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Des chercheurs conçoivent une méthode d’impression 3D rapide pour les organes humains



Utilisation d’hydrogels dans un nouveau processus de stéréolithographie pour la fabrication de tissus viables pour les greffes et autres applications biomédicales.

Le Saint Graal de la bioimpression 3D est de pouvoir un jour fabriquer des organes et des tissus humains de taille normale pour remplacer la réalité dans les cas de greffes et d’autres applications biomédicales.

Les chercheurs de l’Université de Buffalo ont franchi une étape importante non seulement pour réaliser cet effort, mais pour le faire rapidement. Une équipe de chercheurs y a développé une technologie d’impression 3D qui a démontré l’impression rapide d’organes et de membres grandeur nature, comme une main humaine, en moins de 20 minutes.

L’équipe, codirigée par Ruogang Zhao, professeur agrégé de génie biomédical, et Chi Zhou, professeur agrégé d’ingénierie industrielle et des systèmes, a créé une méthode d’impression 3D basée sur la stéréolithographie qui utilise des hydrogels pour produire rapidement des organes. Les hydrogels sont des matériaux composés principalement d’eau qui sont déjà utilisés pour produire des lentilles de contact et des couches ainsi que dans d’autres applications.

« Notre méthode permet l’impression rapide de modèles d’hydrogel de la taille d’un centimètre » qui « réduit considérablement la déformation des pièces et les blessures cellulaires causées par l’exposition prolongée aux contraintes environnementales que vous voyez couramment dans les méthodes d’impression 3D conventionnelles », a déclaré Zhou dans un communiqué de presse.

Comment ça fonctionne

Cette méthode est appelée impression stéréolithographique rapide à l’hydrogel (FLOAT), qui permet la création d’un modèle d’hydrogel solide multi-échelle de la taille d’un centimètre en quelques minutes. L’idée est que cette technologie peut être utilisée pour produire des échantillons de tissus et des organes réalistes selon les besoins, ce qui apporterait une solution à la pénurie d’organes disponibles pour ceux qui ont besoin de greffes, ont déclaré les chercheurs.

Alors que l’impression de « modèles d’hydrogel chargés de cellules de grande taille est très prometteuse pour la réparation des tissus et la transplantation d’organes, leur fabrication à l’aide de la bio-impression 3D est limitée par la vitesse d’impression lente qui peut affecter la qualité des pièces et l’activité biologique des cellules encapsulées ». les chercheurs ont rédigé un résumé pour un article sur les travaux publiés dans la revue Matériaux de santé avancés.

Les chercheurs ont développé la méthode en contrôlant avec précision les conditions de photopolymérisation du processus pour créer un écoulement à faible aspiration, force et vitesse élevée d’un prépolymère d’hydrogel. « Cela prend en charge le réapprovisionnement continu de la solution de prépolymère sous la partie de durcissement et la croissance continue de la partie », ont-ils écrit.

En contrôlant le processus d’impression de cette manière, FLOAT peut produire des pièces sans les contraintes et déformations habituelles que d’autres méthodes d’impression 3D peuvent produire, en particulier dans les scénarios de fabrication rapide, a déclaré Zhao.

« La technologie que nous avons développée est 10 à 50 fois plus rapide que la norme de l’industrie, et elle fonctionne avec de grandes tailles d’échantillons qui étaient très difficiles à atteindre auparavant », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse.

De plus, le processus peut être utilisé pour imprimer des cellules vivantes intégrées dans des réseaux vasculaires ou sanguins, une technologie naissante qui devrait faire partie intégrante de la production de tissus et d’organes humains imprimés en 3D. Ces réseaux font partie de l’infrastructure conjonctive qui permet à ces organes fabriqués de fonctionner comme la vraie chose, ont déclaré les chercheurs.

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Les chercheurs ont créé une méthode de bioimpression 3D rapide appelée impression stéréolithographique rapide par hydrogel (FLOAT) qui a le potentiel de fabriquer des organes pour une transplantation humaine. Sur la photo, un modèle de foie humain imprimé en 3D qui comprend un réseau vasculaire créé par le processus.

L’équipe a publié une vidéo qui montre comment fonctionne leur méthode de bio-impression rapide FLOAT. Ils ont également déposé un brevet provisoire de la technologie et formé une start-up, Float3D, pour la commercialiser.

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