L'université de Carnegie Mellon progresse dans la bio-impression 3D : elle est parvenue à produire des artères coronaires. Un défi de taille, car il fallait trouver une solution pour que la structure finale, forcément molle, ne s'effondre pas.

La recherche effectuée au sein de l’université américaine de Carnegie Mellon est pour le moins spectaculaire, en particulier dans le domaine de l’impression. Après avoir mis au point une imprimante d’ours en peluche et un dispositif capable de tisser des cheveux artificiels imprimés en 3D, c’est en direction de la bio-impression tridimensionnelle que les universitaires concentrent désormais leurs efforts.

Et visiblement, des percées notables ont été obtenues. Alors que l’impression 3D fait surtout appel à des matériaux relativement solides, le prototype d’imprimante élaboré par les scientifiques de Carnegie Mellon est capable de manipuler des structures nettement plus molles. Résultat ? Ils sont parvenus à « bio-imprimer » en 3D des artères coronaires. Ces derniers recouvrent le cœur et servent à irriguer le muscle cardiaque.

Le gros challenge a été de créer des structures molles qui ne s’effondrent pas sous leur propre poids. C’est ce qu’explique, Adam Feinberg, qui a dirigé l’étude publiée dans la revue Science Advances, dans le communiqué publié par la faculté.

« Le défi avec les matériaux souples — pensez à quelque chose comme la gelée que nous mangeons — est qu’ils croulent sous leur propre poids lorsque l’impression 3D se fait à l’air libre », explique-t-il. Il fallait donc élaborer une méthode d’impression qui puisse produire ces matériaux mous à l’intérieur d’un support qui les soutienne. Et c’est en fin de compte l’hydrogel qui a été retenu par les chercheurs.

Le gel dans le gel

« En résumé, nous imprimons un gel à l’intérieur d’un autre gel, ce qui nous permet de positionner avec précision le matériau souple à mesure qu’il est imprimé, couche par couche », poursuit Adam Feinberg. Quant à la structure elle-même, elle est composée de fibrine, d’alginate et de collagène.

La méthode élaborée par l’équipe de Carnegie Mellon est très prometteuse pour tous les patients qui attendent de recevoir une transplantation cardiaque. Car les chercheurs en sont déjà à modéliser un cœur embryonnaire. Il reste toutefois un obstacle de taille à franchir : celui des cardiomyocytes, qui sont des cellules indispensables pour faire battre le cœur et ainsi faire circuler le sang dans l’organisme.

Autre atout de la technique, elle est beaucoup moins chère que d’autres solutions de bio-impression.D’après l’équipe, elle est cent fois plus économique : là où des méthodes coûtent environ 100 000 dollars, la piste suivie par les universitaires a pu vérifier avec succès l’utilisation d’imprimantes 3D grand public pour ce projet. Or, celles-ci coûtent moins de 1000 dollars.

Une approche qui coûterait cent fois moins cher que d’autres méthodes de bio-impression 3D.

Enfin, cerise sur le gâteau, l’outil s’appuie sur des logiciels libres. « Non seulement le coût est faible, mais en utilisant un logiciel open-source, nous avons accès aux paramètres d’impression pour les affiner, nous pouvons optimiser ce que nous faisons et maximiser la qualité de ce que nous imprimons », détaille Adam Feinberg

« Cela nous a vraiment permis d’accélérer le développement de nouveaux matériaux et d’innover dans ce cadre. Et nous contribuons aussi en retour en publiant nos designs d’imprimante 3D sous une licence open source ».

La bio-impression ouvre des possibilités extraordinaires dans le domaine médical même s’il y a encore des obstacles considérables à franchir. Certes, le projet présenté par les universitaires de Carnegie Mellon constitue pour l’instant une étape très préliminaire. Mais la route vers l’impression de tissus voire d’organes entiers est désormais tracée.

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