Développer une technologie pour bioimprimer rapidement et efficacement des tissus humains à grande échelle est l’objectif d’un nouveau projet dirigé par des chercheurs de Penn State. Une fois pleinement développée, la technologie sera la première à permettre la fabrication de tissus natifs évolutifs tels que les os, les trachées et les organes.
L’Institut national d’imagerie et d’ingénierie biomédicales de l’Institut national de la santé a accordé plus de 2 millions de dollars pour soutenir le projet, dirigé par Ibrahim T. Ozbolat, professeur de sciences de l’ingénieur et de mécanique, d’ingénierie biomédicale et de neurochirurgie à Penn State.
Il s’agira d’une plate-forme technologique pouvant être utilisée à des fins multiples. Il pourrait être utilisé pour l’implantation, l’insertion de tissus directement dans le corps, ou il peut bioimprimer des organes modèles pour la recherche comme le développement de médicaments et la modélisation de maladies. L’utilisation ultime est pour les applications de soins de santé, mais elle peut couvrir un large éventail de fonctions. »
Ibrahim T. Ozbolat , professeur de sciences de l’ingénieur et de mécanique, de génie biomédical et de neurochirurgie à Penn State
Le laboratoire d’Ozbolat a passé des années à développer un processus pour bioimprimer des agrégats cellulaires comme des sphéroïdes, des amas tridimensionnels de cellules qui imitent la biologie des tissus et des tumeurs. En 2019, l’équipe de recherche a reçu un financement de la NSF pour explorer les principes fondamentaux de la technique. Maintenant, l’équipe utilisera le financement du NIH pour intensifier le processus et bioimprimer rapidement des sphéroïdes dans les modèles souhaités pour la fabrication de tissus avec des densités cellulaires similaires à ce que l’on trouve dans la nature.
« Cette technologie, une fois pleinement développée, peut être appliquée à la fabrication d’une variété de tissus humains », a déclaré le co-chercheur principal Elias Rizk, professeur de neurochirurgie au Penn State College of Medicine. « Cela pourrait être du tissu cardiaque ou du tissu pulmonaire. Cela pourrait être de la peau ou même de l’os, qui est un tissu. Cette technologie pourrait réparer l’os de manière rapide, même dans des endroits sensibles comme le crâne. »
Le projet est le résultat d’une collaboration interdisciplinaire entre des ingénieurs de Penn State et des médecins du Penn State College of Medicine. L’équipe comprend des experts en bioimpression, en développement d’instruments, en biomatériaux, en chirurgie craniofaciale et en ingénierie des tissus osseux et pulmonaires.
Selon les chercheurs, la technologie, que l’équipe a intitulée « bio-impression de sphéroïdes à haut débit (HTS) », aura la capacité de bio-imprimer plusieurs sphéroïdes dans une gamme de tailles à la fois. Une fois développé, il aura une grande précision dans les trois dimensions et fonctionnera à une vitesse sans précédent. La technologie sera suffisamment polyvalente pour pouvoir imprimer des structures complexes sur la surface de substrats de gel à des fins de recherche ou sans échafaudage pour la fabrication évolutive de tissus.
« Nous imprimons déjà ces » briques « de tissu avec le débit le plus élevé de la littérature », a déclaré Ozbolat. « C’est la partie la plus importante et la plus unique de cette technologie. C’est vraiment incroyable. Si nous pouvons le faire rapidement, à grande échelle, cela pourrait changer fondamentalement le domaine de la médecine. »
