Des chercheurs utilisent des nanofibres de soie pour améliorer l'impression 3D de cellules

Revue par Emily Henderson, B.Sc.8 octobre 2020

Comment testez-vous, dans les premiers stades de la recherche, si un produit pharmaceutique potentiel cible efficacement une tumeur humaine, un organe ou une autre partie du corps? Comment cultivez-vous une nouvelle main ou une autre partie du corps?

Les chercheurs en sont aux premières étapes de l'utilisation de la technologie d'impression 3D cellulaire pour réaliser de tels développements. Une méthode standard – actuellement indisponible – pour fixer les cellules en place après l'impression permettrait aux chercheurs d'éviter d'avoir à «réinventer la roue» à chaque nouvelle enquête.

Dans une étude récemment publiée dans Matériaux aujourd'hui Bio, des chercheurs de l'Université d'Osaka ont utilisé des nanofibres de soie obtenues par désintégration mécanique pour améliorer le processus d'impression sans endommager les cellules ou les assemblages cellulaires.

Un point intéressant de la soie pour cette application est que la soie est considérée comme un matériau sans danger pour les humains. Ce développement aidera à sortir la recherche sur l'impression 3D de cellules du laboratoire et à une utilisation biomédicale réelle.

Pour obtenir les fibres, les chercheurs ont commencé avec de la soie vierge, puis en ont retiré la protéine séricine car cette protéine provoque une inflammation chez les patients. Ensuite, les chercheurs ont broyé le matériau biocompatible restant en nanofibres. Les fibres peuvent être stérilisées – sans les endommager – à des fins médicales, avec du matériel de laboratoire courant.

Nos fibres de soie sont d'excellents additifs pour les supports d'impression à cellules bioink. Ils sont compatibles avec de nombreux milieux, tels que ceux contenant de la gélatine, du chitosane ou de l'acide hyaluronique, ce qui leur confère un large éventail d'applications potentielles. « 

Shinji Sakai, Auteur principal de l'étude et professeur, Université d'Osaka

Le but principal des fibres était de s'assurer que les cellules de la bioinque conservaient leur positionnement 3D après l'impression sans endommager les cellules. Les fibres remplissent cet objectif en améliorant l'intégrité de la bioinque et en minimisant les fortes contraintes mécaniques dommageables souvent placées sur les cellules pendant l'impression.

«Diverses expériences mécaniques disent la même chose: les nanofibres ont amélioré les propriétés des supports d'impression», explique le professeur Sakai. « Par exemple, le module de Young – une mesure de la rigidité – a augmenté de plusieurs fois et est resté amélioré pendant plus d'un mois. »

Les fibres aident les configurations imprimées à conserver leur intégrité structurelle après l'impression. Par exemple, une configuration en forme de nez n'a conservé sa forme que lorsqu'elle était imprimée avec du bioink contenant les fibres de soie. Plus de 85% des cellules de la bioinque sont restées vivantes après une semaine dans la bioinque imprimée avec ou sans les fibres ajoutées, indiquant que l'ajout des fibres n'a pas endommagé les cellules.

La technologie actuelle d'impression cellulaire endommage souvent fortement les cellules ou ne conserve pas longtemps la forme prévue. La recherche ici aide à surmonter ces limitations d'une manière qui contribuera à faire progresser la découverte de médicaments, la médecine régénérative et de nombreux autres domaines de recherche biomédicale à fort impact en cours, et a l'avantage économique supplémentaire potentiel de revigorer l'industrie de la soie.