Des chercheurs ont testé sur des rats une nouvelle méthode de bio-impression capable de réparer les blessures de la peau et des os.
Des chercheurs de l’université d’État de Pennsylvanie ont mis au point une méthode permettant de réparer des blessures en imprimant en 3D des tissus durs et mous en même temps, à l’aide de deux « bioinks » (bio-imprimantes) différents. Lors de tests sur des rats, l’équipe a pu réparer des trous dans le crâne et la peau des rongeurs en quelques minutes.
Après une opération du cerveau, le rapiéçage du point d’entrée peut poser problème. Le trou dans le crâne nécessite un nouveau morceau d’os, prélevé soit ailleurs dans le corps du patient, soit chez un donneur décédé. La peau située au-dessus doit également être réparée.
La technologie d’impression 3D pourrait être utile. Ces dernières années, les scientifiques ont expérimenté la « bio-impression » de cellules vivantes, créant des tissus aussi divers que la peau, les organes et les os, mais les blessures qui pénètrent plusieurs types de tissus peuvent être délicates. L’équipe de l’État de Pennsylvanie a donc décidé de remédier à ce problème dans sa nouvelle étude.
« Il n’existe aucune méthode chirurgicale permettant de réparer les tissus mous et durs en même temps », explique Ibrahim Ozbolat, auteur correspondant de l’étude. « C’est pourquoi nous avons cherché à démontrer une technologie permettant de reconstruire l’ensemble du défaut – de l’os à l’épiderme – en une seule fois. »
Pour ce faire, il faut des encres de consistance très différente, et donc deux méthodes de bio-impression différentes. Le tissu dur a été imprimé par une technique d’extrusion, tandis que le tissu mou a été imprimé par gouttelettes.
Schéma de la nouvelle technique de bio-impression de la peau et de l’os.
L’encre pour tissu dur de l’équipe est composée de collagène, de chitosan, de nano-hydroxyapatite et de quelques autres composés, mais surtout de cellules souches mésenchymateuses – celles qui se différencient en os, en cartilage et en graisse de moelle osseuse. L’encre est extrudée à température ambiante, mais se réchauffe rapidement à la température du corps. L’encre pour tissus mous est imprimée en couches, alternant collagène et fibrinogène, avec des composés qui améliorent la réticulation et la croissance.
Lors des premiers tests en laboratoire, les chercheurs ont réparé des trous dans chaque type de tissu séparément. Une fois qu’ils les ont maîtrisés individuellement, ils sont passés aux deux ensemble dans une seule procédure chirurgicale, réparant les trous dans l’os et la peau de la tête de rats vivants. Entre l’os et la peau, l’équipe a déposé une couche barrière qui a empêché les cellules de la peau de migrer dans l’os.
« Il a fallu moins de cinq minutes à la biopresse pour déposer la couche osseuse et les tissus mous », explique Ibrahim Ozbolat.
L’équipe a effectué le processus plus de 50 fois et a constaté que les plaies des tissus mous se refermaient à 100 % en quatre semaines. Lors de tests effectués seuls, le tissu osseux a repoussé pour couvrir environ 80 % de la zone défectueuse en six semaines, mais lorsqu’il a été associé à l’impression des tissus mous, il n’a pu couvrir que 50 % de la zone en six semaines.
Selon l’équipe, l’ajout de composés vascularisants sera crucial pour améliorer le flux sanguin vers l’os et stimuler la guérison. Les prochaines étapes consisteront également à tester la méthode sur des animaux plus grands.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202010858
