Image : bioinformant

Dans la liste des exemples de traitements de médecine régénérative que les médecins explorent pour faire repousser, réparer ou remplacer des cellules, organes ou tissus endommagés ou malades, on entend surtout parler d’injections de cellules souches, de plasma riche en plaquettes (PRP), de prolothérapie et de techniques de régénération du cartilage.

Une équipe de recherche de la KU Leuven vient de nous faire découvrir qu’il serait possible de faire repousser des dents à partir de la racine; au moins, ils se sont rapprochés de cette possibilité et l’impression 3D est un outil clé dans leur processus.

Toute la recherche est partie d’un constat : les affections dentaires telles que les caries, les traumatismes et les anomalies du développement affectent fréquemment les dents permanentes en développement, entraînant la perte de tissus, voire de dents entières. Les racines des dents immatures atteintes de nécrose pulpaire ne se développent pas et leur fonction est compromise à long terme en raison de l’arrêt de la formation de la dentine.

Pour résoudre ce problème, l’ingénierie tissulaire dentaire est considérée comme une solution pour la réparation/régénération du complexe dentine-pulpe, et éventuellement le remplacement de la dent par la fabrication de racines dentaires issues de la bio-ingénierie.

Étant donné qu’ils fournissent des structures 3D temporaires pour soutenir la fixation, la migration, la prolifération et la différenciation guidée des cellules, les échafaudages restent un élément central de toute solution d’ingénierie tissulaire, à condition qu’ils soient biocompatibles et qu’ils imitent la matrice extracellulaire (MEC). Ils doivent également présenter une porosité interconnectée et, étant donné qu’ils sont fabriqués sur mesure, leurs propriétés mécaniques doivent permettre une manipulation chirurgicale, être biodégradables et favoriser un comportement cellulaire approprié pour le patient.

Dans ce cas précis, le rapport explique que les chercheurs « se sont concentrés sur la fabrication et la caractérisation d’échafaudages personnalisés à base de chitosane provenant de différentes sources et de réticulants pour l’ingénierie tissulaire des racines dentaires. Les échafaudages en chitosan ont été préparés par lyophilisation en émulsion à l’aide de moules imprimés en 3D. Bien qu’à ce stade, des moules de géométries de base aient été appliqués, on peut facilement apprécier comment des moules spécifiques au patient/à la dent et, par la suite, également des échafaudages peuvent être fabriqués sur la base de l’imagerie par tomographie à faisceau conique (CBCT) à faible dose (EzEldeen et al., 2017) et insérés, par exemple, dans les canaux larges des dents immatures ou des défauts osseux pour la délivrance de molécules bioactives ou de cellules souches. »

Le processus de fabrication de l’échafaudage. Image : KU Leuven.

Combiner la CAO et l’impression 3D pour la fabrication d’échafaudages en chitosane

Le chitosan provient en partie de l’exosquelette de crustacés comme les crabes et les crevettes, de champignons ou d’insectes. L’expérimentation a nécessité deux types de chitosan : le chitosan d’origine animale et le chitosan fongique.

L’utilisation de chitosane d’origine fongique a été étudiée pour ses propriétés souhaitables de réduction du risque de réaction allergique, de faible poids moléculaire et de propriétés antimicrobiennes améliorées. 

Les chercheurs ont utilisé de la poudre de gélatine comme polymère supplémentaire, et de la génipine et du 3-glycidyloxypropyl triméthoxysilane (GPTMS) comme agents de réticulation.

Les échafaudages à base de chitosane ont été obtenus par une technique de lyophilisation en émulsion qui a nécessité la conception de moules de taille appropriée à l’aide d’un logiciel de CAO. Une imprimante 3D polyjet a ensuite imprimé en 3D le fichier CAO. Après leur préparation, les solutions de polymère ont été distribuées dans les moules avant d’être immédiatement placées dans de la glace sèche pour une congélation directionnelle afin d’obtenir une structure de pores orientée radialement.

Images SEM montrant la microstructure des échafaudages. Image via KU Leuven.

Les moules ont ensuite été lyophilisés pendant 24 heures et démoulés pour obtenir les échafaudages finaux. Bien que des moules de base aient été imprimés cette fois-ci, l’impression 3D permet de concevoir et de produire des moules spécifiques aux patients et aux dents, et donc des échafaudages.

Les travaux futurs viseront à mieux comprendre le comportement des cellules souches et des cellules immunitaires en réponse aux échafaudages afin d’optimiser leur application dans l’ingénierie tissulaire dento-alvéolaire. L’ensemble du rapport a été publié dans l’eCM Journal.

Il y a seulement quatre ans, la société de conseil IDTechEX prévoyait que le marché de la médecine régénérative atteindrait 1,8 milliard de dollars en 2027. Entre-temps, plusieurs entreprises ont investi dans le domaine, soit en acquérant des startups, soit en développant des bio-imprimantes 3D qui pourraient donner vie à des cas d’utilisation tangibles dans le domaine. Pour l’instant, la plupart des applications biologiques que nous couvrons dans la médecine régénérative sont encore au niveau de la recherche. Il faudra certainement encore un peu de temps avant de les voir sur un vrai patient, et quand ce sera le cas, nous saurons comment tout a commencé.

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