Coup de cœur pour une technique toute fraiche

Pittsburg, le samedi 5 décembre 2020 – L’impression en 3D occupe une place grandissante  dans la préparation d’interventions chirurgicales complexes. Un nombre croissant d’équipes ont en effet recours à cette technique pour pouvoir disposer, à partir des données d’imagerie, de modèles en trois dimensions permettant une élaboration du protocole opératoire plus précise et mieux adaptée aux spécificités anatomiques du patient. Face aux demandes de plus en plus pointues des équipes chirurgicales, les ingénieurs spécialisés dans l’impression en 3D développent des techniques qui permettent d’obtenir des résultats de plus en plus proches de la réalité, notamment en ce qui concerne la texture des tissus.

Un cœur en alginate

L’équipe d’Adam Feinberg, professeur d’ingénierie biomédicale (université Carnegie Mellon) a ainsi mis au point une technique baptisée Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH, intégration réversible libre d’hydrogels en suspension). L’objectif de cette nouvelle méthode est d’obtenir des polymères souples imprimés en 3D. Adam Feinberg et son équipe ont utilisé de l’alginate (un matériau mou dérivé d’algues marines). L’impression consiste ainsi à injecter une bio-encre (grâce à une aiguille) dans un bain d’hydrogel mou, pour façonner l’objet. La démarche d’impression est expliquée par le chercheur : « Imaginez que vous imprimez à l’intérieur d’un gel coiffant et pensez aux petites bulles suspendues dans le flacon : le gel leur fournit un support suffisant pour flotter indéfiniment, ou du moins jusqu’à ce que vous sortiez le gel du flacon. Dans notre cas, la gélatine vient offrir suffisamment de support à l’aiguille de l’imprimante 3D pour s’y glisser. Tout ce que vous extrudez peut alors rester en place ». Une fois l’opération terminée, il suffit de chauffer la couche gélatineuse d’hydrogel pour pouvoir détacher la structure imprimée.

De la préparation interventionnelle et au-delà

En appliquant cette technique et en relevant les nombreux défis auxquels il était confronté, Adam Feinberg est parvenu à mettre au point un cœur bio-imprimé en 3D grandeur nature, dont l’élasticité et la texture sont très proches de l’organe réel, ce qui accroît considérablement l’intérêt de son utilisation. « En utilisant les données IRM d'un cœur humain et le collagène bioprint 3D, nous avons pu reproduire avec précision la structure anatomique spécifique du patient et les cellules cardiaques humaines », détaille Adam Feinberg. Publiés dans la revue ACS Biomaterials Science and Engineering, les travaux de cette équipe américaine sont allés plus loin. Une artère coronaire a également été mise au point avec la même technique. De telles réussites font espérer à Adam Feinberg et à ses collaborateurs que dans l’avenir la bio-impression pourrait dépasser le seul champ de la préparation interventionnelle et de la simulation d’organe pour apporter des réponses aux problèmes de disponibilités des greffons. « Ce que nous avons montré, c'est que nous pouvons imprimer des éléments du cœur à partir de cellules et de collagène pour obtenir des structures qui fonctionnent vraiment, comme une valve cardiaque ou un petit ventricule battant », explique en effet le chercheur sur le site de la Carnegie Mellon.

Aurélie Haroche

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