Des chercheurs ont mis au point une nouvelle bio-encre pour l’impression 3D qui durcit à la température du corps.
La bio-impression 3D gagne en popularité en tant que moyen de traiter les maladies et les blessures en produisant des tissus et des organes vivants en trois dimensions. Toutefois, pour fonctionner efficacement, les « encres » utilisées pour la bio-impression doivent être raffermies à l’aide de lumière UV ou de procédés chimiques. Des chercheurs ont mis au point une nouvelle bio-encre qui durcit en fonction de la température du corps, ce qui la rend plus sûre pour une utilisation potentielle dans des organes artificiels et des applications de régénération tissulaire.
La bio-impression utilise des bio-encres imprimables en 3D, des substances – contenant généralement des cellules – qui provoquent dans le corps une réponse biologique visant à la régénération des tissus. Les bioinks doivent avoir des propriétés mécaniques et biologiques particulières pour être utilisés dans les bio-imprimantes à extrusion, en raison des contraintes élevées du processus d’impression 3D. Ils doivent également être biocompatibles et biodégradables.
Les bio-encres actuelles à base d’hydrogel doivent subir un processus de photopolymérisation avant d’être utilisés dans le corps. La photopolymérisation provoque la réticulation, c’est-à-dire la formation de liaisons covalentes fortes et permanentes entre les chaînes de polymères de l’hydrogel, ce qui augmente sa résistance mécanique et sa stabilité dans des conditions physiologiques. Les photo-initiateurs introduits dans l’hydrogel pour permettre la photopolymérisation sont activés par la lumière ultraviolette (UV), mais celle-ci peut endommager l’ADN des cellules. La réticulation chimique, une alternative à la photopolymérisation, utilise un réactif (réticulant) pour obtenir le même résultat.
Des chercheurs de l’Institut coréen des sciences et technologies (KIST) ont mis au point une nouvelle encre biologique à base d’hydrogel qui peut conserver sa structure physique sans avoir recours à la photopolymérisation ou à la réticulation chimique.
Pour la première fois, l’équipe a mis au point un hydrogel sensible à la température à base de poly(organophosphazène) qui existe sous forme liquide à basse température – ce qui signifie qu’il peut être imprimé facilement – et qui durcit à la température du corps (37 °C) sans nécessiter de photopolymérisation ou de réticulation chimique.
À une température proche de celle du corps, la bioimpression 3D non photopolymérisée est physiquement stable et se biodégrade en matériaux non toxiques. En outre, les chercheurs ont démontré que la nouvelle bio-encre pouvait être chargée de facteurs de croissance pouvant être stockés pendant de longues périodes. Ces protéines stimulent la croissance et la différenciation des cellules, la réponse inflammatoire de l’organisme et la réparation des tissus.
Les chercheurs ont mélangé les facteurs de croissance bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) et transforming growth factor beta 1 (TGF-Beta1) à la bio-encre et ont créé un échafaudage en 3D qu’ils ont implanté dans le crâne endommagé d’un rat. Ils ont constaté que les tissus environnants migraient dans l’échafaudage et favorisaient la régénération de l’os normal. L’échafaudage s’est lentement biodégradé en 42 jours.
L’équipe de recherche continue à développer sa bio-encre pour l’utiliser dans des tissus autres que les os et affirme qu’elle pourrait un jour être utilisée dans des organes artificiels.
« Comme la bio-encre développée cette fois-ci a des propriétés physiques différentes, des recherches complémentaires sont menées pour l’appliquer à la régénération d’autres tissus que le tissu osseux, et nous espérons pouvoir enfin commercialiser une bio-encre adaptée à chaque tissu et organe », a déclaré Soo-Chang Song, auteur correspondant de l’étude.
https://eng.kist.re.kr/eng/newscenter/latest-research-news.do?mode=view&articleNo=9046
