Maryam Elizondo, chercheuse à l'Université Rice, tient un échafaudage imprimé en 3D gravé de rainures pour le dépôt de cellules vivantes en vue de l'implantation. L'échafaudage facilite la croissance de nouveaux tissus au fur et à mesure qu'il se dégrade. En protégeant les cellules dans les rainures le long des lignes imprimées, Les chercheurs du riz ont conçu l'échafaudage pour permettre différentes couches de type tissulaire au sein d'un échafaudage. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
Qui a dit que les bio-ingénieurs n'arrivaient pas à s'adapter ? L'équipe de Rice University dirigée par Antonios Mikos dit le contraire avec son développement d'une méthode groovy pour semer des graines sophistiquées, Des échafaudages d'ingénierie tissulaire imprimés en 3D avec des cellules vivantes pour aider à guérir les blessures.
Les chercheurs sculptent littéralement des rainures dans des fils de plastique utilisés pour construire les échafaudages. Les rainures sont ensuite ensemencées avec des cellules ou d'autres agents bioactifs qui favorisent la croissance de nouveaux tissus.
La stratégie protège les cellules de la chaleur et des contraintes de cisaillement qui les tueraient probablement dans d'autres processus de fabrication d'échafaudages. Il fournit également un moyen de superposer des cellules qui deviennent finalement différents types de tissus, comme l'os et le cartilage, dans une plate-forme mécaniquement stable.
La beauté est que l'imprimante 3D coupe les rainures dans un thermoplastique, insère les cellules à la bonne température et crée un implant tridimensionnel, sur la base d'images médicales, en un seul processus.
La recherche fait l'objet d'un article dans Bioimpression .
Contrairement aux échafaudages d'hydrogel supportant les cellules en cours de développement à Rice et ailleurs, ce processus crée des implants durs qui seraient insérés chirurgicalement pour guérir l'os, cartilage ou muscle, dit Mikos. Comme les hydrogels, les implants biocompatibles se dégraderaient avec le temps et ne laisseraient que des tissus naturels.
Une image microCT montre un fil rainuré qui contient la bioencre à faible viscosité. Ils font partie d'un échafaudage imprimé en 3D développé à l'Université Rice pour faciliter la croissance de nouveaux tissus comme les os et le cartilage. Les échafaudages se dégradent avec le temps pour laisser en place des couches de tissus naturels. Crédit :Rice Biomaterials Lab
"L'innovation majeure ici est notre capacité à charger spatialement un échafaudage imprimé en 3D avec différentes populations cellulaires et avec différentes molécules bioactives, " dit Mikos.
Jusqu'à maintenant, Les échafaudages imprimés en 3D étaient généralement ensemencés avec des distributions uniformes de cellules, il a dit. "Si nous voulions différentes populations cellulaires à différents points de l'échafaudage, nous ne pouvions pas faire cela. Maintenant nous pouvons."
Maryam Elizondo, chercheuse à l'Université Rice, tient un bioéchafaudage gravé imprimé en 3D pour les cellules vivantes en vue d'une implantation future. L'échafaudage encourage la croissance des tissus en couches à mesure qu'il se dégrade. Crédit :Jeff Fitlow/Université Rice
"Les fibres sont des cylindres que l'on grave avec une aiguille pour lui donner un sillon au fur et à mesure de l'impression, " a déclaré Maryam Elizondo, chercheuse scientifique de Rice, co-auteur principal de l'article avec l'ancien élève Luis Diaz-Gomez. Une fois le groove réglé et suffisamment refroidi, l'imprimante dépose alors une encre infusée de cellules. "Nous faisons cela pour chaque fibre pour chaque couche de l'échafaudage."
Elizondo a comparé les filets rainurés, qui font environ 800 microns de large, aux coquilles à tacos qui gardent le contenu à l'intérieur sans renverser; ici, l'ajout de rainures et d'agents de réticulation activés par ultraviolets maintiennent l'encre de la cellule à l'intérieur. Elle a dit qu'il faut environ une demi-heure pour imprimer complètement un implant de la taille d'une vignette.
Une image microCT montre un échafaudage imprimé en 3D avec des rainures claires destinées au dépôt de cellules vivantes. Les lignes rainurées retiennent l'encre déposée pendant le processus d'impression. Les échafaudages peuvent être fabriqués dans n'importe quelle forme, sur la base d'images médicales, pour combler le site d'une plaie. Crédit :Rice Biomaterials Lab
Mikos a déclaré que l'échafaudage ne se limite pas aux cellules. « Nous pouvons également charger différents facteurs de croissance à différents niveaux, " dit-il. " Des températures très élevées les désactiveraient, mais ici, nous pouvons déposer des microparticules chargées en facteur de croissance à l'intérieur des rainures au fur et à mesure qu'elles refroidissent. Cela préserverait la bioactivité de la molécule.
« C'est une belle réussite pour le Centre d'ingénierie des tissus complexes, " a-t-il déclaré à propos de la collaboration multiuniversitaire qu'il a contribué à créer. " C'était l'objectif lorsque nous avons construit le centre :développer des matériaux avancés dotés de propriétés uniques pouvant être utilisés pour des applications d'ingénierie tissulaire répondant à des besoins cliniques non satisfaits. Et c'est un exemple parfait."
