Une bioprinter portable ne pèse que 997 grammes.Des chercheurs de l'Université de Toronto ont développé une bio-imprimante 3D qui peut imprimer des bandes de biomatériau pour guérir les plaies profondes de la peau. L'appareil portable tient dans votre main et pèse 997 grammes. Il peut imprimer un patch cutané de 2 cm de large en quelques minutes.
Des essais de la bio-imprimante 3D ont été effectués sur des animaux de grande et de petite taille: pour cela, une plaie de 20x40 mm a été découpée sur la peau d'un animal, un substrat d'agarose a été réalisé, après quoi une couche de biomatériau imprimé a été appliquée.
Matériel et méthodesLa figure ci-dessus montre un diagramme montrant le processus de bio-impression. Les cellules sont mises en suspension dans une solution d'hydrogel. Ensuite, ils sont remplis d'une (ou, si nécessaire, de plusieurs) seringues. Une autre seringue contient une solution qui forme des réticulations (représentée en bleu sur la figure a). Cette solution dans des conditions modérées (c'est-à-dire au pH naturel et à la température corporelle) favorise la conversion de la solution de biopolymère en gel.
Après avoir installé les seringues remplies dans une bio-imprimante manuelle, la bio-encre est appliquée en tant que matériau biologique ou couche de tissu sur un gobelet de culture ou directement sur la surface de la plaie. Par exemple, la bioencre contenant des
fibroblastes humains peut être répartie uniformément dans la couche dermique avec une épaisseur de 0,1 à 0,6 mm. Les
kératinocytes contenant de
la bio-encre peuvent être appliqués en bandes parallèles séparées par des bandes acellulaires, ce qui ressemble à une greffe de peau épithéliale à mailles.
Cartouche microfluidiqueLa partie principale de l'instrument est une cartouche microfluidique en polymère translucide. Il a été créé sur une imprimante 3D. La cartouche assure une distribution latérale uniforme d'au moins deux solutions dans des réseaux de microcanaux situés dans des plans séparés. La cartouche a des ouvertures de 8, 14 et 20 mm de large.
Préparation du substrat d'agaroseUne solution d'agarose à 2% dans de l'eau désionisée est préparée par chauffage par rayonnement micro-ondes. La solution est refroidie à 60 ° C avant d'être versée sur des boîtes de Pétri stériles, ce qui conduit à la formation d'une couche de gel de 3 mm d'épaisseur. Le gel durcit en 30 minutes à température ambiante.
Préparation de l'encre bio
Les chercheurs ont préparé de la bio-encre avec trois composés différents.
1. Pour les formations de collagène d'alginate: l'alginate de sodium a été dissous dans une solution de
DMEM et 20 mmol / L
HEPES et filtré à l'aide d'un microfiltre à seringue de 0,1 μm. Le collagène de type 1 a été équilibré à pH 7 avec 1 g / mol de NaOH dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS). Les deux solutions mères ont été mélangées pour obtenir une concentration de 5 mg / ml de collagène de type 1 et 2% d'alginate. La solution a été conservée sur de la glace avant utilisation.
2. Bio-encre pour la couche dermique: du fibrinogène à 5% a été dissous à 37 ° C dans du PBS sous agitation modérée pendant 2 heures. De l'acide hyaluronique à 1% a été dissous dans du PBS. Les solutions ont été mélangées dans un rapport 1: 1, puis filtrées. Une solution de collagène de type 1 a été équilibrée avec NaOH à pH 7 et mélangée avec une solution filtrée de fibrine / acide hyaluronique pour obtenir une concentration de 1,25% de fibrinogène, 0,25% d'acide hyaluronique et 0,25% de collagène. La solution a été conservée sur de la glace avant utilisation.
3. Bio-encre pour la couche épidermique: préparée avec une concentration totale de 2,5% de fibrinogène et 0,25% d'acide hyaluronique.
Avant et après l'application d'encre (figure f)L'équipe de développement de l'appareil espère qu'un jour, son appareil sera utilisé en milieu clinique pour améliorer le traitement des brûlures et autres lésions cutanées sévères.
Le texte intégral de l'ouvrage est disponible ici .Un appareil similaire a été créé par des scientifiques coréens en 2017. C'était une bio-imprimante 3D qui
imprimait un biomatériau , qui ressemblait fortement à la peau humaine dans sa composition, mais le coût d'un tel matériau était 50 fois moins cher que celui des analogues. La peau a été créée à base de collagène et de polyprolactone et a mûri pendant deux semaines.
Et des scientifiques australiens ont créé un
bio-stylo imprimé en 3D qui peut imprimer le tissu cartilagineux directement sur les zones endommagées du corps: os, tendons ou muscles. Le biomatériau a été créé à partir d'hydrogel et de cellules souches. La composition a été traitée avec un rayonnement ultraviolet.
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