Nous avons vu des bio-imprimantes portables utilisées pour attirer de nouvelles cellules sur les os et imprimer la peau pour aider à guérir les plaies, et maintenant quelques chercheurs de l’Université Tsinghua de Chine ont développé un robot de bio-impression qui peut traiter les ulcères d’estomac à partir du corps lui-même. Le professeur Tao Xu et l’étudiant au doctorat Wenxiang Zhao ont travaillé ensemble pour créer un robot prototype suffisamment petit pour être inséré par voie endoscopique dans l’abdomen d’un patient pour traitement. Ils ont publié un article sur leurs travaux intitulé «Technique préliminaire pour in situ in vivo bio-impression: une nouvelle plateforme de microbioprinting pour in situ in vivo bio-impression sur un site de plaie gastrique, « i Biofabrication journal.

Si elles ne sont pas traitées, les plaies ouvertes sur la paroi de l’estomac d’une personne peuvent devenir très graves et même nécessiter une intervention chirurgicale.

Les lésions de la paroi gastrique sont l’une des maladies les plus courantes du tube digestif, et env. 12% de la population mondiale en souffre à des degrés divers, selon une étude du Lancet [13]. Des études récentes ont montré que la principale cause de lésions courantes de la paroi gastrique est H. pylori à l’intérieur du tube digestif affaibli les effets protecteurs des muqueuses. Et les méthodes de traitement habituelles comprennent la médecine conservatrice et les traitements chirurgicaux », ont écrit le professeur Xu et Zhao dans leur article.

«À l’heure actuelle, peu de recherches ont été effectuées sur l’utilisation des techniques de bio-impression pour réparer les tissus gastriques, mais c’est un domaine qui mérite d’être exploré. Pour effectuer une bio-impression in situ in vivo, la première étape consiste à développer un microbioprinter accessible que nous pouvons poursuivre avec des recherches ultérieures sur la création de tissus avec des bioactivités. Cet article est la première étape de la recherche d’une nouvelle approche visant à réparer les tissus par in situ in vivo bio-impression. « 

Schéma de la bio-impression in situ in vivo pendant le traitement des lésions de la paroi gastrique.

Ensemble, ils ont créé une plate-forme de microbiographie suffisamment petite pour être installée sur un endoscope, et comme elle peut en fait être pliée dans une version plus fine d’elle-même tout en étant insérée puis ouverte une fois à l’intérieur, la plate-forme est capable d’atteindre le lieu spécifique à compléter in situ Impression 3D pour traiter la plaie.

Ils ont expliqué dans leur article que «la projection de la zone de travail de la plate-forme devrait être plus grande que la section transversale de la plate-forme» afin qu’elle puisse avoir autant d’espace de travail que possible tout en restant dans le plus petit espace possible. Par conséquent, les chercheurs ont choisi un robot Delta, ce qui signifie que sa tête est constituée d’une plate-forme mobile et d’une base fixe et rigide et entourée de trois bras ou chaînes cinématiques qui se déplacent indépendamment les uns des autres.

Chaque chaîne cinématique est composée d’un bras d’entraînement et d’un bras passif reliés par une charnière sphérique. Ce dernier consiste en un parallélogramme en boucle fermée pour maintenir la plate-forme mobile en mouvement horizontal », ont-ils expliqué. Cependant, une charnière sphérique est trop difficile à manipuler dans une telle micro-plateforme, nous avons donc utilisé des techniques PC-MEMS pour créer deux pivots perpendiculaires constitués de deux couches rigides et d’une couche flexible avec des axes de rotation décalés pour remplacer la charnière sphérique d’origine. dans les chaînes cinématiques. « 

Fabrication de la plateforme de bio-impression. (A) Robot Delta en état normal. (B) Robot Delta en état de pliage. (C), (D) Fabrication d’une plateforme de bio-impression à base solide. (E) Stratification de la chaîne cinématique en utilisant des techniques PC-MEMS. (F) Chaîne cinématique. (G) Plate-forme mobile avec chaînes cinématiques.

Une fois que la plate-forme s’est repliée pour entrer dans le corps, ses trois bras guident alors un tube qui extrude deux types différents de bioink hydrogel en deux couches séparées pour construire un échafaudage couvrant l’ulcère gastrique. Un bioink contient des cellules épithéliales gastriques humaines et l’autre des cellules musculaires lisses gastriques humaines.

Pour tester dans quelle mesure la plate-forme accomplit la tâche de bio-impression, le professeur Xu et Zhao ont décidé qu’il était nécessaire « d’effectuer les trajectoires de base nécessaires dans l’échafaudage tissulaire » et ont développé un modèle de ventre pour leurs expériences. Ils ont utilisé le logiciel Materialise Mimics pour reconstruire les données CT pour un abdomen humain et la technologie de stéréolithographie pour imprimer le modèle en résine transparente avec un tube incurvé qui imiterait un endoscope. La paire a attaché sa plate-forme de bio-impression au tube et y a installé une aiguille de calibre 23, qui a été connectée à une seringue via un tube en polytétrafluoroéthylène (PTFE) pour réduire le frottement pendant le processus d’extrusion réel.

Matériel d’expérimentation de bio-impression. (B) Le processus de in situ in vivo bio-impression. (C) Les échafaudages de tissus imprimés à 2 couches constitués de cellules GES-1 et HGSMC avant réticulation. (Barre d’échelle: 1 cm). (D, E) L’échafaudage imprimé à 8 couches avec des propriétés mécaniques favorables.

«Nous avons testé le système de deux manières. Premièrement, avec un modèle biologique d’un estomac humain et un endoscope pour imiter les éléments d’insertion et de décharge dans le processus. Deuxièmement, nous avons effectué un test de bio-impression dans une boîte de culture cellulaire pour tester l’efficacité du dispositif pour la bio-impression de cellules viables et la réparation des plaies », a expliqué Zhao.

« Une culture cellulaire de 10 jours a montré que les cellules imprimées restaient à une viabilité élevée et une prolifération stable, indiquant une bonne fonction biologique des cellules dans des échafaudages de tissus imprimés. »

La structure à deux couches était stable avec des fibres lisses, et l’échafaudage à huit couches avait des contours nets et une fidélité de forme élevée, tout en étant suffisamment petit pour être ramassé à l’aide d’une pince à épiler. Bien que leur expérience ait été couronnée de succès, le professeur Zu a déclaré qu’ils devaient encore affiner le système, par exemple en rendant la plate-forme d’impression 3D du robot encore plus petite et en améliorant davantage les bio-liens.

«L’endoscope correspondant et d’autres pièces telles que le système de détection seront également conçus et intégrés pour la fabrication in situ in vivo la bio-impression est une réalité », ont-ils conclu.

Gros plan du robot prototype dans un modèle imprimé en 3D d’un ventre humain.

(Source: Nouvel Atlas / Images: Université Tsinghua)



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