Au cours de ces dernières années, la bioimpression s’est révélée un outil très prometteur pour les applications en ingénierie tissulaire. Une équipe de l’Institut de médecine régénérative de Wake Forest, aux État-Unis, a travaillé à la validation d’un système portatif de bioimpression de peau capable de soigner des plaies profondes directement sur le patient. Le prototype est destiné au soin des plaies et à la couverture de vastes zones lésées. Les expériences menées jusqu’à présent sur des souris et de la peau de porc ont donnés d’excellents résultats. Cette étude représente une avancée significative pour des approches personnalisées dans le traitement des plaies car, bien que semblable, elle va plus loin que d’autres approches de bioimpression de peau.
Cette idée pourrait représenter une amélioration substantielle dans le domaine de la santé. Les plaies étendues qui ne guérissent pas ou bien les plaies chroniques telles que celles provoquées par des brûlures, le diabète ou les ulcères veineux et de pression, représentent une lourde charge pour le patient et impliquent des coûts élevés pour les services de santé. Rien qu’aux États-Unis, plus de 7 millions de patients souffrent chaque année de ce problème, ce qui représente une dépense de 25 milliards de dollars par an. Il est donc inutile d’expliquer l’importance de cette amélioration dans le domaine de la médecine régénérative.
Le système de bioimpression développé par Wake Forest offre une avancée majeure. Il s’agit d’un appareil utilisé au chevet du patient capable de fabriquer sur mesure le tissu cutané directement sur le patient. Les principaux composants de ce système de bioimpression de peau sont un scanner 3D portatif et d’une tête d’impression avec un système de mouvement de type XYZ contenant huit buses de 260 µm de diamètre, chacune entraînée par un moteur distributeur indépendant. Le scanner ZScanner Z700 permet de capturer la totalité de la plaie grâce à un scannage continu, et de créer un plan de la plaie destiné à l’impression.
Une fois effectuée l’acquisition des données, il est possible de les modifier pour qu’elles s’adaptent encore mieux à la structure de la plaie à traiter. L’utilisateur définit une série d’images matricielles dans lesquelles chaque pixel de couleur correspond à une goutte de matière cellulaire, et la couleur du pixel correspond au type de cellules à imprimer. Cela permet de créer des structures complexes en utilisant n’importe quel type de cellules avec n’importe quelle configuration. Une liste des types de cellules disponibles dans l’imprimante est fournie à l’utilisateur.
Une fois prêt, ce dispositif génère le volume de remplissage et le parcours afin que les buses commencent l’impression. Le système d’émission est semblable à celui utilisé dans les imprimantes à jet d’encre traditionnelles. Il dispose de plusieurs cartouches, chacune contenant un biomatériau différent, et chaque buse est connectée à une cartouche. L’impression 3D d’une double couche de peau de substitution est effectuée directement sur la plaie. Cette peau est constituée de fibroblastes et de kératinocytes qui correspondent exactement à la plaie du patient. La profondeur de la plaie est divisée en couches afin de déterminer quelle couche correspond au derme et à l’épiderme. Ces couches sont superposées et couvrent la totalité de la zone de la plaie.
Le système d’émission des cellules est contrôlé par un logiciel sur mesure. Grâce au recueil et à la manipulation des données, il est possible de s’occuper de vaste régions lésées et de déposer avec précision et sur mesure le biomatériau substitut de la peau.
Il existe d’autres technologies, par exemple les matrices ensemencées manuellement ou les cellules en spray, mais la peau bioimprimée pourrait se révéler être la mieux adaptée étant donné sa capacité de positionner des types spécifiques de cellules dans la position nécessaire et de créer une structure cutanée complexe qui favorise la cicatrisation avec de meilleures propriétés esthétiques.
Du point de vue de la propriété intellectuelle, Wake Forest a déjà divulgué de façon tout à fait opportune le parcours le plus direct pour l’impression 3D personnalisée in situ de tissu cutané. Cette technique a produit des résultats positifs sur les plaies de souris et de peau de porc. Son succès futur repose sur la capacité de cette approche à rencontrer le même succès lors de tests cliniques sur des humains, ce que nous souhaitons tous.
Source : 3DPrintng; Wake Forest: In Situ 3D Printing of Tailored Skin Grafts, a Possible Step Forward in Tissue Engineering ; Carmen Lopez ; March 4, 2019.