Le cœur bio-imprimé en 3D fournit un nouvel outil aux chirurgiens – ScienceDaily

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Le professeur de génie biomédical Adam Feinberg et son équipe ont créé le premier modèle de cœur humain bio-imprimé en 3D pleine grandeur en utilisant leur technique d’incorporation réversible de forme libre d’hydrogels en suspension (FRESH). Présenté dans une vidéo récente de l’American Chemical Society et créé à partir de données IRM à l’aide d’une imprimante 3D spécialement conçue, le modèle imite de manière réaliste l’élasticité du tissu cardiaque et des sutures. Ce jalon représente le point culminant de deux années de recherche, promettant à la fois des promesses immédiates pour les chirurgiens et les cliniciens, ainsi que des implications à long terme pour l’avenir de la recherche sur les organes issus de la bio-ingénierie.

La technique FRESH de bio-impression 3D a été inventée dans le laboratoire de Feinberg pour répondre à une demande non satisfaite de polymères souples imprimés en 3D, qui manquent de rigidité pour rester sans support comme dans une impression normale. L’impression 3D FRESH utilise une aiguille pour injecter du bioink dans un bain d’hydrogel doux, qui soutient l’objet pendant qu’il imprime. Une fois terminé, une simple application de chaleur fait fondre l’hydrogel, ne laissant que l’objet bio-imprimé 3D.

Alors que le laboratoire de Feinberg a prouvé à la fois la polyvalence et la fidélité de la technique FRESH, le principal obstacle à la réalisation de cette étape était l’impression d’un cœur humain à grande échelle. Cela a nécessité la construction d’une nouvelle imprimante 3D sur mesure pour contenir un bain de support de gel suffisamment grand pour imprimer à la taille souhaitée, ainsi que des changements logiciels mineurs pour maintenir la vitesse et la fidélité de l’impression.

Les grands hôpitaux disposent souvent d’installations pour imprimer des modèles 3D du corps d’un patient afin d’aider les chirurgiens à éduquer les patients et à planifier la procédure réelle, mais ces tissus et organes ne peuvent être modélisés qu’en plastique dur ou en caoutchouc. Le cœur de l’équipe de Feinberg est fabriqué à partir d’un polymère naturel doux appelé alginate, ce qui lui confère des propriétés similaires à celles du vrai tissu cardiaque. Pour les chirurgiens, cela permet de créer des modèles qui peuvent couper, suturer et être manipulés de manière similaire à un vrai cœur. L’objectif immédiat de Feinberg est de commencer à travailler avec des chirurgiens et des cliniciens pour affiner leur technique et s’assurer qu’elle est prête pour le milieu hospitalier.

«Nous pouvons maintenant construire un modèle qui permet non seulement la planification visuelle, mais aussi la pratique physique», déclare Feinberg. “Le chirurgien peut le manipuler et le faire réagir comme un vrai tissu, de sorte que lorsqu’ils arrivent sur le site opératoire, ils disposent d’une couche supplémentaire de pratique réaliste dans ce contexte.”

Cet article représente un autre marqueur important sur le long chemin de la bio-ingénierie d’un organe humain fonctionnel. Des échafaudages souples et biocompatibles comme celui créé par le groupe de Feinberg pourraient un jour fournir la structure sur laquelle les cellules adhèrent et forment un système organique, plaçant la biomédecine un peu plus près de la capacité de réparer ou de remplacer des organes humains complets.

«Bien que des obstacles majeurs subsistent dans la bio-impression d’un cœur humain fonctionnel de taille normale, nous sommes fiers d’aider à établir ses bases fondamentales en utilisant la plate-forme FRESH tout en montrant des applications immédiates pour une simulation chirurgicale réaliste», a ajouté Eman Mirdamadi, auteur principal de la publication.

Source de l’histoire:

Matériaux fourni par Collège d’ingénierie, Université Carnegie Mellon. Original écrit par Dan Carroll. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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