La bio-impression volumétrique combinée au typage des électrolytes fondus pour créer des vaisseaux sanguins fonctionnels

Dans ce projet, la bio-impression volumétrique a été combinée avec succès pour la première fois avec l’électro-écriture par fusion. Cela combine la vitesse de l’impression volumétrique, son adéquation aux cellules et la résistance structurelle nécessaire pour créer des vaisseaux sanguins fonctionnels. L’étude, menée par le laboratoire de biofabrication du Centre de médecine régénérative d’Utrecht (RMCU), est publiée aujourd’hui dans Advanced Materials.

L’impression volumétrique est une technologie mise au point par le laboratoire de biofabrication du RMCU en 2019 pour la bioimpression. C’est une technique rapide qui permet aux cellules de survivre au processus d’impression. Cependant, comme ce type d’impression est effectué dans des gels respectueux des cellules, les impressions résultantes ne sont pas très saines sur le plan structurel. C’est un problème pour les vaisseaux sanguins, qui doivent pouvoir résister à des pressions élevées et à des flexions. Pour cette raison, la combinaison de la bioimpression volumétrique et de l’électrofusion a été poursuivie.

L’électroécriture par fusion est un type d’impression 3D haute résolution qui fonctionne en dirigeant des filaments étroits de plastique fondu (biodégradable). Il est capable de produire des échafaudages complexes qui sont mécaniquement solides et capables de supporter la force. L’inconvénient ici est qu’il ne peut pas être imprimé avec des cellules directement là-bas, en raison des températures élevées. Par conséquent, la bio-impression volumétrique a été utilisée ici pour ancrer des gels chargés de cellules sur des échafaudages.

Comment combiner écriture électrique et impression volumétrique

Le processus commence par la création d’un échafaudage tubulaire à l’aide de l’écriture par électrode fondue. Ensuite, il est immergé dans un flacon de photogel et placé dans la bio-imprimante volumétrique. En principe, le laser de l’imprimante pourrait sélectivement solidifier le gel sur, sur et/ou autour de l’échafaudage.

Pour que cela soit parfait, nous avons dû placer l’échafaudage exactement au milieu du ballon. Tout écart par rapport au centre signifie que l’impression volumétrique sera hors service. Mais nous avons pu le centrer parfaitement en imprimant l’échafaudage sur un mandrin que nous avons fixé au flacon. »

Gabriël Großbacher, premier auteur

Dans cette étude, Größbacher et ses collègues ont testé différentes épaisseurs d’échafaudage, ce qui a donné des tubes plus ou moins résistants. Enfin, ils ont également testé différents emplacements des gels bio-imprimés. Ils peuvent être placés soit sur le côté intérieur de l’échafaudage, soit à l’intérieur de l’échafaudage lui-même, soit à l’extérieur. En utilisant deux cellules souches différentes, l’équipe a pu imprimer des preuves du vaisseau sanguin sous-jacent avec deux couches de cellules souches, des cellules épithéliales ensemencées au centre pour couvrir la lumière du vaisseau.

Des tubes aux vaisseaux fonctionnels

La conception pourrait également permettre des ouvertures sur le côté de l’impression, permettant de contrôler la perméabilité du récipient pour remplir sa fonction. Enfin, les chercheurs ont également créé des structures plus complexes telles que des vaisseaux bifurqués, et même des vaisseaux avec des valves veineuses fonctionnelles pour maintenir un flux unidirectionnel.

Größbacher : « C’était une preuve de l’étude de base. Ce dont nous avons besoin maintenant, c’est de remplacer les cellules souches par des cellules fonctionnelles qui font partie d’un véritable vaisseau sanguin. Cela signifie ajouter des cellules musculaires et du tissu fibreux autour des cellules épithéliales. Notre objectif maintenant est d’imprimer un vaisseau sanguin fonctionnel. »