Parties fonctionnelles du corps humain construites en utilisant la technique de bioprinture 3d


Parties fonctionnelles du corps humain construites en utilisant la technique de bioprinture 3d

Dans ce qui a été salué une percée dans la médecine régénératrice, les scientifiques ont développé des structures fonctionnelles de l'oreille, des os et des muscles en utilisant la technologie 3D bioprinting.

Les chercheurs ont utilisé une nouvelle technique d'impression 3D pour construire une oreille humaine fonctionnelle.

Crédit d'image: Wake Forest Baptist Medical Center

L'équipe de recherche, du Wake Forest Baptist Medical Center à Winston-Salem, en Pennsylvanie, affirme que leur nouvelle technologie - appelée système intégré d'impression par les tissus et les organes (ITOP) - et les créations qui en résultent marquent «une avance importante» dans la croissance des tissus de remplacement et Organes pour transplantation de patients.

L'auteur principal de l'étude, le Dr Anthony Atala, directeur de l'Institut Wake Forest pour la médecine régénératrice (WFIRM), et ses collègues, expliquent comment ils ont créé les parties du corps imprimées 3D dans le journal Biotechnologie de la nature .

Au cours des dernières années, l'impression en 3D a émergé comme une stratégie prometteuse pour la croissance de tissus et d'organes complexes qui peuvent reproduire ceux du corps humain.

Cependant, le Dr Atala et ses collègues notent que les imprimantes 3D actuelles sont incapables de produire des tissus humains et des organes suffisamment résistants pour être transplantés dans le corps ou qui peuvent survivre suite à une transplantation.

L'équipe estime que leur technologie ITOP, cependant, pourrait aider à résoudre de tels problèmes.

L'oreille fonctionnelle, l'os et le muscle créés avec l'ITOP

Les chercheurs ont passé les 10 dernières années à développer le système ITOP.

La technologie d'impression 3D combine un matériau biodégradable, en matière plastique et un gel à base d'eau optimisé. Le plastique forme la forme de la structure 3D, tandis que le gel contient des cellules tissulaires et les encourage à grandir.

Les impressions en 3D sont également constituées de micro-canaux, qui servent d'éponge à absorber les nutriments du corps et l'oxygène après la transplantation. Cela aide les structures à survivre lorsqu'elles développent un système de vaisseaux sanguins dont elles ont besoin pour fonctionner dans le corps humain.

Cette image montre le système ITOP en imprimant un fragment d'os de la mâchoire.

Crédit d'image: Wake Forest Baptist Medical Center

Dans leur étude, le Dr Atala et ses collègues ont utilisé le système ITOP pour construire des structures d'oreille humaine de taille bébé - environ 1,5 po - et les ont implantées sous la peau de souris.

Dans les 2 mois qui suivent la transplantation, les structures de l'oreille - dont la forme étaient bien entretenues - avaient formé un tissu de cartilage et un système de vaisseaux sanguins.

À titre de comparaison, la recherche précédente a montré qu'une structure tissulaire imprimée en 3D sans système de vaisseau sanguin préexistant devait être inférieure à 200 microns (0,007 po) afin de survivre dans le corps humain.

"Nos résultats indiquent que la combinaison de bio-encre que nous avons utilisée, associée aux micro-canaux, offre le bon environnement pour maintenir les cellules en vie et pour soutenir la croissance des cellules et des tissus", explique le Dr. Atala.

Les chercheurs ont également utilisé le système ITOP et les cellules souches humaines pour créer des fragments d'os de la mâchoire, dont les notes de l'équipe étaient la taille et la forme requises pour la reconstruction faciale humaine. Cinq mois après avoir été implanté chez des rats, les fragments d'os ont formé des vaisseaux sanguins.

En outre, les chercheurs ont imprimé des tissus musculaires et l'ont implanté chez des rats. Le tissu a formé des vaisseaux sanguins et a déclenché la formation de nerf en seulement 2 semaines, et ses caractéristiques structurelles ont été maintenues.

La technologie ouvre la porte à la régénération personnalisée des tissus

En plus de sa capacité à soutenir la croissance cellulaire et à maintenir les structures tissulaires en vie, l'équipe affirme que le système ITOP a un autre avantage: il peut utiliser l'information à partir de la tomodensitométrie (CT) et de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) pour créer des structures individuelles Chaque patient.

Parler à nouvelles de la BBC , Le docteur Atala utilise l'exemple d'un patient qui a un segment manquant dans son os de la mâchoire.

"Nous allions faire passer le patient, faire l'imagerie et ensuite nous prenions les données d'imagerie et le transférerons à travers notre logiciel pour conduire l'imprimante pour créer un morceau d'os de la mâchoire qui s'adapterait précisément au patient", explique-t-il.

Commentant les implications possibles de leurs résultats, le Dr Atala ajoute:

Ce nouvel imprimé de tissu et d'organe est un progrès important dans notre volonté de fabriquer des tissus de remplacement pour les patients. Il peut fabriquer des tissus stables à l'échelle humaine de toute forme.

Avec un développement ultérieur, cette technologie pourrait être utilisée pour imprimer des tissus vivants et des structures organiques pour une implantation chirurgicale ".

Les résultats de l'équipe s'appuient sur ceux d'une autre étude qu'ils ont menée en 2014, dans laquelle ils ont créé des vagines cultivées en laboratoire à l'aide de cellules musculaires lisses et de cellules épithéliales vaginales, qui ont été transplantées avec succès chez quatre femelles.

Le Dr Atala et ses collègues ont noté à l'époque, cependant, qu'une telle technique peut s'avérer difficile pour les organes complexes tels que le foie et les reins. Mais l'équipe affirme que leur dernière technologie montre que l'utilisation de l'impression en 3D pour créer des tissus plus complexes est réalisable.

"Dans cette étude, nous avons imprimé une large gamme de forces tissulaires - des muscles comme un tissu mou au cartilage et à l'os, car un tissu dur présentant toute une gamme de forces tissulaires est possible", a déclaré le Dr Atala nouvelles de la BBC "L'espoir est de continuer à travailler sur ces technologies pour cibler d'autres tissus humains aussi."

Plus tôt ce mois-ci, Medical-Diag.com A rapporté une étude qui révèle comment une structure osseuse 3D-imprimée permet la régénération du tissu naturel.

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