The LMIS4 @ ArtLab

Infinity Room 2

Exposition du 14 septembre 2019 au 26 janvier 2020

 

Le prochain challenge de l’impression 3D est l’impression de tissus vivants qui permettrait par exemple de mettre au point de nouvelles thérapies en matière de médecine régénérative. Pour arriver à imprimer des tissus vivants à l’aide d’imprimantes 3D, il faut toutefois résoudre de nombreux problèmes tels qu’imprimer différents types de cellules en même temps, mettre chaque cellule à la bonne place dans le tissu qu’on imprime, obtenir une densité de cellules importante lors de l’impression, mélanger les cellules qu’on imprime avec des solutions adaptées à leur croissance sans les endommager. L’utilisation de cellules en impression 3D est difficile car les cellules vivantes sont fragiles, de plus, on dispose en général d’un nombre limité de cellules et on doit éviter de les perdre lors de l’impression.

Jusqu’à présent différents groupes de recherche ont montré qu’il est possible d’imprimer des cellules vivantes, mais les densités cellulaires imprimées étaient très éloignées de celles des tissus biologiques, et les tissus obtenus étaient exagérément simples, loin de la grande complexité de l’organisation cellulaire qu’on trouve dans les organes.

Micro-canaux et filtre permettant la concentration de cellules vivantes pour l’impression 3D

Une façon nouvelle d’aborder les problèmes liés à l’impression 3D de tissus biologiques passe par l’amélioration des têtes d’impression utilisées dans les imprimantes 3D en y implémentant des systèmes miniaturisés permettant de manipuler les cellules et les fluides. De tels systèmes microfluidiques ont été développés depuis une quinzaine d’années pour faire des laboratoires sur puces (Lab on a Chip), et dans ce contexte, différentes fonctions de base ont été développées, telles que des micro-mélangeurs, des valves, des dispositifs permettant de détecter et de manipuler des billes et des cellules. En insérant de tels laboratoires sur puces directement dans les têtes d’impression 3D, on peut donc ajouter de nouvelles fonctions permettant de manipuler les cellules et les fluides dans les imprimantes 3D et résoudre un certain nombre de problèmes en rapport avec l’impression de tissus vivants.

Concentration de cellules dans une tête d’impression 3D utilisant un dispositif microfluidique

Pour fabriquer une tête d’impression 3D implémentant des fonctions de manipulation de fluides et de cellules, les techniques classiques de microfabrication ont été utilisées. Elles permettent la fabrication de canaux et d’électrodes dont les dimensions sont similaires à celles des cellules sur des substrats en silicium ou en verre et sont proches des techniques qui permettent de fabriquer des puces microélectroniques. Ces techniques demandent de travailler dans des salles blanches qui sont des endroits où l’air est filtré pour qu’il ne contienne plus de poussières.

La tête d’impression 3D en photo sur cette page implémente diverses fonctions permettant la manipulation de cellules : Elle contient des micro-canaux permettant le transport des cellules, un filtre permettant de retirer une partie du fluide contenant les cellules pour les concentrer et un mélangeur statique pour les encapsuler dans un hydrogel permettant leur développement, juste avant qu’elles soient déposées à l’endroit choisi, par impression 3D. L’utilisation simultanée de plusieurs têtes d’impression de ce type dans la même machine permet également d’imprimer plusieurs sortes de cellules en même temps, selon les besoins.