Un ver de terre inspire la création d'un pansement médical interne
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Une nouvelle méthode d'impression 3D médicale a été mise au point, inspirée de la façon dont les enchevêtrements de vers interagissent dans la nature. Le matériau ainsi produit pourrait permettre de réparer des parties du cœur qui fuient ou de stabiliser des disques intervertébraux, entre autres applications.
Les scientifiques ont étudié l'utilisation d'hydrogels pour développer des matériaux pouvant être implantés dans notre corps. L'utilisation de ces gels riches en eau a été étudiée comme moyen de guérir les lésions cérébrales et les plaies chroniques , comme substitut du cartilage plus performant que le vrai et comme moyen d'arrêter les saignements des blessures infligées au combat. Mais malgré leur composition caoutchouteuse, les gels peuvent se briser lorsqu'ils sont appliqués sur des organes vigoureux comme le cœur ou utilisés pour amortir les forces entre les os. Ils peuvent également être très rigides.
« Imaginez que vous ayez un plastique rigide collé à votre cœur », explique Jason Burdick, professeur de génie chimique et biologique à l'Institut BioFrontiers de l'Université du Colorado à Boulder (CU Boulder). « Il ne se déformerait pas lorsque votre cœur battrait. Il se fracturerait simplement. »
Pour développer un meilleur hydrogel médical, Burdick et ses collègues se sont tournés vers les vers. Ils ont notamment étudié la manière dont des groupes de vers s'emmêlent en boules qui imitent les propriétés des solides et des liquides, puis se démêlent. Ils ont ensuite appliqué ce modèle à l'ingénierie moléculaire et créé un matériau dont les molécules sont disposées comme des vers en boule, un modèle connu sous le nom d'enchevêtrement.
L'un des chercheurs démontre que le nouvel hydrogel peut s'étirer de manière impressionnante sans se casser
Ils ont ensuite créé une nouvelle méthode d’impression 3D appelée CLEAR (continuous-curing after light exhibition aided by redox initiation) pour produire des matériaux à partir des molécules enchevêtrées. Le résultat est une substance ressemblant à un maillage, à la fois très solide et flexible, à l’image des tissus les plus résistants de notre corps. La nouvelle substance adhère également bien aux tissus et aux organes humains, ce qui en fait un matériau très intéressant pour une utilisation médicale. Elle pourrait, par exemple, être placée sur un organe pour effectuer une réparation ou administrer des médicaments, être utilisée comme suture sans aiguille ou encore pour retenir les disques bombés de la colonne vertébrale.
« Nous pouvons désormais imprimer en 3D des matériaux adhésifs suffisamment résistants pour soutenir mécaniquement les tissus », a déclaré Matt Davidson, co-auteur principal de l'étude. « Nous n'avions jamais pu faire cela auparavant. »
Le matériau étant imprimé en 3D, il peut également être adapté aux besoins de chaque patient. Les chercheurs ont désormais déposé un brevet pour le matériau et prévoient de futurs travaux pour voir comment les tissus humains réagissent à sa présence. L'équipe affirme également que la nouvelle technique d'impression 3D pourrait avoir des applications en dehors de la médecine.
« Il s’agit d’une méthode de traitement 3D simple que les chercheurs pourraient utiliser dans leurs propres laboratoires universitaires ainsi que dans l’industrie pour améliorer les propriétés mécaniques des matériaux destinés à une grande variété d’applications », a déclaré Abhishek Dhand, premier auteur de l’étude. « Elle résout un problème majeur de l’impression 3D. »