Les vaisseaux sanguins artificiels pourraient aider les médecins à faire face au taux inquiétant de maladies cardiovasculaires dans le monde.
Des chercheurs néerlandais ont combiné deux techniques d’impression 3D différentes pour produire des prototypes de vaisseaux sanguins artificiels. Le processus a permis de créer des tubes qui peuvent être recouverts de cellules vivantes tout en conservant la force dont ils ont besoin pour fonctionner sous pression.
Les maladies cardiovasculaires étant la première cause de mortalité dans le monde, le besoin de vaisseaux sanguins artificiels pour remplacer les parties obstruées et endommagées du système circulatoire du corps est plus grand que jamais. Alors que certains chercheurs ont réussi à faire croître des vaisseaux sanguins en laboratoire et d’autres à créer des vaisseaux intégrant des composants électroniques, une équipe du laboratoire de biofabrication du Regenerative Medicine Center Utrecht (RMCU), aux Pays-Bas, a adopté une autre approche : l’impression 3D. Les scientifiques ont notamment cherché à renforcer une technique prometteuse – la bio-impression volumétrique – par une autre.
La bio-impression volumétrique utilise la lumière pour sculpter des structures dans des gels contenant des cellules. Cette technique est rapide, ce qui permet aux cellules de rester viables pendant le processus, mais elle produit des substances qui sont fragiles en raison de la nature du gel. Les vaisseaux sanguins devant résister à des forces importantes, l’équipe de recherche s’est ensuite tournée vers un processus connu sous le nom de « melt electrowriting ». Il s’agit d’une technique d’impression en 3D qui permet de fabriquer des structures rigides complexes en faisant fondre de minuscules filaments de plastique biodégradable. Le problème, cependant, est que les cellules vivantes ne peuvent pas participer au processus, car la chaleur utilisée les tuerait.
C’est pourquoi l’équipe du CMRU a utilisé l’électroréticulation (melt electrowriting) par fusion pour créer des échafaudages tubulaires. Une fois les échafaudages refroidis, les chercheurs ont appliqué le gel infusé dans les cellules à partir de la bio-imprimante volumétrique et ont constaté qu’ils pouvaient être implantés avec succès à l’intérieur (ou de chaque côté) de l’échafaudage.
« Pour y parvenir, nous avons dû placer l’échafaudage exactement au centre de la fiole », explique Gabriël Größbacher, premier auteur de l’étude. « Tout écart par rapport au centre signifierait que l’impression volumétrique serait décalée. Mais nous avons réussi à la centrer parfaitement en imprimant l’échafaudage sur un mandrin que nous avons fixé à la fiole ».
L’équipe a finalement créé un vaisseau de démonstration composé de l’échafaudage, de deux couches de cellules souches et de cellules épithéliales recouvrant la surface interne du tube. Les scientifiques ont également fabriqué des vaisseaux plus complexes incorporant une structure fourchue, ainsi que des valves veineuses capables d’assurer la circulation du sang dans une seule direction.
Selon les chercheurs, la structure pourrait également comporter de minuscules trous sur toute sa longueur, ce qui imiterait la perméabilité des véritables vaisseaux sanguins.
« Il s’agissait d’une étude de démonstration de principe », a déclaré Gabriël Größbacher. « Il nous faut maintenant remplacer les cellules souches par des cellules fonctionnelles qui font partie d’un véritable vaisseau sanguin. Cela signifie qu’il faut ajouter des cellules musculaires et du tissu fibreux autour des cellules épithéliales. Notre objectif est maintenant d’imprimer un vaisseau sanguin fonctionnel ».
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300756
