Voici quelques possibilités actuelles en matière de Bioimpression.

L'Oreille

En 2013, une équipe de l'Université de Princeton a pu fabriquer un pavillon d'oreille. Ils ont créé un moule dans lequel ils ont placé un mélange contenant du collagène et des cellules vivantes qui a ensuite permis le développement de cartilage humain. Ils y ont intégré une puce électronique pour capter les ondes. Cette oreille, encore au stade de prototype, peut même capter les fréquences non perçues par l'oreille humaine normale.

– Fabrication :

Pour fabriquer des oreilles toutes neuves, les bio-ingénieurs de l’université de Cornell (États-Unis) ont suivi plusieurs étapes.

Première étape : ils ont commencé par réaliser un scan 3D d’une oreille d’enfant pour modéliser par informatique un moule de cet organe, qui a ensuite été imprimé en 3D.

Deuxième étape : les chercheurs ont rempli le récipient d’un gel à haute densité, constitué de 250 millions de cellules bovines et de collagène collecté de queues de rats. 

Troisième étape : après 15 minutes de pose, l’oreille synthétique est démoulée et incubée dans une culture de cellules. Ces dernières vont former un cartilage qui viendra se greffer à l’artifice pour remplacer le collagène.

– Utilisation :

Un enfant sur 12 500 naît avec une malformation de l’oreille externe, caractérisée par une perte de l’ouïe. Les greffes de ces oreilles fabriquées à partir de cellules seraient moins rejetées que les implants synthétiques. 

Des reins biodégradables

- Fabrication :

Première étape de la création d’un rein : Cultiver des cellules rénales à partir de cellules souches prélevées par biopsie.

Deuxième étape : Une bio-imprimante 3D dépose, couche après couche, à la manière du système FDM, ces cellules rénales pour construire une structure de rein biodégradable.

Troisième étape : Le produit fini est incubé.

Dernière étape : Après la greffe sur le patient, des tissus fonctionnels vont se développer autour de la structure pour fusionner avec elle.

– Utilisation :

La France comptait, en 2012, 13 300 patients en attente d’une greffe de rein, selon l’Agence de la biomédecine. Les chercheurs envisagent de générer des reins bio-imprimés « personnalisés ». Chaque patient se verra créer un rein à partir de ses propres cellules. Et ainsi, chacun bénéficiera d’un nouvel organe biocompatible.

Des vaisseaux sanguins à base de sucre

– Fabrication :

Les chercheurs de l’université de Pennsylvanie et du MIT se sont lancé un défi : créer des vaisseaux sanguins .

Dans un premier temps, la structure des vaisseaux est conçue grâce à une imprimante 3D, qui imprime un réseau de filaments en sucre.

Ces derniers sont ensuite enrobés d’une substance moléculaire dérivée du maïs et d’un gel à base de tissus cellulaires. Une fois l’enrobage solidifié, la préparation est rincée à l’eau. Le sucre se dissout et l’enrobage de tissus cellulaires se transforme en coquille vide prête à accueillir du sang.

– Utilisation :

Des vaisseaux sanguins solides pompent davantage de nutriments, ce qui permet de nourrir les cellules aux alentours. Et de garder les tissus cellulaires en bonne santé. L’implantation de vaisseaux sanguins tous neufs, ou de tout un système vasculaire, permettrait de régénérer des organes défaillants.

La peau

Des chercheurs ont déjà développé de la peau en utilisant les systèmes de bioimpression par jet d'encre et par laser. Ces processus sont capables de fabriquer des tissus in vitro, c'est-à-dire en laboratoire, dans des conditions artificielles.

D'autres équipes tentent d'aller plus loin en développant des techniques qui permettront d'imprimer directement des cellules sur ou dans le corps humain, c'est-à-dire in situ.

– Fabrication :

Les scientifiques du Wake Forest Institute For Regenerative Medecine ont innové : une bioimprimante scanne et cartographie la blessure du patient, où la peau a besoin d'être reconstruite.

Première étape : Une « cartouche » de l’imprimante éjecte une enzyme, une autre projette simultanément un mélange de cellules, de collagène et protéines de plasma sanguin.

Deuxième étape : La réaction de ces éléments permet au sang de coaguler presque instantanément.

Troisième étape : L’imprimante finit ensuite de déposer une couche de fibroblastes, des cellules qui maintiennent et assouplissent les tissus, et d’autres cellules dermiques.

– Utilisation :

Le Wake Forest Institute For Regenerative Medecine espère « imprimer » directement de la peau sur la blessure, sans avoir à en prélever sur d’autres parties du corps. À terme, les chercheurs veulent construire une imprimante portable qui soignerait les soldats en mission.

Des os

– Fabrication :

Première étape : Une imprimante 3D crée la structure osseuse à partir d’une poudre de céramique, sachant que les os humains sont eux-mêmes constitués à 70% de molécules de céramique.

Deuxième étape : Un « jet d’encre » couvre l’armature d’une couche de liant en plastique.

Troisième étape : L’ensemble est mis au four à 1 250 degrés, pendant 120 minutes, puis placé en culture avec des cellules d’os humains.

– Utilisation :

Chaque année des millions de personnes accidentées souffrent de fractures complexes, difficiles à réparer. Avec cette nouvelle technique les médecins imprimeront des greffons épousant parfaitement chaque fracture.