Exemples de cryo-impression. Crédit : Y. Shrike Zhang
Les chercheurs ont inventé une technique qui combine la bio-impression avec la cryoconservation pour construire des structures congelées chargées de cellules qui peuvent être utilisées dans l’ingénierie tissulaire, la médecine régénérative et la découverte de médicaments.
Une nouvelle technique amène la bio-impression – dans laquelle une encre de cellules est imprimée, couche par couche, pour former une structure – à un tout nouveau niveau glacial. Les chercheurs du laboratoire Zhang du Brigham and Women’s Hospital ont développé une technologie qu’ils appellent « cryobioimpression », une méthode qui utilise une bioencre intégrée à des cellules pour imprimer des structures complexes congelées qui peuvent être facilement stockées pour une utilisation ultérieure. L’équipe a introduit la cryobioimpression dans un article récemment publié dans Matière et décrit plus en détail comment appliquer la technologie à l’ingénierie des tissus musculaires dans un article qui vient d’être publié dans Matériaux avancés.
« La cryobioimpression peut donner aux tissus bio-imprimés une durée de conservation prolongée. Nous avons montré jusqu’à trois mois de stockage, mais cela pourrait être beaucoup plus long », a déclaré Y. Shrike Zhang, PhD, auteur principal des deux articles et bio-ingénieur associé au département de médecine de Brigham. “Et la variation unique, ou ce que nous appelons la technique de cryobioimpression 3D verticale que nous avons décrite, peut avoir une large application dans l’ingénierie tissulaire, la médecine régénérative, la découverte de médicaments et les thérapies personnalisées.”
Zhang et ses collègues ont utilisé une bioencre cryoprotégée chargée de cellules pour imprimer des constructions tissulaires sur une plaque de congélation personnalisée. La plaque de congélation leur a permis de contrôler et de stabiliser avec précision la température pendant la procédure de cryobioimpression. Ces structures imprimées ont été immédiatement cryoconservées dans un réservoir d’azote liquide pour une utilisation ultérieure. L’équipe a optimisé et évalué la technique, constatant qu’elle pouvait fabriquer fidèlement des constructions tissulaires qui pourraient potentiellement être utilisées comme implants et produits tissulaires.
Dans Matériaux avancés, Zhang et ses co-auteurs décrivent l’utilisation de la bioencre cryoprotégée pour créer des structures verticales en 3D qui imitent les tissus complexes, délicats et anisotropes du corps humain. De nombreux tissus du corps, y compris les muscles et les neurones, sont anisotropes, ce qui signifie qu’ils ont des propriétés différentes dans différentes directions. Les structures créées par les chercheurs étaient également anisotropes, avec des pores microscopiques alignés dans la direction verticale. Comme preuve de concept, l’équipe a construit une unité muscle-tendon à l’aide de myoblastes (cellules qui peuvent donner naissance à des cellules musculaires) et de fibroblastes (cellules qui produisent des cadres structurels dans le tissu conjonctif). L’équipe a également fabriqué une unité muscle-microvasculaire.
Les chercheurs notent que ce travail représente des démonstrations technologiques très précoces et nécessitera encore une validation et des tests approfondis avant utilisation en clinique, mais les deux articles représentent un pas en avant important.
“Comme le domaine de l’ingénierie tissulaire se développe rapidement, ces constructions tissulaires fabriquées peuvent trouver une pléthore d’applications dans l’ingénierie tissulaire musculaire et au-delà”, a déclaré Zhang.
Les références:
« Freeform cell-laden cryoprinting forshelf-ready tissue fabrication and storage » par Hossein Ravanbakhsh, Zeyu Luo, Xiang Zhang, Sushila Maharjan, Hengameh S. Mirkarimi, Guosheng Tang, Carolina Chávez-Madero, Luc Mongeau et Yu Shrike Zhang, 21 décembre 2021, Matière.
DOI : 10.1016/j.matt.2021.11.020
“Soutenir l’impression cryo(bio) verticale par extrusion sans bain pour la fabrication de tissus anisotropes” par Zeyu Luo, Guosheng Tang, Hossein Ravanbakhsh, Wanlu Li, Mian Wang, Xiao Kuang, Carlos Ezio Garciamendez-Mijares, Liming Lian, Sili Yi, Junlong Liao , Maobin Xie, Jie Guo, Zongke Zhou et Yu Shrike Zhang, 21 décembre 2021, Matériaux avancés.
DOI : 10.1002/adma.202108931
Financement : Les auteurs reconnaissent le soutien du Brigham Research Institute. Les travaux ont également été soutenus par le Prix de stage international du FRQNT (279390), le Prix de recherche MITACS Globalink (IT14553), le Prix de mobilité des diplômés de McGill, le Prix de stage doctoral de McGill, la Bourse postdoctorale du FRQNT (296447), Programme of China Scholarship Council (No.201807045057) , le programme de formation à l’internationalisation des talents de haut niveau de la province du Henan (n°2019004), l’institut national sur la surdité et autres troubles de la communication (NIDCD) des instituts nationaux de la santé (NIH) accordent les numéros R01DC005788 et R01DC014461.
