Scientifiques développent une imprimante 3d qui produit du cartilage artificiel
Les auteurs ont expliqué qu'ils ont réalisé une percée majeure dans l'impression des tissus 3D. Avec leur système, le cartilage est "imprimé".
L'imprimante a été utilisée pour fabriquer des constructions de cartilage qui pourraient éventuellement être implantées dans des zones spécifiques de patients blessés, comme les articulations, pour aider à repousser le cartilage.
Ils ont créé un hybride d'imprimante qui est une combinaison de deux techniques de fabrication peu coûteuses:
- Une machine à électrospin
- Une imprimante à jet d'encre
Leur matériel est plus résistant et plus difficile que d'autres types de cartilages artificiels
Les scientifiques ont déclaré qu'en combinant ces deux systèmes, ils ont pu construire une structure en matériaux synthétiques et naturels. Alors que les matériaux de gel naturels fournissent un environnement dans lequel les cellules peuvent pousser, la matière synthétique assure la solidité de la construction.
Cette imprimante hybride a été adaptée pour imprimer le cartilage. Les scientifiques espèrent que ce type de cartilage fabriqué pourrait éventuellement être implanté chez des patients blessés. Photo de l'Institut de Physique (publié dans la revue Biofabrication).
Ils ont réussi à produire, dans ce système hybride, des constructions de cartilage beaucoup plus mécaniquement stables par rapport à celles qu'une imprimante à jet d'encre pourrait produire en utilisant uniquement du matériau en gel.Ils ont également constaté que les constructs maintenaient leurs caractéristiques fonctionnelles dans le laboratoire et dans un système de la vie réelle.
La machine à électrospin utilise un courant électrique pour générer des fibres extrêmement fines à partir d'une solution de polymère. L'électrospinning permet de contrôler facilement la composition des polymères, en produisant des structures poreuses qui encouragent les cellules à incorporer dans le tissu environnant.
Co-auteur, James Yoo, M.D., Ph.D., a déclaré:
"Il s'agit d'une étude de la preuve de concept et illustre qu'une combinaison de matériaux et de méthodes de fabrication génère des constructions implantables durables. D'autres méthodes de fabrication, telles que les systèmes robotiques, sont en cours de développement pour améliorer encore la production de tissus implantables".
Des tapis flexibles, en polymère synthétique électrospun, ont été combinés avec une solution de cellules de cartilage d'une oreille de lapin. Les tapis ont été combinés couche par couche avec les cellules du cartilage qui ont été déposées à l'aide d'une imprimante à jet d'encre traditionnelle. Les tapis étaient de 0,4 mm d'épaisseur, avec une diagonale de 10 cm.
Ils ont mesuré leur force en les chargant avec des poids différents. Une semaine plus tard, ils ont testé pour savoir si les cellules du cartilage étaient encore en vie.
Test des constructions dans un système de vie réelle
Les scientifiques ont inséré les constructions chez la souris pendant deux, quatre et huit semaines pour déterminer dans quelle mesure elles se sont déroulées dans un système de la vie réelle. Dans les huit semaines suivant l'implantation, les constructions ont développé les structures et les propriétés qui se retrouvent généralement dans le cartilage élastique, ce qui démontre leur potentiel d'utilisation chez les humains blessés.Les constructions de cartilage pourraient éventuellement être appliquées cliniquement à l'aide d'un plan d'une IRM d'un genou, par exemple, à partir duquel une construction correspondante pourrait être créée. "Une sélection soigneuse du matériau d'échafaudage pour la construction de chaque patient permettrait à l'implant de résister à des forces mécaniques Tout en encourageant le nouveau cartilage à organiser et à combler le défaut ", ont-ils ajouté.
Cartilage d'ingénierie à partir de cellules souches pluripotentes
Les chercheurs de Duke Medicine ont réussi à fabriquer des cartilages à partir de cellules souches pluripotentes induites, cultivées et triées pour être utilisées dans la réparation de tissus de patients atteints d'arthrose ou de blessures.Ils ont signalé leurs résultats sur le Actes de l'Académie nationale des sciences . Les scientifiques ont ajouté que les iPSC (cellules souches pluripotentes induites) pourraient éventuellement être utilisés efficacement pour les patients atteints de lésions ou de défauts spécifiques du tissu cartilagineux.
Co-auteur, Farshid Guilak, Ph.D., a déclaré:
«Cette technique de création de cellules souches pluripotentes induites - une réalisation honorée du prix Nobel de médecine de Shimya Yamanaka de l'Université de Kyoto de cette année - est une façon de prendre des cellules souches adultes et de les convertir afin qu'elles possèdent les propriétés des cellules souches embryonnaires».
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