Révolutionner la bio-impression avec l'extrusion intégrée

Santé -EmVP surmonte le défi de reproduire les structures complexes et les modèles de cellules à la fois à l'échelle micro et macro.

Les scientifiques ont introduit une technique révolutionnaire appelée Embedded Extrusion-Volumetric Printing (EmVP). Cette technique surmonte les défis de la bio-impression et crée des modèles physiologiquement pertinents. En tant que preuve de concept, EmVP a été appliqué pour créer des modèles de communication intercellulaire inspirés de la biologie synthétique. L'équipe de recherche a publié ses découvertes dans Advanced Materials.

La technique EmVP combine la bio-impression par extrusion et la bio-impression volumétrique ultra-rapide sans couche, permettant l'agencement spatial de plusieurs encres ou types de cellules. Cette méthode innovante résout la limitation de la reproduction précise des structures complexes et des modèles de cellules à la fois à l'échelle micro et macro, ce qui a entravé la création de modèles qui ressemblent étroitement aux conditions physiologiques.

Développé par une équipe internationale de chercheurs principalement de l'Université d'Utrecht, EmVP a le potentiel de révolutionner la bio-impression et ses applications dans la recherche médicale et d'autres industries. La technique a été appliquée avec succès pour créer des modèles complexes de communication intercellulaire inspirés de la biologie synthétique, offrant de nouvelles voies pour produire des greffes régénératives, développer des systèmes vivants modifiés et faire progresser des modèles de maladies (métaboliques).

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Une application spécifique de la technique EmVP est le développement d'un modèle in vitro d'un réseau de neurones, comme le démontre la thèse de Dieuwke De Vos, l'un des chercheurs impliqués dans EmVP. De Vos et son équipe ont utilisé la bioimpression par extrusion en suspension pour établir un modèle in vitro 3D d'un réseau neuronal pour étudier la maladie de Parkinson, une maladie qui affecte un nombre croissant de personnes dans le monde et provoque un dysfonctionnement des cellules du système nerveux central, entraînant des tremblements, de la raideur, des problèmes d'équilibre et de la rigidité.

Les modèles traditionnels d'étude de la maladie de Parkinson comprennent des modèles 2D simplifiés et des modèles animaux, qui ont tous deux des limitations dans la réplication de la maladie humaine. La technique EmVP permet l'impression de tissu cérébral humain 3D pour étudier la maladie de Parkinson, fournissant une représentation plus précise du tissu affecté et offrant de nouvelles opportunités pour les tests de médicaments et les applications de médecine personnalisée.

Pour développer la technique EmVP, l'équipe de recherche a créé des microgels sensibles à la lumière à utiliser comme biorésines (µResins) pour la bioimpression volumétrique à base de lumière. Ces µResins fournissent un environnement microporeux pour la localisation et l'auto-organisation des cellules, améliorant la différenciation de plusieurs cellules souches/progénitrices, y compris les cellules vasculaires, mésenchymateuses et neurales.

En ajustant les propriétés mécaniques et optiques des microparticules à base de gélatine, les chercheurs ont pu les utiliser comme bain support pour l'impression par extrusion en suspension. Ce processus consiste à imprimer des bio-encres contenant des cellules vivantes dans un bain de support, ce qui empêche l'effondrement de la structure imprimée et maintient les positions des cellules. La technique EmVP permet la création rapide de fonctionnalités haute résolution contenant plusieurs encres et types de cellules, offrant des avantages par rapport aux méthodes de bioimpression conventionnelles.

L'introduction de la technique Embedded Extrusion-Volumetric Printing (EmVP) marque une avancée significative dans la technologie de bio-impression, permettant la création de structures 3D complexes avec plusieurs encres et types de cellules. Ses applications potentielles dans la production de greffons régénératifs à fonctionnalité biologique et le développement de systèmes vivants modifiés et de modèles de maladies (métaboliques) ouvrent de nouvelles possibilités pour la recherche médicale et l'industrie de la bio-impression dans son ensemble.

Alors que EmVP continue d'être raffiné et appliqué à divers domaines de recherche, son impact sur l'étude de maladies comme la maladie de Parkinson et le développement de la médecine personnalisée devrait croître. La capacité de la technique à créer des modèles physiologiquement pertinents peut conduire à des percées importantes dans la compréhension et le traitement de diverses conditions médicales, améliorant finalement les résultats pour les patients et la qualité de vie.