Une réduction de 30 à 40 % dans le nombre de cycles d’implantation généralement nécessaires pour tomber enceinte, épargnant ainsi aux patientes une souffrance émotionnelle et financière.
Pour les médias et dans la perception du public, la plupart des moments de stress d’une fécondation in vitro (FIV) concernent les parents. Mais les embryons doivent également subir une période stressante. Pour les garder en sécurité et en bonne santé, il faut les exposer à des conditions qui changent constamment pendant la phase de pré-implantation. Non seulement cela provoque un stress important, mais cela augmente également le risque d’échec, rendant nécessaire la répétition des cycles de FIV.
Pour résoudre ce problème, UpNano GmbH, une société autrichienne de micro-impression 3D, et Fertilis Pty Ltd, spécialiste de la FIV basé en Australie, ont travaillé ensemble sur une solution qui pourrait améliorer le processus de FIV. En s’appuyant sur UpFlow, un matériau photopolymérisant développé par UpNano GmbH, il est possible de permettre l’impression 3D rapide et précise de micro-environnements pour un nouveau type de culture cellulaire dynamique.
Pour réduire le stress de l’embryon et augmenter les taux de réussite de la FIV, Fertilis a développé et breveté un environnement unique pour la phase de vie critique entre la fécondation et l’implantation de l’embryon. L’environnement serait mieux contrôlé et moins variable pour les embryons avant l’implantation. Selon UpNano, la culture cellulaire dynamique de ce micro-environnement imprimé en 3D peut imiter le corps humain de plus près que les autres produits actuellement sur le marché. Elle permet de réduire de 30 à 40 % le nombre de cycles d’implantation généralement nécessaires pour tomber enceinte, épargnant ainsi aux patientes une souffrance émotionnelle et financière.
Le micro-dispositif imprimé en 3D présente des caractéristiques de 0,05 mm de diamètre et permet de surveiller et de contrôler avec précision le processus de culture de l’ovule fécondé, ce qui évite aux praticiens de la FIV de déplacer les cellules entre les boîtes de Pétri.
Et ce sont précisément ces caractéristiques minuscules – des canaux d’un diamètre inférieur à celui d’un cheveu humain – qui se sont révélées difficiles à produire, notamment avec des matériaux et des imprimantes d’autres fabricants.
Denise Hirner, directrice de l’exploitation et cofondatrice d’UpNano, explique l’avantage du dernier ajout de la société à son portefeuille de matériaux : « UpFlow offre une viscosité inférieure à celle de tout autre matériau 2PP présentant une biocompatibilité comparable. Cela permet un traitement post-production bien supérieur, notamment le rinçage des canaux très fins afin d’éliminer le matériau non polymérisé et d’assurer la reproductibilité des éléments structurels. »
UpNano a obtenu ce résultat en choisissant des résines de base spécifiques pour le matériau UpFlow, qui maintiennent la viscosité du matériau à un faible niveau jusqu’à ce qu’une exposition finale aux UV durcisse le matériau et le rende prêt à l’emploi. Parmi les autres avantages du matériau, citons une grande transparence optique – qui le rend idéal pour les inspections microscopiques des embryons incubés – et une très faible autofluorescence.
Fertilis utilise UpFlow avec une imprimante NanoOne récemment livrée à l’Australian National Fabrication Facility (ANFF) de l’Université d’Australie du Sud. Cette imprimante améliore non seulement la qualité du micro-dispositif imprimé en 3D pour l’incubation des embryons, mais aussi la vitesse de production, comme l’explique Marty Guavin, CEO de Fertilis : « Auparavant, l’impression 3D de nos dispositifs microfluidiques prenait une quinzaine de jours. Maintenant, 4h seulement. Il s’agit d’une accélération exceptionnelle du processus de production. Et, mieux encore, l’utilisation d’UpFlow permet d’obtenir un produit de meilleure qualité qu’auparavant. »
Mais l’amélioration du processus de production ne s’arrête pas là. L’utilisation d’une imprimante NanoOne permet également de tirer pleinement parti de sa technologie de résolution adaptative. Celle-ci permet de moduler la largeur de focalisation du faisceau laser pendant l’impression. Ainsi, il est possible d’imprimer des éléments plus ou moins grands en une seule fois, ce qui augmente le temps de production et la qualité. Denise Hirner prolonge : « Le dispositif microfluidique de Fertilis comporte des canaux minuscules ainsi que des structures plus grandes pour connecter le dispositif aux tubes nécessaires au processus d’incubation. Grâce à sa capacité d’impression à différentes échelles – du nanomètre au centimètre – la NanoOne peut imprimer tout cela en un seul cycle de production. » Cela améliore considérablement l’étanchéité des connecteurs aux tubes et réduit le risque de fuites.
Ensemble, les dispositifs microfluidiques fabriqués à l’aide de UpFlow sur une imprimante NanoOne protègent l’embryon et permettent de changer automatiquement le milieu nutritif qui l’entoure. On obtient ainsi l’environnement de croissance le plus optimisé jamais développé pour la FIV.
Marty Guavin ajoute : « Notre dispositif permet de réaliser la fécondation, la culture de l’embryon et la cryoconservation de l’embryon dans une seule structure – plus besoin de déplacer les embryons à la main. Cela, en fait, augmente considérablement le taux de réussite et réduit le temps, les coûts et le stress pour les parents.«
Pour UpNano, le développement d’UpFlow démontre une fois de plus l’énorme potentiel de l’impression 3D 2PP pour la recherche cellulaire et médicale. UpNano l’a également démontré en introduisant X Hydrobio INX© U200, une résine qui permet d’intégrer des cellules vivantes directement à partir d’une plaque de culture dans des structures imprimées en 3D très précises pour des applications biologiques.
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