semaines, voire des mois.

Ce qui précède décrit la méthode de bio-impression la plus courante, appelée extrusion de matériau. D'autres méthodes incluent la bio-impression 3D à jet d'encre, qui construit des pièces en gouttelettes, et la stéréolithographie, une technique qui durcit un objet en projetant une lumière ultraviolette à travers une cuve de résine.

Ce n’est un secret pour personne que la création d’organes complets et fonctionnels est le Saint Graal de la bio-impression.

C’est pourquoi des chercheurs de l’Université de São Paulo au Brésil ont exploré l’utilisation de cellules sanguines afin de développer des versions miniatures du foie humain, produisant un organe viable en seulement 90 jours. Les « organoïdes hépatiques » peuvent produire des protéines vitales, stocker des vitamines et sécréter de la bile.