FRESH fait passer la bio-impression au niveau supérieur
La technologie, qui est commercialisée par l’intermédiaire d’une entreprise dérivée de Carnegie Mellon appelée FluidForm, ouvre la voie à la fabrication d’organes artificiels complets.
Les chercheurs font des pas en avant pour faire avancer une approche de la bio-impression 3D qui, selon les scientifiques, pourrait un jour faciliter la fabrication d’organes humains entiers.
Des scientifiques de l’Université Carnegie Mellon (CMU) ont développé l’approche de bio-impression 3D Freeform Reversible Embedding of Suspended Hydrogels (FRESH) pour résoudre un problème clé avec la façon dont la plupart des bio-impressions avaient été effectuées auparavant, ont-ils déclaré.
L’équipe a également formé une société dérivée de CMU appelée FluidForm pour faire progresser la plate-forme, en développant une version commerciale du matériel de support FRESH appelé LifeSupport qui est déjà vendu par les principaux fabricants de bio-imprimantes tels que Allevi et Cellink.
Avant FRESH, la plupart des bio-impressions étaient réalisées à l’aide d’une solution de matériau biologique ou d’encre biologique chargée dans une extrudeuse à pompe à seringue, puis déposée couche par couche pour construire l’objet 3D. Cependant, cette méthode a entraîné une perte de fidélité matérielle, rendant irréaliste la fabrication de tissus et d’organes fonctionnels de taille adulte pour la transplantation de cette manière.
FRESH résout ce problème en imprimant dans un bain de support à contrainte de rendement qui maintient les bioencres en place jusqu’à ce qu’elles soient durcies, a déclaré Adam W. Feinberg, professeur de biomatériaux régénératifs et de thérapie à la CMU et l’un des créateurs de FRESH. Nouvelles de conception.
« Le bain de support maintient les matériaux mous et délicats en place pendant l’impression, ce qui nous permet d’imprimer avec la résolution la plus élevée et la plus grande taille (volume) d’une technologie de bioimpression », a-t-il déclaré. « Nous avons récemment montré que vous pouvez imprimer aussi gros que des organes adultes à grande échelle. »
Nouvelle approche
Plus précisément, FRESH fonctionne en imprimant en 3D à l’intérieur d’un gel de support qui peut être fondu une fois l’impression terminée », a expliqué Feinberg à Nouvelles de conception. « Le gel de support permet à des matériaux incroyablement doux d’être imprimés en 3D avec facilité et de les maintenir dans l’espace 3D jusqu’à ce que l’impression soit terminée », nous a-t-il déclaré.
FRESH prend en charge une libération d’impression non destructive en chauffant l’encre à 37 degrés Celsius pour faire fondre doucement le bain de support à la température du corps, a déclaré Feinberg. « Tout est fait dans la plage de température étroite requise pour que les cellules vivantes restent viables », a-t-il déclaré. Nouvelles de conception.
De plus, en imprimant dans un bain de support, les chercheurs impriment dans un environnement chimique contrôlé, a déclaré Feinberg Nouvelles de conception. Cela permet de contrôler la chimie de réticulation pour une large gamme de bioencres, rendant la plate-forme flexible, a-t-il déclaré.
« Avec FRESH, nous pouvons imprimer une large gamme de types de cellules et de matériaux biologiques, y compris le collagène et d’autres protéines de la matrice extracellulaire qui constituent la plupart des tissus du corps humain », a déclaré Feinberg.
Un article récemment publié par Feinberg et ses collègues dans AIP Bio-ingénierie décrit comment FRESH peut être utilisé pour la biofabrication avancée de tissus, tels que des organes complets utilisant des biomatériaux vivants.
Un article séparé publié dans la revue Science en 2019 a expliqué comment FRESH a été utilisé pour développer une valve cardiaque biologique pour l’administration par cathéter et un ventricule humain miniature comme outil pour remplacer les modèles animaux. L’application pourrait accélérer la vitesse et réduire le coût du développement pharmaceutique et aider à identifier de nouveaux candidats médicaments pour traiter les maladies cardiovasculaires.
Connexion Open Source
Feinberg et son équipe ont également pris des mesures pour partager leur technologie et s’assurer qu’un maximum de scientifiques peuvent utiliser FRESH en publiant les modifications qu’ils apportent au système de bioimpression qu’ils utilisent en open source, nous a-t-il dit.
Feinberg a déclaré qu’il était inspiré pour le faire car lorsqu’il a démarré son laboratoire de recherche en 2010, l’obtention d’une bio-imprimante était si coûteuse que le laboratoire a acheté une première MakerBot open source et l’a modifiée en une bio-imprimante 3D.
« Cela a incroyablement bien fonctionné et au cours des six dernières années, nous avons continué à affiner la conception et à améliorer les performances du système », a-t-il déclaré.
L’équipe organise également un atelier unique en son genre à la CMU où les chercheurs viennent, construisent leur propre bio-impression 3D open source, puis la ramènent chez eux dans leurs propres laboratoires, nous a dit Feinberg.
« Nous sommes de grands partisans du matériel et des logiciels open source dans nos recherches », a-t-il déclaré.
Plus d’informations sur l’aspect open source de FRESH peuvent être trouvées en ligne, a déclaré Feinberg.
