Le projet HU3DINKS vise à révolutionner la bio-impression 3D avec l'humain

Jun 10, 2023

Un nouveau projet appelé Human Bio-inks for 3D Printing (HU3DINKS) vise à développer des bio-encres à base de tissus humains pour la bio-impression 3D. Financé par l'initiative IraSME, ce projet vise à promouvoir les collaborations transfrontalières.

Le consortium HU3DINKS comprend des partenaires de Belgique et d'Autriche. THT Biomaterials (Vienne, Autriche) apporte son expertise dans les matériaux dérivés du placenta humain, tandis que BIO INX (Gand, Belgique) se spécialise dans le développement de bio-encres pour diverses technologies d'impression. MorphoMed (Vienne, Autriche) propose une assistance en matière de technologie de soie de qualité médicale, et UpNano (Vienne, Autriche) est réputée pour son expertise dans les technologies d'impression bio 3D 2PP (bio) haute résolution. En outre, la validation biologique des bio-encres nouvellement développées est réalisée par l'Institut Ludwig Boltzmann de traumatologie, en collaboration avec l'AUVA.

« La technologie a fait d’énormes progrès en termes de performances, mais elle est désormais principalement limitée par l’absence de matériaux biologiques hautement performants. Le projet HU3DINKS peut induire un changement de paradigme dans le domaine en imitant véritablement l'environnement cellulaire humain en termes d'architecture et de composition », a déclaré Markus Lunzer, spécialiste des matériaux chez UpNano.

Vers une bio-impression 3D plus humaine

Actuellement, la bio-impression 3D repose principalement sur des matériaux dérivés de sources animales, comme la gélatine ou le collagène. Le besoin d’alternatives sans animaux se fait sentir pour remplacer les tests sur les animaux et mieux ressembler aux conditions des tissus humains. Les polymères synthétiques ont été explorés mais n'ont pas la complexité des situations in vivo, ne parvenant pas à combler le fossé entre les tests in vitro et les modèles animaux, explique le consortium.

Le projet HU3DINKS vise à développer des bio-encres à base de tissus humains hautes performances pour la bio-impression 3D, y compris des méthodes basées sur l'extrusion et le laser haute résolution. Bien que des matériaux commerciaux dérivés de tissus humains soient disponibles, leur bioactivité et leurs performances d’impression 3D restent médiocres. Ainsi, le consortium HU3DINKS cherche à convertir ces matériaux en bio-encres pour une impression 3D plus efficace.

Par conséquent, les modèles de tissus humains imprimés en 3D offrent une représentation plus précise des tissus 3D natifs par rapport aux techniques traditionnelles de culture cellulaire 2D. Cela permet de tester des médicaments ou des cosmétiques sur ces modèles, conformément au principe des 3R consistant à réduire, remplacer et affiner l'utilisation des animaux dans la recherche scientifique.

L’objectif est atteint grâce à la bio-impression haute résolution, notamment grâce à l’utilisation de la polymérisation à 2 photons (2PP). Cette technologie permet une résolution subcellulaire, imitant efficacement une architecture microcellulaire complexe. De plus, le 2PP est l’une des rares méthodes qui facilitent l’impression directe au sein de puces microfluidiques, rationalisant ainsi le processus de dépistage des médicaments.

Bio-impression : une nouvelle façon de réparer et de remplacer les tissus endommagés

L'année dernière, CollPlant, spécialiste de la bio-impression 3D, a introduit dans le passé une bio-encre connue sous le nom de « Collink.3D 90 » dans son portefeuille de matériaux. Ce deuxième matériau à base de collagène humain recombinant (rhCollagen) s'est distingué par ses propriétés mécaniques améliorées, spécifiquement adaptées pour répondre aux exigences d'impression 3D des tissus durs et mous. De plus, il a été rapporté que l’encre accélère la migration cellulaire, surpassant les hydrogels de culture cellulaire existants dans cet aspect. Cette caractéristique en fait un « choix prometteur » pour le développement de médecines régénératives, estime CollPlant.

La société finlandaise de bio-impression Brinter, alliée au Kellomäki Lab Biomaterials and Tissue Engineering Group de l'Université de Tampere, explore les bio-encres pour l'impression 3D et stimule les « progrès dans le domaine de la bio-impression ». Leur première avancée a consisté à développer une nouvelle méthode permettant de créer une bio-encre photoréticulable à partir de gomme gellane, un précurseur connu pour ses propriétés rhéologiques favorables dans les hydrogels. En utilisant une technique de réticulation en deux étapes, l’équipe a réussi à transformer des encres de gomme gellane auparavant non imprimables en bio-encres viables, permettant ainsi la fabrication de structures imprimées en 3D. De plus, l’équipe a proposé la possibilité d’appliquer cette technique à diverses autres formulations de bioink.