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Nouvelle méthode révolutionnaire pour les organes de bio-impression 3D conçus

Nouvelle méthode révolutionnaire pour les organes de bio-impression 3D conçus

Les bio-ingénieurs ont conçu une technique révolutionnaire pour la bio-impression 3D de tissus d'organes. La nouvelle méthode permet aux scientifiques de recréer les réseaux vasculaires complexes qui imitent les voies de passage naturelles du corps pour le sang, l'air, la lymphe et d'autres fluides vitaux.

"L'un des plus grands obstacles à la génération de remplacements de tissus fonctionnels a été notre incapacité à imprimer le système vasculaire complexe qui peut fournir des nutriments aux tissus densément peuplés", a déclaré Jordan Miller, professeur adjoint de bio-ingénierie à la Brown School of Engineering de Rice.

"De plus, nos organes contiennent en fait des réseaux vasculaires indépendants - comme les voies respiratoires et les vaisseaux sanguins du poumon ou les voies biliaires et les vaisseaux sanguins du foie. Ces réseaux interpénétrants sont physiquement et biochimiquement enchevêtrés, et l'architecture elle-même est intimement liée aux tissus. La nôtre est la première technologie de bio-impression qui relève le défi de la multivascularisation d'une manière directe et globale. "

Dans ce contexte, la multivascularisation est importante car la forme et la fonction vont souvent de pair.

«L'ingénierie tissulaire se débat avec cela depuis une génération», a déclaré Kelly Stevens, professeur adjoint de bio-ingénierie à l'UW College of Engineering, professeur assistant de pathologie à la faculté de médecine de l'UW et chercheur à l'UW Medicine Institute for Stem Cell and Regenerative Médicament.

«Avec ce travail, nous pouvons maintenant mieux demander:« Si nous pouvons imprimer des tissus qui ressemblent et respirent même plus comme les tissus sains de notre corps, se comporteront-ils aussi fonctionnellement plus comme ces tissus? C'est une question importante, car le fonctionnement d'un tissu bio-imprimé affectera son succès en tant que thérapie. "

Greffes d'organes

L'activité de transplantation d'organes est compliquée et remplie d'obstacles. Tout d'abord, il y a le fait qu'il existe un grand besoin de greffes d'organes qui ne peuvent être satisfaites par les seules greffes humaines. Plus de 100 000 personnes sont sur des listes d'attente pour une transplantation aux États-Unis seulement. En outre, ceux qui reçoivent des organes risquent toujours d'être rejetés et doivent prendre des médicaments immunosuppresseurs.

La bio-impression a le potentiel de résoudre ces deux problèmes en permettant aux médecins d'imprimer des organes de remplacement à partir des propres cellules d'un patient. «Nous envisageons que la bio-impression devienne une composante majeure de la médecine au cours des deux prochaines décennies», a déclaré Miller.

La nouvelle technologie open source de l'équipe est appelée «appareil de stéréolithographie pour l'ingénierie tissulaire» ou SLATE et les tests de ses résultats se sont avérés très positifs.

Par exemple, des expériences sur la structure imitant les poumons ont montré que les tissus étaient capables de gérer un flux de type humain et une respiration pulsatile sans éclater. De plus, les globules rouges pourraient absorber de l'oxygène lorsqu'ils circulaient dans ce réseau imprimé en 3D.

Ce ne sont pas les seules expériences entreprises par les chercheurs. L'équipe a également implanté des tissus imprimés en 3D chargés de cellules hépatiques primaires chez des souris. Le résultat a été que les tissus ont survécu avec succès à la mise en œuvre.

Désormais, les chercheurs prévoient d'explorer de nombreuses autres options. "Nous n'en sommes qu'au début de notre exploration des architectures trouvées dans le corps humain", a déclaré Miller. "Nous avons encore beaucoup à apprendre."

La recherche est présentée sur la couverture du numéro de cette semaine deScience.


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