Les tissus bio-imprimés en 4D peuvent être contrôlés pour transformer leur forme
La nouvelle bio-encre comprend des microgels en forme de flocons et des cellules vivantes qui peuvent produire des tissus ressemblant à du cartilage et d’autres constructions vivantes complexes.
Les chercheurs ont développé de nouveaux biomatériaux qui peuvent être manipulés pour se transformer en différentes formes, une réalisation de bio-impression 4D qui représente également une avancée dans l’ingénierie tissulaire.
Les ingénieurs de l’Université de l’Illinois à Chicago (UIC) ont créé les matériaux à l’aide d’une nouvelle bio-encre chargée de cellules qu’ils ont développée et qui peut bio-imprimer des objets 4D et d’autres constructions. L’impression 4D va au-delà de l’impression 3D en ce sens que les objets fabriqués peuvent être programmés pour se déplacer ou changer de forme de manière autonome.
Alors que l’impression 3D de matériaux biologiques a parcouru un long chemin, la fabrication de matériaux 4D vivants est encore plus prometteuse pour la création de solutions biocompatibles pour traiter et résoudre des conditions médicales réelles.
Les chercheurs ont développé des bio-constructions bio-imprimées riches en cellules montrant des transformations de forme 4D complexes et contrôlées.
Pour que cela soit possible, les scientifiques ont cherché à créer des bio-encres qui permettent l’impression de cellules vivantes avec une préparation facile, une composition définie et des propriétés physiques contrôlées, ont déclaré les chercheurs. La bio-encre développée par l’équipe vérifie toutes ces cases, a déclaré Aixiang Ding, l’associé de recherche postdoctoral à l’UIC.
« Il s’agit du premier système qui répond aux exigences élevées des constructions 4D de bio-impression : charger des cellules vivantes dans des bio-encres, permettre l’impression de grandes structures complexes, déclencher la transformation de la forme dans des conditions physiologiques, soutenir la viabilité cellulaire à long terme et faciliter les fonctions cellulaires souhaitées telles que que la régénération des tissus », a-t-il déclaré.
Soutenir l’évolution des tissus
La bio-encre développée par l’équipe est composée de microgels et de cellules vivantes en forme de flocons étroitement emballés, et peut fabriquer des bio-constructions qui peuvent changer de forme dans certaines conditions physiologiques.
« Ce système de bio-encre offre la possibilité d’imprimer des bio-constructions capables de réaliser des changements architecturaux plus sophistiqués au fil du temps qu’il n’était possible auparavant », a déclaré le directeur de recherche Eben Alsberg, professeur nommé dans les départements de génie biomédical, de génie mécanique et industriel. , la pharmacologie et la médecine régénérative, et l’orthopédie.
Certaines de ces constructions comprennent des tissus ressemblant à du cartilage 4D, ainsi que d’autres tissus qui, en raison de leur capacité à changer de forme, peuvent potentiellement également se développer et changer lorsqu’ils sont utilisés comme implants dans le corps, a-t-il déclaré.
« Ces structures riches en cellules avec un morphing de forme préprogrammable et contrôlable promettent de mieux imiter les processus de développement naturels du corps et pourraient aider les scientifiques à mener des études plus précises sur la morphogenèse des tissus et à réaliser de plus grands progrès en ingénierie tissulaire », a déclaré Alsberg.
Les chercheurs produisent également des transformations complexes et multiples de formes 3D à 3D dans des bioconstructions qui ont été fabriquées en une seule impression.
Propriétés spécifiques, utilisations potentielles
Il existe un certain nombre de propriétés des bio-encres et du système d’impression 4D qui semblent prometteuses pour soutenir la fabrication de tissus vivants qui peuvent être viables pour une utilisation à long terme.
Les bio-encres ont ce qu’on appelle des propriétés de fluidification par cisaillement et d’auto-guérison rapide, permettant une impression fluide par extrusion avec une haute résolution et une haute fidélité sans bain de support.
De plus, une fois stabilisées par réticulation à base de lumière, les bio-constructions imprimées restent intactes tout en se pliant, en se tordant ou en subissant un certain nombre de déformations multiples.
« Avec ce système, des tissus ressemblant à du cartilage avec des formes complexes qui évoluent avec le temps pourraient être bio-conçus », a déclaré Alsberg.
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Matériaux avancés.
L’équipe prévoit de continuer à développer le système pour créer la viabilité des applications cliniques de l’ingénierie tissulaire, ont déclaré les chercheurs. En fin de compte, ils espèrent utiliser la plate-forme et d’autres comme pour imprimer en 4D des tissus et même des organes de donneurs pour répondre à la demande actuelle de tels biomatériaux en médecine.
