Les systèmes micro-physiologiques, ou les organes sur puces, apparaissent comme un moyen pour les scientifiques d’étudier l’effet que les médicaments, les cosmétiques et les maladies peuvent avoir sur le corps humain, sans avoir besoin de les tester sur les animaux. Le problème est que la fabrication et l’extraction de données à partir de ces « organes »de peuvent être un processus coûteux et de longue haleine. Aujourd’hui, des chercheurs de Harvard ont mis au point de nouveaux matériaux pour leur permettre d’imprimer en 3D des appareils, y compris des capteurs intégrés pour recueillir facilement les données à partir de ces organes, au fil du temps.
Ayant à peu près la taille d’une clé USB, les organes-sur-puces utilisent des cellules vivantes humaines pour imiter les fonctions des organes tels que les poumons, les intestins, le placenta et le cœur, et pour émuler et étudier des afflictions comme les maladies cardiaques. Mais aussi prometteur que puisse paraître la technologie, fabriquer ces puces est un processus complexe, délicat, et des microscopes et des caméras à haute vitesse sont nécessaires pour recueillir des données de leur part.
«Notre approche est de répondre à ces deux défis simultanément via la fabrication numérique», explique Travis Busbee, co-auteur du papier. « En développant de nouvelles encres imprimables pour l’impression 3D multi-matériaux, nous avons pu automatiser le processus de fabrication, tout en augmentant la complexité des dispositifs. »
En tout, l’équipe de Harvard a élaboré six matériaux personnalisés imprimables en 3D qui pourraient reproduire la structure du tissu cardiaque humain, avec des capteurs de contrainte souples intégrés à l’intérieur. Ceux-ci sont imprimables en un seul processus continu qui sépare les puits dans les différents tissus de la puce hôte.
Six encres personnalisées sont utilisées pour imprimer en 3D les appareils dans une procédure automatisée unique.
« Nous repoussons les limites de l’impression en trois dimensions, en développant et en intégrant des matériaux fonctionnels multiples dans des dispositifs imprimés», explique Jennifer Lewis, une autre des co-auteures de l’article. «Cette étude est une puissante démonstration de la façon dont notre plate-forme peut être utilisée pour créer des puces entièrement fonctionnelles instrumentées pour le dépistage des drogues et la modélisation de la maladie. »
Les capteurs intégrés permettent aux chercheurs d’étudier le tissu au fil du temps, en particulier comment leur stress contractile change, et comment l’exposition à long terme à des toxines peut affecter les organes.
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4782.html
https://www.seas.harvard.edu/news/2016/10/3d-printed-heart-on-chip-with-integrated-sensors
