Une minuscule imprimante 3D reconstruit les tissus lors d'une opération des cordes vocales
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Crédit : Unsplash/CC0 Domaine public
Après une chirurgie des cordes vocales, de nombreux patients développent une raideur des cordes vocales qui affecte leur capacité à parler. Les hydrogels peuvent contribuer à prévenir ce problème en favorisant la cicatrisation, mais leur application sur les cordes vocales est complexe.
Comme indiqué dans la revue Device , une équipe d'ingénieurs biomécaniciens et de chirurgiens a mis au point un robot souple capable d'imprimer en 3D et de déposer avec précision des hydrogels sur le site chirurgical des cordes vocales afin de reconstruire les tissus retirés lors de l'opération. La tête d'impression de ce robot ne mesure que 2,7 mm, ce qui en fait la plus petite bio-imprimante jamais conçue.
« Notre dispositif est conçu non seulement pour la précision et la qualité d'impression, mais aussi pour la facilité d'utilisation par le chirurgien », explique Swen Groen, ingénieur biomédical à l'Université McGill et premier auteur de l'étude. « Sa conception compacte et flexible s'intègre aux protocoles chirurgicaux standards et permet un contrôle manuel en temps réel dans un environnement de travail restreint. »
Entre 3 et 9 % de la population développe des troubles de la voix au cours de sa vie, dus à des kystes, des tumeurs ou des cancers des cordes vocales . Ces tumeurs sont généralement retirées chirurgicalement, mais de nombreux patients développent une fibrose post-opératoire, ce qui rigidifie les cordes vocales et rend la parole difficile. Pour prévenir la fibrose, les chirurgiens injectent généralement des hydrogels dans les tissus de la gorge, mais l'administration précise de ces hydrogels par injection est complexe.
Pour une administration plus précise d'hydrogel, les chercheurs ont conçu une imprimante 3D miniature intégrable à l'intervention chirurgicale. Des dispositifs de bio-impression similaires existent pour administrer des hydrogels au côlon et au foie, mais leur taille les rend inadaptés à la chirurgie des cordes vocales, réalisée par voie laryngée. Pour être compatible avec cette procédure, la tête d'impression devait être suffisamment petite pour tenir dans la gorge du patient sans gêner la vision des cordes vocales par le chirurgien .
« Au départ, je pensais que ce ne serait pas faisable ; fabriquer un robot flexible de moins de 3 mm me semblait un défi impossible », explique Luc Mongeau, ingénieur biomédical à l'Université McGill et auteur principal de l'étude.
Le design de cet appareil s'inspire de la trompe d'un éléphant. La tête d'impression est constituée d'une buse située à l'extrémité d'une sorte de « trompe » flexible, reliée par des câbles semblables à des tendons à un module de commande pouvant être monté sur un microscope chirurgical. L'appareil, pilotable manuellement en temps réel, dépose un hydrogel à base d'acide hyaluronique par lignes de 1,2 mm. Les chercheurs ont programmé ses mouvements pour qu'ils soient précis, exacts et reproductibles dans une zone de travail de 20 mm.
Pour démontrer la capacité de la tête d'impression à déposer des hydrogels avec précision, les chercheurs l'ont utilisée pour « dessiner » manuellement des formes, notamment des spirales 2D, des cœurs et des lettres, sur une surface plane. Ils ont ensuite utilisé le dispositif pour déposer des hydrogels sur des cordes vocales simulées, utilisées pour la formation des chirurgiens. Le dispositif a permis de reconstruire avec exactitude la géométrie des cordes vocales dans ces modèles, qui représentaient des défauts tissulaires, comme une cavité résiduelle après l'exérèse d'une lésion et une corde vocale nécessitant une reconstruction complète.
« Ce qui rend cet appareil si impressionnant, c'est notamment son comportement prévisible, même s'il s'agit essentiellement d'un tuyau d'arrosage — et si vous avez déjà vu un tuyau d'arrosage, vous savez que lorsqu'on y fait couler de l'eau, il devient incontrôlable », explique Audrey Sedal, co-auteure et ingénieure biomédicale à l'Université McGill.
Actuellement, l'appareil est commandé manuellement, mais les chercheurs travaillent à développer un système combinant commande autonome et manuelle.
« Nous essayons de transposer cela en clinique », explique Mongeau. « La prochaine étape consiste à tester ces hydrogels sur des animaux, et nous espérons que cela nous mènera à des essais cliniques chez l'humain afin de tester la précision, la facilité d'utilisation et les résultats cliniques de la bio-imprimante et de l'hydrogel . »
https://medicalxpress.com/news/2025-10-tiny-3d-printer-reconstructs-tissues.html