Les scientifiques ont mis au point une bio-imprimante 3D qui peut être utilisée à l’intérieur du corps humain.
Le potentiel de la bio-impression 3D s’est encore élargi grâce aux travaux d’ingénieurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) en Australie, qui ont mis au point un bras robotique souple capable d’imprimer directement sur les organes et les tissus à l’intérieur du corps humain.
Ces dernières années, l’utilisation de la technologie d’impression 3D pour créer des biomatériaux intégrant des cellules vivantes (bioinks) et des médicaments a fait son apparition pour traiter toute une série d’affections en créant, par exemple, des patchs cardiaques ou gastro-intestinaux.
Actuellement, la bio-impression est surtout utilisée pour la recherche et le développement de nouveaux médicaments. Elle nécessite l’utilisation de grandes imprimantes 3D pour créer des constructions qui sont implantées chirurgicalement dans le corps, ce qui comporte ses propres risques, notamment des lésions tissulaires et un risque d’infection. Les biomatériaux étant généralement des structures molles et fragiles, ils risquent d’être endommagés par la manipulation manuelle pendant le processus d’implantation.
L’utilisation de constructions 3D créées à l’extérieur pose un autre problème : il peut y avoir un décalage entre la construction et la surface du tissu sur lequel elle est implantée. L’implantation de biomatériaux directement sur les tissus cibles constitue une solution prometteuse.
Des ingénieurs de l’UNSW ont mis au point un bras robotique souple, miniature et flexible qui peut être inséré dans le corps comme un endoscope et délivrer des biomatériaux directement sur la surface des organes et des tissus.
Le dispositif de démonstration, baptisé F3DB, est contrôlé de l’extérieur et comprend un long bras robotique flexible, à l’extrémité duquel se trouve une tête pivotante très maniable qui « imprime » la bio-encre par le biais d’une buse miniature multidirectionnelle.
« Les techniques existantes de bio-impression en 3D exigent que les biomatériaux soient fabriqués à l’extérieur du corps et leur implantation dans une personne nécessite généralement une grande opération à ciel ouvert, ce qui augmente les risques d’infection », a déclaré le Dr Thanh Ngo Do, auteur correspondant de l’étude.
« Notre bioprinter 3D flexible permet de délivrer directement les biomatériaux dans les tissus ou les organes cibles avec une approche peu invasive », précise le Dr Thanh Ngo Do. « Notre prototype est capable d’imprimer en 3D des biomatériaux multicouches et de différentes tailles et formes à travers des zones confinées et difficiles à atteindre, grâce à son corps flexible. »
Une fois que le F3DB a fini d’imprimer dans une zone, il peut être dirigé vers un autre endroit pour recommencer le processus. Cela signifie que le dispositif peut être utilisé pour imprimer des biomatériaux sur de vastes zones, y compris sur toute la surface d’organes tels que le côlon, l’estomac, le cœur et la vessie, ce qui est impossible avec les dispositifs de bio-impression actuels.
Les ingénieurs ont testé le F3DB à l’extérieur du corps sur des surfaces planes et courbes, y compris à l’intérieur d’un côlon artificiel et sur la surface d’un rein de porc, en utilisant du chocolat, un gel composite et des biomatériaux pour imprimer avec précision différentes formes.
Ils ont constaté que les cellules n’étaient pas affectées par le processus d’impression et qu’après l’impression, la majorité des cellules étaient encore vivantes.
En plus d’imprimer des biomatériaux, le dispositif fonctionne comme un appareil endoscopique ordinaire, nettoyant les structures à l’aide de jets d’eau, marquant les lésions et disséquant les tissus.
« Par rapport aux outils chirurgicaux endoscopiques existants, le F3DB développé a été conçu comme un outil endoscopique tout-en-un qui évite l’utilisation d’outils interchangeables qui sont normalement associés à un temps de procédure plus long et à des risques d’infection », a déclaré Mai Thanh Thai, auteur principal de l’étude.
À l’heure actuelle, aucun dispositif disponible dans le commerce ne peut imprimer sur les tissus et les organes internes. L’équipe à l’origine du F3DB affirme qu’avec la poursuite du développement, le dispositif devrait être prêt à être utilisé par les professionnels de la santé d’ici cinq à sept ans.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202205656
