Repousser les limites de la biofabrication

La médecine personnalisée et régénératrice continuant à gagner en popularité, l'évolution rapide de la technologie de la bioimpression 3D donne aux médecins et aux chercheurs les outils nécessaires pour mieux cibler les traitements et améliorer les résultats des patients.

EnvisionTEC, dont le siège social est aux États-Unis, est l'une des rares entreprises d'impression 3D au monde dont les produits sont utilisés pour la production de pièces d'utilisation finale. Le bioplotteur 3D de la société est une bioimprimeur de premier plan utilisé pour la recherche dans plus de 300 articles scientifiques et médicaux évalués par des pairs. Le magazine électronique MedicalExpo a rencontré Madalyne Ridella, ingénieur d'application biomédicale et de services d'EnvisionTEC, pour en savoir plus

Pouvez-vous nous donner un bref aperçu de la biofabrication et de la bioimpression 3D ? Quels types de défis médicaux ces procédés aident-ils à surmonter ?

Madalyne Ridella : La biofabrication est la production automatisée de produits biologiques complexes tels que des tissus et des organes pour répondre aux défis de la médecine en matière de santé. Elle utilise les principes de la fabrication additive - souvent appelée impression 3D - dans un processus de "bio-impression" qui combine des cellules vivantes, des matrices, des molécules et des biomatériaux en une seule construction pouvant remplacer un tissu malade ou blessé.

La bioimpression en 3D est avantageuse car elle permet de créer des échafaudages complexes pour aider dans une variété d'applications. L'un des défis majeurs dans le domaine médical est la défaillance des organes et il n'y a pas autant de donneurs disponibles que de patients. La bioimpression pourrait aider à résoudre ce problème en créant des organes fonctionnalisés et des médicaments spécifiques aux patients.

Pouvez-vous nous parler du Bioplotter 3D ? Comment fonctionne-t-il et quelles sont ses caractéristiques les plus innovantes ?

Madalyne Ridella : Le 3D-Bioplotter est une machine de prototypage rapide spécialement conçue pour la fabrication d'échafaudages en utilisant des matériaux biocompatibles pour des applications biomédicales. Il s'agit d'un système basé sur l'extrusion, où un liquide est distribué à partir d'une seringue, en utilisant la pression de l'air, tout en déplaçant la seringue dans les trois dimensions. Le Bioplotter 3D est unique car il peut traiter une grande variété de matériaux tels que les thermoplastiques, les pâtes céramiques/métalliques, les hydrogels et autres. Une récente mise à niveau de la tête de photodurcissement du 3D-Bioplotter permet désormais de traiter jusqu'à cinq longueurs d'onde ou combinaisons de longueurs d'onde en une seule impression, tandis qu'une nouvelle tête à jet d'encre basse température distribue des hydrogels à faible viscosité par un procédé sans contact.

Comment le Bioplotter 3D améliore-t-il la prestation des soins de santé ? Pouvez-vous nous donner quelques exemples d'applications concrètes ?

Madalyne Ridella : Le Bioplotter 3D peut être utilisé pour un large éventail d'applications médicales, notamment la régénération des os, la régénération du cartilage, la biofabrication des tissus mous, la libération contrôlée de médicaments, l'impression de cellules et d'organes. En 2017, des chercheurs de la Northwestern University dans l'Illinois ont utilisé le 3D-Bioplotter pour fabriquer des ovaires artificiels de souris. Ceux-ci ont été placés dans des animaux stériles, qui ont pu se reproduire et ont vu leurs fonctions hormonales normales nécessaires à l'allaitement restaurées. On espère que cela conduira un jour à la bio-impression d'ovaires humains.

EnvisionTEC développe également des matériaux pour les bioimprimeurs 3D. Pouvez-vous nous en dire un peu plus à ce sujet ? Y a-t-il quelque chose de particulièrement innovant à leur sujet ?

Madalyne Ridella : Le manque de matériaux biologiquement actifs, également appelés "bio-liens", est un problème clé qui limite la capacité à produire des tissus artificiels, des interfaces tissulaires et des organes fonctionnels. Repoussant les limites des bio-encres, EnvisionTEC a développé des matériaux pour l'ingénierie des tissus mous et des os/cartilages. Nos matériaux pour les tissus mous comprennent un silicone de qualité médicale approuvé pour une utilisation à court terme dans le corps, un mélange d'hydrogel à base de gélatine pour l'impression des cellules et un silicone à deux composants pour la recherche. Nos matériaux pour les os et les cartilages comprennent de l'hydroxyapatite autodurcissante et du polycaprolactone de qualité médicale et de recherche (PCL).

Comment voyez-vous l'évolution de la bioimpression 3D dans un avenir proche ? Avez-vous d'autres produits ou évolutions de produits dont vous pouvez nous parler ?

Madalyne Ridella : L'hôpital du futur proche intégrera des technologies révolutionnaires qui transformeront les soins de santé, en offrant des solutions hautement automatisées et personnalisées aux patients. Ces solutions permettront de réduire les coûts des soins de santé, d'améliorer l'accès aux meilleurs traitements et d'obtenir de bien meilleurs résultats en matière de santé. La biofabrication avec la bioimpression 3D jouera un rôle clé dans cette évolution, en produisant des constructions de tissus de remplacement spécifiques aux patients qui restaurent les fonctions biologiques et la santé de manière hautement efficace et personnalisée.

Avec l'évolution de la bioimpression, il deviendra possible d'utiliser les propres cellules d'un patient pour imprimer en 3D les greffes de peau et d'os, les patchs d'organes et même les organes de remplacement complet. Différentes approches de bio-impression 3D sont adoptées : de la fabrication de polymères par extrusion avec une résolution au niveau cellulaire (comme le bioplotteur 3D) aux constructions imprimées au laser en 3D. La technologie de pointe des têtes d'impression d'EnvisionTEC peut faire de l'impression d'organes fonctionnels une réalité en diversifiant la gamme de biomatériaux que les clients peuvent utiliser.