Les lésions des tissus mous du tractus gastro-intestinal, comme les ulcères ou les hémorragies, ne peuvent actuellement être traitées que par une forme chirurgicale, invasive et pouvant ne pas entraîner de réparation permanente. La bio-impression apparaît comme un traitement efficace qui dépose une « encre » biocompatible – souvent constituée de polymères naturels dérivés d'algues – directement sur le site des lésions tissulaires, créant ainsi un échafaudage pour la croissance de nouvelles cellules. Mais comme les outils chirurgicaux traditionnels, ces types de bio-imprimantes ont tendance à être encombrants et nécessitent une anesthésie.
Dans le même temps, des technologies « sans connexion » sont développées pour effectuer des interventions médicales sans connexion physique à un équipement externe. Par exemple, des « capsules intelligentes » ingérables peuvent être guidées vers des sites d'administration de médicaments à l'aide d'aimants externes. Mais ces dispositifs sont conçus pour voyager à travers des liquides, et leurs mouvements deviennent imprévisibles lorsqu’ils touchent la paroi tissulaire.
La bio-impression, quant à elle, nécessite un contact avec les tissus. Aujourd'hui, une équipe du Laboratoire des technologies de fabrication avancées de la Faculté d'ingénierie de l'EPFL a créé MEDS (Magnetic Endoluminal Deposition System) : la première bio-imprimante ingérable qui peut être guidée vers des sites pathologiques pour imprimer des tissus dans le corps. Récemment publié dans Science avancéela technologie ouvre la porte à une nouvelle modalité d’intervention médicale non invasive.
En combinant les principes de sur place Avec les concepts de libération de médicaments des capsules intelligentes, nous pouvons envisager une nouvelle classe d'appareils : une bio-imprimante de la taille d'une pilule et avalable. »
Vivek Subramanian, responsable du laboratoire
Réparation mini-invasive
MEDS est conçu comme un stylo à bille avec une pointe à ressort qui libère de l'encre – sauf qu'ici, l'appareil est beaucoup plus petit et « l'encre » est un biogel vivant. De la taille d’une pilule, MEDS contient une minuscule chambre de bio-encre et un mécanisme à ressort qui pousse le matériau vers l’extérieur. Sans électronique embarquée, le déclenchement est activé par un faisceau laser externe proche infrarouge qui pénètre en toute sécurité dans les tissus du corps. Au fur et à mesure que la bio-encre émerge, la capsule est dirigée avec précision par un aimant externe monté sur un bras robotique, un peu comme si on guidait un joystick.
Dans leurs expériences, l’équipe de l’EPFL a utilisé sa bio-imprimante pour réparer des ulcères artificiels de différentes tailles sur du tissu gastrique simulé, voire pour sceller une hémorragie simulée. Dans in vivo Lors d'expériences réalisées dans un centre de recherche animale accrédité aux États-Unis, les chercheurs ont également utilisé avec succès leur appareil pour déposer de la bio-encre dans le tractus gastrique des lapins. Dans ces expériences, l'équipe a suivi les mouvements de la capsule à l'aide de la fluoroscopie à rayons X, démontrant le potentiel du dispositif – qui peut être récupéré par voie orale à l'aide d'un guidage magnétique – pour une réparation mini-invasive.
Les chercheurs soulignent qu’en plus de protéger les ulcères des sucs gastriques, la bio-encre elle-même peut être combinée avec des médicaments ou des cellules pour stimuler davantage la réparation des tissus.
« Dans nos expériences contrôlées en laboratoire, notre bio-encre chargée de cellules a conservé son intégrité structurelle pendant plus de 16 jours, ce qui suggère son potentiel en tant que « micro-bioréacteur » capable de libérer des facteurs de croissance et de recruter de nouvelles cellules pour la cicatrisation des plaies », explique Sanjay Manoharan, doctorant.
Il note que même si ces résultats sont encourageants, leur applicabilité in vivo devra être validé dans des études futures. « Dans l'ensemble, nos résultats soutiennent le rôle fondamental du MEDS dans les futures applications de bio-impression. Ensuite, nous prévoyons d'étendre ses capacités aux vaisseaux sanguins et aux tissus de la paroi abdominale (péritoine). »
