Une équipe dirigée par UCLA Samueli a développé une imprimante 3D spécialement adaptée pour construire des biomatériaux thérapeutiques à partir de plusieurs matériaux. L'avancée pourrait être une étape vers l'impression à la demande de tissus artificiels complexes à utiliser dans les greffes et autres chirurgies.

"Les tissus sont des structures merveilleusement complexes, afin d'en concevoir des versions artificielles qui fonctionnent correctement, nous devons recréer leur complexité, " a déclaré Ali Khademhosseini, qui a dirigé l'étude et est Levi James Knight de l'UCLA, Jr., Professeur d'ingénierie à la UCLA Samueli School of Engineering. "Notre nouvelle approche offre un moyen de construire des structures biocompatibles complexes faites de différents matériaux."

L'étude a été publiée dans Matériaux avancés .

La technique utilise un processus à base de lumière appelé stéréolithographie, et il tire parti d'une imprimante 3D personnalisée conçue par Khademhosseini qui comporte deux composants clés. La première est une puce microfluidique sur mesure, un petit plate-forme plate de taille similaire à une puce informatique, avec plusieurs entrées qui "impriment" chacune un matériau différent. L'autre composant est un micromiroir numérique, un réseau de plus d'un million de petits miroirs qui se déplacent chacun indépendamment.

Les chercheurs ont utilisé différents types d'hydrogels, des matériaux qui, après passage dans l'imprimante, former des échafaudages pour que les tissus se développent. Les micromiroirs dirigent la lumière sur la surface d'impression, et les zones illuminées indiquent le contour de l'objet 3D en cours d'impression. La lumière déclenche également la formation de liaisons moléculaires dans les matériaux, ce qui fait que les gels se raffermissent en un matériau solide. Au fur et à mesure que l'objet 3D est imprimé, le réseau de miroirs modifie le motif lumineux pour indiquer la forme de chaque nouvelle couche.

Le processus est le premier à utiliser plusieurs matériaux pour la bioimpression stéréolithographique automatisée, une avancée par rapport à la bioimpression stéréolithographique conventionnelle, qui n'utilise qu'un seul type de matériau. Alors que le dispositif de démonstration utilisait quatre types d'encres biologiques, les auteurs de l'étude écrivent que le processus pourrait accueillir autant d'encres que nécessaire.

Les chercheurs ont d'abord utilisé le processus pour créer des formes simples, comme les pyramides. Puis, ils ont créé des structures 3-D complexes qui imitaient des parties du tissu musculaire et des tissus conjonctifs muscle-squelette. Ils ont également imprimé des formes imitant des tumeurs avec des réseaux de vaisseaux sanguins, qui pourraient servir de modèles biologiques pour étudier les cancers. Ils ont testé les structures imprimées en les implantant chez des rats. Les structures n'ont pas été rejetées.