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Une équipe d'ingénieurs de l'Université McMaster a trouvé un moyen d'utiliser la technologie d'impression 3D pour créer des tumeurs artificielles afin d'aider les chercheurs à tester de nouveaux médicaments et thérapies, qui pourrait conduire à une médecine personnalisée.

Actuellement, pour les chercheurs d'étudier la santé humaine, les tests sont très coûteux et prennent beaucoup de temps.

La recherche pour en savoir plus sur les maladies est généralement menée dans des environnements de laboratoire, par exemple en créant une seule couche de cellules humaines ou animales (modèles 2D) pour tester les médicaments et leur impact sur les cellules humaines. Alternativement, des modèles animaux sont utilisés pour étudier la progression de la maladie.

S'il s'agit d'amas de cellules 3D réalistes, avec plusieurs couches de cellules, peut être produit qui imitent mieux les conditions à l'intérieur du corps, alors cela a le potentiel d'éliminer l'utilisation d'animaux dans les tests.

Dirigé par Ishwar K. Puri, professeur de génie mécanique et de génie biomédical, l'équipe McMaster a développé une nouvelle méthode qui utilise des aimants pour imprimer rapidement des grappes de cellules en 3D.

Pour faire ça, l'équipe McMaster a utilisé les propriétés magnétiques de différents matériaux, y compris des cellules. Certains matériaux sont fortement attirés, ou susceptible, aux aimants que d'autres. Les matériaux avec une susceptibilité magnétique plus élevée subiront une attraction plus forte vers un aimant et se déplaceront vers lui. Le matériau faiblement attiré avec une susceptibilité plus faible est déplacé vers des régions de champ magnétique plus faibles qui se trouvent loin de l'aimant.

En concevant des champs magnétiques et des aimants soigneusement disposés, il est possible d'utiliser les différences de susceptibilités magnétiques de deux matériaux pour en concentrer un seul dans un volume.

L'équipe a formulé des bio-encres en suspendant des cellules cancéreuses du sein humaines dans un milieu de culture cellulaire contenant l'hydrate de sel magnétique, Gd-DTPA. Comme la plupart des cellules, ces cellules cancéreuses du sein sont beaucoup plus faiblement attirées par les aimants que le Gd-DTPA, qui est un agent de contraste IRM approuvé par la FDA pour une utilisation chez l'homme. Par conséquent, lorsqu'un champ magnétique est appliqué, l'hydrate de sel se déplace vers les aimants, déplacer les cellules vers une zone prédéterminée d'intensité de champ magnétique minimale. Cela amorce la formation d'un amas de cellules 3-D.

En utilisant cette méthode, l'équipe a imprimé des tumeurs cancéreuses en 3D en six heures. Des tests ont été effectués pour confirmer que le sel hydraté n'est pas toxique pour les cellules, et ils travaillent maintenant sur des bioencres plus complexes pour imprimer des amas de cellules qui peuvent mieux imiter les tissus humains.

Dans le futur, des tumeurs contenant des cellules cancéreuses pourraient être rapidement créées par impression 3D, et les réponses de ces tumeurs artificielles à des médicaments rapidement testés, avec des dizaines d'expériences menées simultanément. L'impression d'amas de cellules de type humain offre également une voie future pour l'impression 3D de plusieurs tissus et organes.

Leur étude, "Impression 3D magnétique rapide de Structures cellulaires avec des encres cellulaires MCF-7, " a été publié dans le numéro du 4 février de Recherche , une revue partenaire scientifique.

"Nous avons développé une solution d'ingénierie pour surmonter les limitations biologiques actuelles. Elle a le potentiel d'accélérer la technologie d'ingénierie tissulaire et la médecine régénérative, " a déclaré Sarah Mishriki, un doctorat candidat à l'École de génie biomédical et auteur principal. "La capacité de manipuler rapidement des cellules dans un coffre-fort, manière contrôlable et sans contact nous permet de créer les paysages cellulaires et les microarchitectures uniques trouvés dans les tissus humains, sans l'utilisation d'un échafaudage."

"Cette méthode magnétique de production d'amas cellulaires en 3D nous rapproche de la création rapide et économique de modèles plus complexes de tissus biologiques, accélérer la découverte dans les laboratoires universitaires et les solutions technologiques pour l'industrie, " dit Rakesh Sahu, un attaché de recherche.