Un schéma montrant la production d'un échafaudage bio-imprimé en 3D à l'aide de SLAM. A) Le lit d'impression fluide-gel est créé en refroidissant par cisaillement une solution d'agarose chaude tout au long de la transition sol-gel qui est ensuite chargée dans un conteneur de dimensions appropriées pour supporter l'échafaudage. Les bioencres sont produites par une sélection minutieuse d'hydrogel et de cellules, puis par mélange avant d'être ajoutées aux cartouches de la bioimprimante. B) La bioencre est extrudée dans le lit fluidisé auto-cicatrisant et plusieurs cartouches peuvent extruder différentes couches d'hydrogel formant une interface avec les bioencres prédéposées pour la création d'une construction multicouche. C) La réticulation et les milieux cellulaires induisent la solidification et fournissent des métabolites à l'échafaudage cellulaire. D) Le lavage à faible cisaillement avec de l'eau déminéralisée libère la construction du gel fluide de support. Crédit : Matériaux fonctionnels avancés
Une nouvelle façon d'imprimer en 3D des matériaux souples tels que les gels et les collagènes offre une avancée majeure dans la fabrication d'implants médicaux artificiels.
Développé par des chercheurs de l'Université de Birmingham, la technique pourrait être utilisée pour imprimer des biomatériaux mous qui pourraient être utilisés pour réparer les défauts du corps.
L'impression de matériaux souples à l'aide de la fabrication additive a été un grand défi pour les scientifiques car s'ils ne sont pas pris en charge, ils s'affaissent et perdent leur forme. La nouvelle technique, appelé Fabrication additive en couche suspendue (SLAM), utilise un hydrogel à base de polymère dans lequel les particules ont été manipulées pour créer un gel auto-cicatrisant. Des liquides ou des gels peuvent être injectés directement dans ce milieu et accumulés en couches pour créer une forme en 3D.
Le procédé offre une alternative aux techniques existantes qui utilisent des gels qui ont été hachés pour former un bain de suspension dans lequel le matériau imprimé est injecté. Appelé Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH), ceux-ci offrent de nombreux avantages, mais des frictions au sein du médium gel peuvent fausser l'impression.
Dans une étude publiée dans Matériaux fonctionnels avancés , une équipe dirigée par le professeur Liam Grover, à l'École de génie chimique, montrer comment les particules du gel qu'ils ont développé peuvent être cisaillées, ou tordus pour qu'ils se séparent, mais conservent toujours une certaine connexion entre eux. Cette interaction crée l'effet d'auto-guérison, permettant au gel de supporter le matériau imprimé afin que les objets puissent être construits avec des détails précis, sans fuite ni affaissement.
"L'hydrogel que nous avons conçu possède des propriétés vraiment intrigantes qui nous permettent d'imprimer des matériaux souples dans les moindres détails, " explique le professeur Grover. " Il a un potentiel énorme pour fabriquer des biomatériaux de remplacement tels que des valves cardiaques ou des vaisseaux sanguins, ou pour la réalisation de bouchons biocompatibles, qui peut être utilisé pour traiter les lésions osseuses et cartilagineuses."
Le SLAM peut également être utilisé pour créer des objets fabriqués à partir de deux ou plusieurs matériaux différents et pourrait donc être utilisé pour fabriquer des types de tissus mous encore plus complexes, ou des dispositifs d'administration de médicaments, où différents taux de libération sont requis.
