Aux États-Unis, plus de 100 000 personnes ont actuellement besoin d’une greffe d’organe. La demande d’organes, comme les cœurs, les reins et le foie, dépasse de loin l’offre disponible et les gens attendent parfois des années avant de recevoir un organe donné. Environ 6 000 Américains meurent chaque année en attendant.
L’ingénierie tissulaire visant à créer des organes et des tissus cultivés en laboratoire vise à combler l’écart entre la disponibilité des organes et la demande de greffes. Mais l’un des grands défis de l’ingénierie tissulaire consiste à créer des réseaux de vaisseaux sanguins dans des organes artificiels qui fonctionnent comme des réseaux naturels, depuis les minuscules capillaires jusqu’aux plus grosses artères. Les conceptions traditionnelles de vaisseaux sanguins artificiels n’imitent souvent pas la conception naturelle nécessaire au bon fonctionnement du corps.
Cependant, de nouvelles recherches montrent la possibilité d’utiliser l’impression 3D sur glace pour aider à créer des structures qui ressemblent aux vaisseaux sanguins du corps. Feimo Yang, étudiant diplômé dans les laboratoires de Philip LeDuc et Burak Ozdoganlar de l’Université Carnegie Mellon, présente ses recherches au 68e réunion annuelle de la Société de biophysiquequi s’est tenue du 10 au 14 février 2024 à Philadelphie, en Pennsylvanie.
L’impression 3D sur glace consiste généralement à ajouter un jet d’eau sur une surface très froide. « Ce qui différencie notre méthode des autres types d’impression 3D, c’est qu’au lieu de laisser l’eau geler complètement pendant l’impression, nous la laissons maintenir une phase liquide sur le dessus. Ce processus continu, que nous appelons forme libre, nous aide pour obtenir une structure très lisse. Nous n’avons pas l’effet de superposition typique de la plupart des impressions 3D », a expliqué Yang.
Ils ont également utilisé de l’eau lourde, une forme d’eau dans laquelle les atomes d’hydrogène sont remplacés par du deutérium, ce qui confère à l’eau un point de congélation plus élevé et contribue à créer une structure lisse.
Ces modèles de glace imprimés en 3D sont ensuite intégrés dans un matériau gélatine, GelMA. Lorsqu’elle est exposée à la lumière UV, la gélatine durcit et la glace fond, laissant derrière elle des canaux de vaisseaux sanguins réalistes.
Les chercheurs ont démontré avec succès qu’ils pouvaient introduire des cellules endothéliales, comme celles des vaisseaux sanguins, dans les vaisseaux sanguins fabriqués. Les cellules ont survécu sur la gélatine jusqu’à deux semaines. (À l’avenir, ils ont l’intention de cultiver ces cellules pendant une durée plus longue.)
En plus de leur utilisation potentielle pour la transplantation d’organes, Yang souligne que les vaisseaux sanguins imprimés en 3D pourraient être utilisés pour tester les effets des médicaments sur les vaisseaux sanguins. Ils pourraient également être recouverts des propres cellules d’un patient pour voir comment les cellules réagissent à un traitement médicamenteux avant de l’administrer au patient.
Cette approche innovante pourrait constituer une avancée significative dans la création de réseaux de vaisseaux sanguins complexes et réalistes destinés à être utilisés en ingénierie tissulaire.