Des chercheurs du Brigham and Women’s Hospital et de la Harvard Medical School aux États-Unis ont combiné la bio-impression 3D avec des techniques de cryoconservation pour créer des tissus qui peuvent être conservés dans des congélateurs à -196°C et décongelés pour une utilisation immédiate en quelques minutes, selon un article récent paru dans le 21e numéro de la revue Matter.
Un obstacle majeur à la recherche et à l’application clinique à grande échelle des tissus biologiques imprimés en 3D est leur courte durée de conservation, qui peut aller de quelques heures à quelques jours. Comme pour les transplantations d’organes, les tissus biologiques doivent être transportés rapidement là où ils sont nécessaires, sinon ils ne survivront pas.
L’utilisation de la technologie de bio-impression en 3D pour créer des tissus humains artificiels est apparue il y a 20 ans. Comme dans le cas de l’impression 3D classique, l’encre est extrudée couche par couche à travers une buse pour obtenir une forme prédéfinie. Dans le cas de la bio-impression, l’encre consiste généralement en un échafaudage de type gélatine dans lequel sont intégrées des cellules vivantes. La cryobio-impression fonctionne sur le même principe, à la différence que l’impression est effectuée directement sur des plaques froides à des températures allant jusqu’à -20°C. Immédiatement après l’impression des tissus, ceux-ci sont placés dans des conditions cryogéniques pour un stockage à long terme.
L’impression cryogénique présente l’avantage supplémentaire de pouvoir créer des formes plus complexes que les méthodes de bio-impression traditionnelles. « Les filaments de bio-encre se figent en quelques millisecondes après avoir atteint la plaque froide et ne se déforment pas ». L’auteur principal, Y. Shrike Chang, ingénieur biomédical au Brigham and Women’s Hospital, a déclaré : « Nous pouvons alors créer une structure 3D distincte couche par couche. »
L’utilisation de basses températures lève également les restrictions sur le type d’encre d’impression qui peut être utilisé. Dans les méthodes traditionnelles de bio-impression, l’encre doit être visqueuse pour conserver sa forme, mais à basse température, la plupart des liquides deviennent naturellement plus visqueux.
Les cryopréservateurs sont nécessaires à la survie des cellules à basse température. Ils empêchent le choc osmotique et limitent la formation de cristaux de glace qui peuvent endommager les membranes cellulaires. Cette fois, les chercheurs se sont concentrés sur la recherche de cryoconservateurs permettant de maximiser la viabilité des cellules.
Ils ont démontré que les tissus biologiques peuvent être conservés pendant au moins trois mois avant d’être ramenés à la vie. Selon Zhang, « ramener les tissus biologiques « à la vie » revient à ramener tout type de cellules stockées cryogéniquement, c’est-à-dire à les remettre dans un milieu chaud et à les décongeler rapidement. »
Pour démontrer que ces tissus pouvaient conserver leur fonction d’origine, les chercheurs ont effectué une série d’analyses de l’activité cellulaire afin de prouver que les cellules pouvaient subir le même processus de différenciation qu’auparavant.
À l’avenir, l’impression de bio-tissus en 3D pourrait devenir un modèle réaliste pour tester de nouveaux médicaments ou aider les patients souffrant de maladies et de blessures qui nécessitent des tissus de remplacement. La possibilité de congeler des tissus bioprimés pendant des périodes prolongées permettra aux chercheurs de collaborer davantage au développement de ces applications et d’avoir la possibilité de prolonger leur stockage pour une utilisation dans des contextes précliniques et cliniques.
