Des scientifiques ont rendu possible l’impression 3D d’os directement dans le corps d’un patient

Dr Sara Romanazzo prepares to 3D-print a piece of bone using the COBICS technique. Photo: UNSW | (French: Le Dr Sara Romanazzo se prépare à imprimer en 3D un morceau d'os à l'aide de la technique COBICS. Photo : UNSW)

Jusqu’à présent, la fabrication d’un morceau de matériau ressemblant à un os pour réparer le tissu osseux d’un patient impliquait de se rendre dans un laboratoire pour fabriquer les structures à l’aide de fours à haute température et de produits chimiques toxiques.

Une nouvelle méthode d’impression 3D, qui peut être utilisée à l’intérieur du corps du patient, permet d’espérer un meilleur traitement des traumatismes et des cancers ; en un mot, des maladies et des opérations qui nécessitent des remplacements osseux, réduisant ainsi la douleur et accélérant le temps de récupération.

Appelée COBICS (ceramic omnidirectional bioprinting in cell-suspensions), la méthode est le résultat d’une recherche menée par des scientifiques de l’UNSW Sydney qui ont mis au point une encre à base de céramique qui pourrait permettre aux chirurgiens d’imprimer en 3D des pièces osseuses contenant des cellules vivantes qui pourraient être utilisées pour réparer les tissus osseux endommagés.

En d’autres termes, le mélange d’un matériau céramique imitant la structure osseuse avec les propres cellules du patient dans une “encre” d’impression 3D, pourrait conduire à la création d’un nouveau matériau osseux à l’intérieur du corps. Ce dernier peut remplacer les sections d’os retirées et les os existants peuvent être tricotés avec le nouvel os artificiel.

Il ne s’agit pas de la première tentative d’impression 3D de structures imitant les os. Cependant, selon le Dr Iman Roohani de l’école de chimie de l’UNSW, pour la première fois, un tel matériau peut être créé à température ambiante – avec des cellules vivantes – et sans produits chimiques agressifs ni radiations.

Des cellules vivantes peuvent désormais faire partie de la structure imprimée en 3D.

Les scientifiques ont découvert comment imprimer des structures osseuses à l’aide d’une imprimante 3D et d’un “bain” gélatineux contenant des cellules vivantes. Photo : UNSW

Jusqu’à présent, l’impression 3D d’os impliquait la production de matériaux en laboratoire, exposant les structures à des fours à haute température et à des produits chimiques toxiques.

Cela produit un matériau sec qui est ensuite amené dans un cadre clinique ou dans un laboratoire, où ils le lavent abondamment et y ajoutent des cellules vivantes“, explique le professeur associé Kristopher Kilian, qui a co-développé le nouveau procédé avec Roohani.

Ce qui est cool avec notre technique, c’est qu’on peut simplement l’extruder directement dans un endroit où il y a des cellules, comme une cavité dans l’os d’un patient. Nous pouvons aller directement dans l’os où il y a des cellules, des vaisseaux sanguins et de la graisse, et imprimer une structure semblable à l’os qui contient déjà des cellules vivantes, juste dans cette zone“, poursuit-il.

L’encre tire parti d’un mécanisme de fixation par la nanocristallisation locale de ses composants en milieu aqueux, convertissant l’encre inorganique en nanocristaux d’apatite osseuse mécaniquement imbriqués“, explique le Dr Roohani.

En d’autres termes, elle forme une structure chimiquement similaire aux blocs de construction osseuse. L’encre est formulée de telle sorte que la conversion est rapide, non toxique dans un environnement biologique et qu’elle ne se déclenche que lorsque l’encre est exposée aux fluides corporels, ce qui offre un temps de travail amplement suffisant pour l’utilisateur final, par exemple les chirurgiens.”

Si le nouveau procédé a suscité l’intérêt des chirurgiens et des fabricants de technologies médicales qui y voient un grand potentiel dans un large éventail de domaines médicaux, dont la restauration dentaire, la prochaine étape pour le duo de scientifiques est de réaliser des tests in vivo sur des modèles animaux. L’objectif de ce processus est de découvrir si les cellules vivantes des constructions osseuses continuent à se développer après avoir été implantées dans le tissu osseux existant.

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