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Les organes artificiels peuvent enfin obtenir un approvisionnement en sang
Dans ce qui peut être une percée critique pour la création d'organes artificiels, les chercheurs de Harvard disent avoir créé des tissus entrelacés avec des vaisseaux sanguins.
Couches vivantes : Des chercheurs de Harvard démontrent leur méthode de création de constructions tissulaires vascularisées en imprimant des encres chargées de cellules selon un motif en zigzag en couches.
À l'aide d'une imprimante 3D à quatre têtes sur mesure et d'une encre qui disparaît, le scientifique des matériaux Jennifer Lewis et son équipe a créé un patch de tissu contenant des cellules de la peau et un matériau structurel biologique entrelacé avec des structures semblables à des vaisseaux sanguins. Rapporté par l'équipe de Matériaux avancés , le tissu est le premier produit par impression 3D à inclure des vaisseaux sanguins potentiellement fonctionnels intégrés parmi plusieurs types de cellules à motifs.
Ces dernières années, les chercheurs ont fait des progrès impressionnants dans la construction de tissus et de structures semblables à des organes en laboratoire. Des tissus artificiels minces, comme une trachée cultivée à partir des propres cellules d'un patient, sont déjà utilisés pour traiter les patients (voir Fabrication d'organes). Dans d'autres exemples plus préliminaires, les scientifiques ont montré que des conditions de culture spécifiques peuvent pousser les cellules souches à se développer en structures auto-organisées ressemblant à un cerveau en développement, un morceau de foie ou une partie d'un œil (voir Des chercheurs cultivent des tissus cérébraux humains 3-D , Un foie rudimentaire est cultivé à partir de cellules souches et de globes oculaires en croissance ). Mais quel que soit le mode de construction, tous les projets de régénération se sont heurtés au même mur en essayant de construire des tissus plus épais et plus complexes : un manque de vaisseaux sanguins.
Le groupe de Lewis a résolu le problème en créant des structures creuses en forme de tube dans un maillage de cellules imprimées à l'aide d'une encre qui se liquéfie en refroidissant. Le tissu est construit par l'imprimante 3D en couches. Une encre à base de gélatine agit comme une matrice extracellulaire, le mélange structurel de protéines et d'autres molécules biologiques qui entoure les cellules du corps. Deux autres encres contenaient le matériau de gélatine et des cellules de peau de souris ou humaines. Toutes ces encres sont suffisamment visqueuses pour conserver leur structure après avoir été déposées par l'imprimeur.
Une troisième encre au comportement contre-intuitif a aidé l'équipe à créer les tubes creux. Cette encre a une consistance de type Jell-O à température ambiante, mais une fois refroidie, elle se liquéfie. L'équipe a imprimé des traces de cette encre parmi d'autres. Après avoir refroidi le morceau de tissu imprimé, les chercheurs ont appliqué un léger vide pour éliminer l'encre spéciale, laissant des canaux vides dans la structure. Ensuite, les cellules qui tapissent normalement les vaisseaux sanguins du corps peuvent être infusées dans les canaux.
Construire de véritables tissus ou organes de remplacement pour les patients est un objectif lointain, mais l'équipe évalue déjà. Nous pensons que c'est une étape très fondamentale, et nous pensons que cela va être essentiel pour l'impression ou la régénération d'organes, déclare Lewis, membre du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l'Université Harvard.
Les plus petits canaux imprimés avaient un diamètre d'environ 75 micromètres, ce qui est beaucoup plus grand que les minuscules capillaires qui échangent des nutriments et des déchets dans tout le corps. L'espoir est que la méthode d'impression 3D définira l'architecture globale des vaisseaux sanguins dans les tissus artificiels, puis que des vaisseaux sanguins plus petits se développeront avec le reste du tissu. Nous considérons cela comme une méthode pour imprimer les plus gros vaisseaux ; alors nous voulons exploiter la biologie pour faire le reste du travail, dit Lewis.